超濾膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用研究進展

段一凡

河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007

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超濾膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用研究進展

段一凡

河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007

膜技術(shù)是21世紀水處理的關(guān)鍵技術(shù)，在水處理中取得了廣泛應(yīng)用進展。本文分別從飲用水處理、廢水處理以及海水淡化等方面闡述了超濾膜分離技術(shù)的應(yīng)用，并指出超濾膜技術(shù)存在的問題及應(yīng)用前景。

超濾膜；分離技術(shù)；水處理；應(yīng)用

一、超濾膜的概述

超濾膜技術(shù)是利用膜的透過性能，在靜壓差的推動力作用下，能夠把溶液進行過濾、凈化、分離、濃縮，從而達到分離離子、分子及某種微粒目的的膜分離技術(shù)。超濾膜的孔徑為1nm-0.05μm，其所分離的組分直徑為5-10nm，可分離相對分子質(zhì)量大于500的大分子和膠體。

二、飲用水的處理

隨著我國水污染問題的日趨惡化，水中出現(xiàn)了更多新型的病原微生物，水藻泛濫，污染加劇。超濾膜技術(shù)可以有效地過濾水中的細菌、原生動物和藻類等，對于水中的氨氮、有機污染物，病原微生物、濁度等也有很好的處理效果，能避免處理后的水源受自然環(huán)境、生活用水排放、管道泄漏所造成的二次污染，快速的達到飲用水標準。

三、廢水的處理

(一)工業(yè)廢水的處理

隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，城市化進程的不斷加快，我國的工業(yè)發(fā)展也已步入了新階段。新時期下的環(huán)境污染問題不斷突出，工業(yè)廢水大量增加。目前我國各主要江河湖泊都不同程度地被污染，自然的凈化能力已遠遠不能應(yīng)對。在眾多的廢水處理方法中，膜分離是最具有競有競爭力且前景廣闊的方法，實用性好，使用安全方便。超濾膜技術(shù)能除去廢水中的污染物，在過濾之后，水質(zhì)變好，還可以重復(fù)利用，且占地面積小，設(shè)備投資少，能充分處理廢水。對于過濾出的工業(yè)廢物，還可以加以重復(fù)利用，整個過程經(jīng)濟、高效，減少了企業(yè)成本支出，避免了廢水對環(huán)境、生活用水造成的污染。

(二)生活污水處理

生活污水的排放是造成水源水質(zhì)持續(xù)惡化的重要因素，在水資源短缺的北方城市，生活污水的回收利用越來越受到重視。利用超濾膜技術(shù)，可除去普通生化處理過程中無法去除的微細顆粒，實現(xiàn)生活污水的回收。研究表明，將CASS與超濾膜技術(shù)組合能高效凈化生活污水，污染物去除率高達90%，處理后的生活污水能夠直接回收利用[1]。

(三)含油廢水的處理

含油廢水包括工業(yè)含油廢水和生活含油廢水，其中生活含油廢水主要從人們?nèi)粘Ｉ钭霾俗鲲埖倪^程中產(chǎn)生，人們所吃的食物中含有大量油質(zhì)，從而導(dǎo)致產(chǎn)生的污水中也含有油質(zhì)。含油廢水一般分為三種類型，一是浮油，油漂浮在水面上，二是混合散油，油與水混合在水中，三是含有乳化劑的乳化油。不同形式需要進行不同處理。前兩種形式的油質(zhì)污水相對容易處理，采用沉淀、物理過濾或活性炭吸附的方式即可實現(xiàn)水處理。但含有乳化劑的油，通過簡單的過濾或吸附處理無法達到處理標準，因此必須采用高效的超濾膜處理技術(shù)。在一定壓力作用下，水和小分子透過膜，油性大分子則被膜截留，同時可對水中易被氧化的物質(zhì)及生化需氧量進行處理，進而高效除去含有乳化劑的油質(zhì)污水，實現(xiàn)油水分離。

(四)造紙污水的處理

造紙產(chǎn)生的污水一直以來都是難處理的工業(yè)廢水之一，成分復(fù)雜，水質(zhì)變化大，有害物質(zhì)多，若凈化不當(dāng)，極易造成嚴重的生態(tài)環(huán)境污染。超濾膜技術(shù)為治理造紙污水提供了新方法。在利用超濾膜技術(shù)對造紙廢水進行處理時，處理后的木漿、漿液等副產(chǎn)品可以回收，實現(xiàn)了產(chǎn)品的循環(huán)利用，節(jié)約了資源。此外，超濾膜技術(shù)可凈化廢水中的有毒物質(zhì)，達到對廢水的回收利用，切實提高了造紙污水處理的效率。

(五)電鍍廢水的處理

作為當(dāng)今全球三大污染工業(yè)之一的電鍍工業(yè)，其排出的廢水所含有毒物質(zhì)種類多，危害大，包含有各種金屬離子、酸類和堿類物質(zhì)。其中氰化物、六價鉻、鎳、銅、鋅、鎘都具有很強的毒性，甚至有些存在致癌的危險，對人、畜、莊稼都會造成嚴重的危害。電鍍廢水中的金屬離子難以被微生物所吸收，目前處理電鍍廢水的工藝技術(shù)中，氫氧化物沉淀法成本低、原料來源廣，但出水PH值高，污泥量大。電解法操作簡便、節(jié)約原料、無二次污染，但耗水量大，設(shè)備維護復(fù)雜。而利用膜分離法，可實現(xiàn)廢水回用和重金屬的微排放或零排放，凈化分離率高，無二次污染，維護管理簡單，耗能低，且能回收重金屬，有良好的應(yīng)用前景。

(六)食品行業(yè)廢水處理

在食品工業(yè)中超濾技術(shù)應(yīng)用廣泛，在大豆、飲料、牛乳、醋、酵母、豆腐、肉類等加工過程中，形成的廢水中大部分是具有回收價值的產(chǎn)品和副產(chǎn)品，且廢水是高濃度的有機廢水，BOD5和CODCr高，水質(zhì)惡劣，直接排放會對環(huán)境造成污染[2]。用一般沉降法難以有效處理，且無法回收其中有價值的營養(yǎng)物質(zhì)，用超濾法可以實現(xiàn)有機物質(zhì)的回收利用又達到凈化廢水的目的。

四、海水淡化處理

海水始終是重要的水資源，在淡水資源缺乏的今天，海水淡化是解決水資源缺乏的重要途徑之一。近年來隨著超濾膜技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)也逐漸應(yīng)用于海水的處理淡化上，海水超濾作為預(yù)處理工藝，處理效率高、出水水質(zhì)好，超濾預(yù)處理系統(tǒng)的出水SDI15值在1.5-2.0之間，遠低于常規(guī)與處理方法中的出水SDI15值，且穩(wěn)定性好，可以確保反滲透系統(tǒng)在高通量和高截留率下工作，從而提高海水淡化效率，已在海水淡化領(lǐng)域得到廣泛使用[3]。

五、展望

超濾膜技術(shù)近年來在環(huán)境工程水處理方面已成為了研究熱點，在傳統(tǒng)的分離領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，對水處理的質(zhì)量上有了較大提升，對污水等的處理效果也明顯高于傳統(tǒng)的工藝，但在實際應(yīng)用中，應(yīng)該采取更有效地方法減少膜的污染。目前，性能優(yōu)越材料的選擇和研究，超濾裝置的優(yōu)化設(shè)計和大規(guī)模生產(chǎn)，高耐污染性能超濾膜的開發(fā)和應(yīng)用是今后膜研究的側(cè)重點。在運用超濾膜技術(shù)的同時，結(jié)合反滲透技術(shù)、化學(xué)絮凝、沉淀工藝等技術(shù)能更好的提高環(huán)境工程水處理的綜合效果。作為21世紀最重要的水處理技術(shù)，超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理行業(yè)中有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

[1]鄭東梅.環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014(12)：31-33.

[2]蔡肖邦.食品工業(yè)廢水的膜法處理與回用技術(shù)[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2005，31(10)：102-106.

[3]嚴冬俠.海水淡化系統(tǒng)中超濾膜性能的研究[D].杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2006.

段一凡(1996-)，女，漢族，河南濮陽人，河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2014級生物技術(shù)專業(yè)本科生。

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