微濾＋反滲透技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

劉佰越

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

微濾＋反滲透技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

劉佰越

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

長(zhǎng)期以來(lái)，各種廢水的深度處理一直是廢水處理過(guò)程中的一大技術(shù)難題，對(duì)此環(huán)保處理工作人員對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，并在此基礎(chǔ)上取得了許多優(yōu)異的成果。但是不同的技術(shù)方法所對(duì)應(yīng)的廢水處理?xiàng)l件各有不同。膜分離技術(shù)以其高效、節(jié)能以及清潔生產(chǎn)等特點(diǎn)廣泛用于各種污水處理中。其中微濾＋反滲透技術(shù)尤為突出，并受到廣泛關(guān)注。文章對(duì)近年來(lái)膜分離技術(shù)的最新研究和進(jìn)展進(jìn)行了概述，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

膜分離；污水處理；微濾；反滲透

微濾技術(shù)可以將廢水中大分子物質(zhì)和懸浮物截留在濃水中，反滲透技術(shù)可將廢水中的溶解性鹽類(lèi)和難降解的溶解性有機(jī)物去除。由微濾＋反滲透組合而成的雙膜技術(shù)是指采用膜分離工程技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行深度處理，以使得廢水能夠達(dá)標(biāo)排放或者回用的一門(mén)技術(shù)，它在垃圾填埋、造紙、電鍍、醫(yī)藥等行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水處理中起到重要的作用。目前在我國(guó)該技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種污水處理項(xiàng)目中并起到不錯(cuò)的效果。

1 雙膜技術(shù)概述

所謂的雙膜技術(shù)即微濾＋反滲透復(fù)合技術(shù)，該技術(shù)彌補(bǔ)了單一的微濾或者反滲透技術(shù)的不足，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域的廢水處理項(xiàng)目中。

1.1 微濾

微濾（Micro Filtration，簡(jiǎn)稱(chēng)MF）是以靜壓差為推動(dòng)力，利用篩網(wǎng)狀過(guò)濾介質(zhì)膜的“篩分”作用進(jìn)行分離的膜過(guò)程［1］。微濾的主要作用是從氣、液相物質(zhì)中去除膠體、細(xì)菌和固體物質(zhì)，從而達(dá)到凈化、分離等目的［2］。

微濾的分離機(jī)理是篩分機(jī)理，即起決定性作用的是膜的物理結(jié)構(gòu)。除此之外，吸附性能的大小和電性能的強(qiáng)弱等因素對(duì)截留作用也有一定的影響。

微孔濾膜的截留作用可分為膜表面截留和膜內(nèi)部截留兩大類(lèi)：膜表面截留是指膜的機(jī)械截留作用（篩分作用）、物理作用或吸附截留作用和架橋作用；膜內(nèi)部截留不是發(fā)生在膜的表面而是指將污染粒子截留在膜內(nèi)部。

微孔膜截流作用示意圖如圖1所示。

圖1 微孔膜各種截流作用示意圖

1.2 反滲透

反滲透（Reverse Osmosis，簡(jiǎn)稱(chēng)RO）是通過(guò)選擇透過(guò)性膜，在壓力作用下將溶液中的溶劑和溶質(zhì)分離的技術(shù)。反滲透在運(yùn)行過(guò)程中所需的條件有兩個(gè)：一是外界施壓要大于溶液的滲透壓；二是需要具有選擇透過(guò)性的半透膜［3］。反滲透膜表面孔隙尺寸一般在1 nm左右，能去除絕大部分離子、溶解性有機(jī)物、生物和膠體以及大部分硅酸等，因此經(jīng)反滲透膜處理過(guò)的污水其出水的凈化程度很高，基本上可以滿(mǎn)足回用要求［4］。

膜過(guò)濾示意圖如圖2所示。

圖2 膜過(guò)濾示意圖

1.3 雙膜技術(shù)的特點(diǎn)

相較于傳統(tǒng)的污水處理工藝，微濾＋反滲透工藝不僅具有更高效的過(guò)濾效率，而且可以將污水中大部分的污染物有效地去除，更有利于提高污水處理的出水水質(zhì)。在應(yīng)用微濾＋反滲透工藝處理污水時(shí)，由于不需要投加化學(xué)藥劑，這樣即有效地避免了出水水質(zhì)的二次污染，且處理后的出水完全可以回用到生產(chǎn)中。對(duì)清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排都起到了非常良好的作用。在微濾＋反滲透工藝中由于這兩種膜材料的化學(xué)穩(wěn)定性較好，抗酸堿能力較強(qiáng)，且耐熱耐水性能優(yōu)越，這不僅能夠大大地增加污水處理過(guò)程中廢水的回收率，還可以有效地降低廢水排放過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境造成的污染，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的有效保護(hù)。

2 雙膜技術(shù)在工程中的應(yīng)用

2.1 微濾＋反滲透工藝在造紙廢水處理中的應(yīng)用

在我國(guó)造紙行業(yè)依然沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，即在生產(chǎn)過(guò)程中使用大量的水對(duì)造紙?jiān)线M(jìn)行漿化。這也導(dǎo)致了廢水的排放量十分巨大。目前我國(guó)造紙廢水的主要處理工藝為預(yù)處理＋生化處理，經(jīng)該工藝處理后的廢水COD仍然高達(dá)200 mg／L以上，且色度差，氨氮和含鹽量仍然很高［5］，為解決造紙行業(yè)污水大量排放的問(wèn)題，就需要對(duì)生化處理后的造紙廢水進(jìn)行深度處理，然后將處理后的廢水進(jìn)行中水回用。目前造紙廢水深度處理技術(shù)主要包括高級(jí)氧化技術(shù)、膜分離技術(shù)等物理化學(xué)方法，以及固定化生物技術(shù)、生物絮凝技術(shù)等生物化學(xué)方法［6］，其中膜分離技術(shù)中的微濾＋反滲透工藝處理效果最好，可有效去除溶解性無(wú)機(jī)鹽和難以降解的溶解性有機(jī)物。

某造紙廠(chǎng)廢水進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1，該造紙廢水預(yù)處理后通入雙膜系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，處理后的廢水出水完全可以達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)。

表1 某造紙廢廠(chǎng)水處理進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

2.2 微濾＋反滲透工藝在冶煉廢水處理中的應(yīng)用

冶煉廢水是在金屬冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，由于在冶煉過(guò)程中會(huì)有大量的冶煉藥劑加入，故冶煉廢水也是一種含有毒性的難降解有機(jī)廢水。冶煉廢水經(jīng)常規(guī)處理方法處理后廢水中污染因子的濃度含量仍然很高，不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以需要對(duì)冶煉廢水進(jìn)行深度處理。膜分離技術(shù)由于其諸多優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用冶煉廢水深度處理領(lǐng)域。采用預(yù)處理＋微濾＋反滲透的雙膜技術(shù)深度處理冶煉廢水，可有效去除廢水中的COD、可溶性無(wú)機(jī)鹽等污染因子，從而提高處冶煉廢水的處理效率以及滿(mǎn)足中水回用的標(biāo)準(zhǔn)和目的。

某釩冶煉廢水進(jìn)水出水質(zhì)見(jiàn)表2，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的冶煉廢水進(jìn)入微濾＋反滲透系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，處理后的出水水質(zhì)指標(biāo)良好，完全可以滿(mǎn)足排放和回用的要求。

表2 某釩冶煉廢水進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

2.3 微濾＋反滲透工藝在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用

目前我國(guó)城市生活垃圾的處理主要是以填埋為主，即建設(shè)一個(gè)城市垃圾填埋場(chǎng)，將城市中產(chǎn)生的生活垃圾集中填埋并壓實(shí)。但在垃圾填埋以后會(huì)從填埋庫(kù)底部流出大量的垃圾滲濾液，這些垃圾滲濾液中的污染物含量巨大，污染濃度非常高且組分變化大，成分極其復(fù)雜，傳統(tǒng)的活性炭吸附＋生化處理的聯(lián)合工藝方法難以對(duì)該類(lèi)廢水進(jìn)行有效的去除［7］。而采用膜分離技術(shù)就可以有效地解決這一難題。針對(duì)垃圾滲濾液的處理，應(yīng)在傳統(tǒng)的處理工藝基礎(chǔ)上再加上微濾和反滲透的深度處理方法。經(jīng)過(guò)微濾和反滲透膜可以對(duì)滲濾液中的無(wú)機(jī)成分和有機(jī)成分進(jìn)行有效的去除。處理后的出水可以直接排放。濃縮液也可以通過(guò)蒸發(fā)獲取固態(tài)廢物，也可以直接倒排至垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行二次過(guò)濾。

某填埋廠(chǎng)滲濾液處理進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表3，該滲濾液經(jīng)預(yù)處理＋微濾＋反滲透系統(tǒng)處理后出水可以達(dá)到《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889－2008）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)的排放要求。出水可以直接用于農(nóng)業(yè)灌溉或直排到城市生活污水管道。

表3 某填埋廠(chǎng)滲濾液處理進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)

3 結(jié) 論

1.微濾＋反滲透的雙膜工藝不僅具有較強(qiáng)的物化作用，其分離作用也十分顯著，經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)深度處理后的各類(lèi)污水出水水質(zhì)良好，基本可以滿(mǎn)足回用或直接排放的要求。在各項(xiàng)工程中對(duì)開(kāi)發(fā)中水回用、資源的節(jié)約、污染的治理、環(huán)境的保護(hù)等方面均起到促進(jìn)作用。

2.膜分離技術(shù)由于其操作簡(jiǎn)單、占地面積小、能耗低等特點(diǎn)，可被用于造紙、冶煉、垃圾滲濾液等多個(gè)行業(yè)的污水深度處理領(lǐng)域，且可以得到較好的社會(huì)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)效益。

3.由微濾＋反滲透組成的膜分離技術(shù)的核心是膜，故在采用該技術(shù)時(shí)應(yīng)特別注意進(jìn)水的水質(zhì)應(yīng)符合膜工藝的進(jìn)水要求，以免在使用過(guò)程中因水質(zhì)硬度過(guò)高或懸浮顆粒物過(guò)多而造成膜的堵塞或損壞。

［1］ 何明，尹國(guó)強(qiáng)，王品.微濾膜分離技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展［J］.廣州化工，2009，37（6）：35－37.

［2］ 寧培勇，丁津華，徐文體，等.濾膜過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.中國(guó)消毒學(xué)雜志，2006，23（1）：63－65.

［3］ 周正立.反滲透水處理應(yīng)用技術(shù)及膜水處理劑［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出社，2005.1－86.

［4］ 張建國(guó)，羅凱.膜技術(shù)在處理重金屬?gòu)U水中的應(yīng)用［J］.礦業(yè)工程，2004，（5）：52－55.

［5］ 李志平，劉千均，林親鐵.造紙廢水深度處理技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展［J］.中國(guó)造紙學(xué)報(bào)，2010，（25）：102－107.

［6］ 萬(wàn)金泉.當(dāng)代制漿造紙廢水深度處理技術(shù)與實(shí)踐［J］.中華紙業(yè)，2011，32（3）：18－23.

［7］ 錢(qián)正超，黃文韜.膜過(guò)濾技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用研究［J］.綠色環(huán)保建材，2016，（8）：28.

M icrofiltration and Reverse Osmosis Technology in W astewater Treatment

LIU Bai-yue
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

The advanced treatment of variouswastewater has been amajor technical problem in wastewater treatment for a long time，the environmental protection workers have done a lot of research on this problem.And on this basis，mademany outstanding achievements.But different technicalmethods have differentwastewater treatment conditions .Membrane separation technology with its high efficiency，energy saving，clean production and other characteristics are widely used in various sewage treatment.The microfiltration and reverse osmosis technology is particularly prominent，and received extensive attention.The recent research and developmentofmembrane separation technology are summarized，and the future development direction of the proposed recommendations.

membrane separation；wastewater treatment；microfiltration；reverse osmosis

X703.1

A

1003－5540（2017）02－0063－03

2016－11－10

劉佰越（1987－），男，助理工程師，主要從事廢水處理、廢渣處理等領(lǐng)域的咨詢(xún)及設(shè)計(jì)工作。