膜技術在化工污水處理中的應用

(石家莊經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)污水處理廠 河北 石家莊 052165)

一、膜技術及其發(fā)展現(xiàn)狀

(一) 膜技術的含義及發(fā)展現(xiàn)狀。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，水資源的日益緊張，我們繼續(xù)更高效的污水特別是化工污水處理方式，在這種背景下膜技術成為了新的更高效的污水處理方式。所謂膜技術，是指利用膜來對污水進行選擇性分離，這種選擇性分離可以將污水進行分離、純化以及濃縮，僅從處理方式來看這種技術與傳統(tǒng)的污水處理技術非常相似，但是其優(yōu)勢在于膜技術是一種深入分子層面的污水處理技術，利用膜技術進行污水處理是一種物理過程，并不會涉及化學變化，也不需要添加劑的輔助。

我國的膜技術在上世紀90年代便開始應用，發(fā)展至今，膜技術已經(jīng)形成產業(yè)并逐漸大規(guī)模應用，膜技術產業(yè)的產值由上世紀90年代初的2億元逐漸增長到2015年的850億元并且增長趨勢仍在延續(xù)。目前，膜技術的種類有很多，應用前景及其廣泛，應用場景也較多，常見的有超濾、電滲析、滲析、納濾、液膜等，隨著技術的不斷進步，膜技術的種類將會進一步增加，處理效果也將更好。

具體到膜技術在化工污水處理中的應用也非常成熟，在對化工污水進行分離、濃縮、提純、凈化等方面具有較高的效率，無論是對食品加工、石油加工、醫(yī)藥加工、生化技術等產生的污水進行處理時均可采用，具有廣泛的應用性。

(二) 膜技術的特點及優(yōu)勢。膜技術相較于傳統(tǒng)技術而言有著獨特的優(yōu)勢，首先是效率高，單次處理量大，其次，這種處理方式進行處理時基本不會有污泥的產生，這將大大節(jié)省污泥的處理費用，同時這種處理方式下設備的操作環(huán)境比較衛(wèi)生，膜技術是一種封閉的污水處理方式，不會產生污水臭味。這種處理方式下，能源的消耗也比較低，無相變分離技術，僅僅需要泵液時的電能消耗，最后是設備的運行費用低，容易進行維修保養(yǎng)，同時設備投資少，設備的占地面積也比較小。

但是膜技術處理方式也有一定的缺點，對于化工污水的處理有一定的范圍限定，單種技術手段無法對所有類型的污水進行處理，對于不同種類的污水而言，需要采用不同類型的膜技術，有的情況下甚至需要多種膜技術共同使用才能達到預期的效果，才能有效的促進污水處理效率的提高。對于化工污水而言更是如此，不同的化工污水中含有的化學物質是不同的，單純的某一種膜技術不可能適用于所有種類的化工污水，從這一角度來看，使用膜技術還需要對污水的構成進行一定的分析，這可能會增加使用膜技術進行污水處理的成本和難度。

盡管膜技術對于處理化工污水有著各種各樣的弊端，但是膜技術必將以其特有的優(yōu)勢成為未來化工污水處理最主流的技術。

二、膜技術在化工污水處理中的實際應用

(一) 超濾膜技術。超濾膜技術是發(fā)展較早的一種膜技術，其發(fā)揮作用的方法是對需要處理的化工污水進行分離，再進一步進行凈化和濃縮，該技術將會有機的與膜孔徑的大小相結合，將存在于污水中的顆粒進行有效的分離，這種技術的核心就是分離。這種膜技術主要應用在化工、醫(yī)藥和食品等行業(yè)產生的污水中，目前在這些領域應用廣泛。采用超濾膜技術，不僅能夠將菌類、藻類等微生物有效的清除，杜絕微生物粘貼處理系統(tǒng)即處理設備的情況，在過濾中采用的氧化劑還可以良好的抑制微生物的繁殖。采用超濾膜技術進行污水處理將有效的降低污水的渾濁度。對于化工污水而言，其中往往含有較多的化學雜志，這些雜質會對光的折射產生一定程度的影響，在一定程度上阻礙光的折射，這會影響到污水的處理效果，但是在超濾技術下，污水的渾濁度將會得到大幅度的改善，提高污水處理效果。

(二) 微濾膜技術。微濾膜技術又被稱為微孔精密過濾技術，其原理是利用微孔進行精密過濾，這種技術可以有效的清除污水中的細小細菌、固體顆粒等，去污效果良好。微濾膜技術是一種成本低且操作較為簡單的膜技術，被廣泛的應用于化工污水特別是半導體污水的處理中。由于微濾膜的生產較為簡單，技術要求低，可以大大降低生產成本進而降低污水處理的成本。微濾膜的另一個優(yōu)勢在于可以提高污水處理中所采用的過濾器的反洗性，進一步降低成本。采用微濾膜技術進行化工污水的處理時，由于微濾膜技術可以利用不同的孔徑來對大量污水進行分級處理，系統(tǒng)處理不同類型的化工污水，將會極大的提高處理的效率，降低處理的成本，降低處理過程中的操作難度。從經(jīng)濟價值的角度來看，得益于微濾膜技術的諸多優(yōu)勢，這項技術必將得到大規(guī)模的推廣。

(三) 反滲透技術。反滲透技術在發(fā)揮效用的過程中需要水的輔助，其工作原理是將水作為溶劑從而機械截留化工污水中的小分子、離子，這種技術可以通過選擇性滲透的方式將液體混合物進行分離，在這一過程中，存在于莫兩側的靜壓將作為主要的推動力幫助完成整個膜分離過程。這種技術的應用領域也很廣泛，對于造紙行業(yè)、食品行業(yè)、冶金行業(yè)等行業(yè)產生的污水都有著良好的效果和較高的效率。反滲透技術在實際應用中主要包括三個階段，分別是滲透、反滲透和滲透平衡。在第一個環(huán)節(jié)，主要是利用半透膜的特性將純水和鹽水進行分離，將純水滲透到鹽水中將鹽水的純度降低。在第二個環(huán)節(jié)即反滲透環(huán)節(jié)中將借助半透膜將鹽水滲透到純水中。最后是滲透平衡的過程，借助半透膜首先將鹽水和純水相互分隔，然后再進行雙向滲透。反滲透技術的缺陷也很明顯，當化工污水中含有較多的雜質時很難發(fā)揮良好的作用，應用領域非常有限，但是對于合適的化工污水處理效果良好。

(四) 電滲析技術。電滲析技術是一種發(fā)展較晚的膜技術，這種技術主要是通過借助分離設備來進行系統(tǒng)化的污水處理，分離設備主要依靠水處理技術等，這種技術發(fā)揮作用主要依靠膜所具有的選擇透水性的特點。顧名思義，電滲析技術需要在電場中發(fā)揮作用，這種技術在直流電場中可以借助外加直流電場的作用，從而達到有效的控制通過的陽離子和陰離子的控制，這種控制可以保證部分離子能夠順利的進入到另一個水域之中，這種技術可以有效降低化工污水中污染物的濃度。在一般情況下，電滲析技術需要與其他技術共同發(fā)揮作用，這可能會增加化工污水的處理成本以及操作難度，當然其效果也會更好。

(五)納濾膜技術。納濾膜技術是發(fā)展最晚也是最為成熟的一種膜技術，納濾膜技術可以有效的彌補反滲透技術和超濾膜、微濾膜技術的缺陷。在采用納濾膜技術進行污水處理的過程中，納濾膜可以有效的將化工污水處理中面臨的硬度、色度和異味等影響因素進行剔除。食品工業(yè)生產是最明顯的例子，在食品加工所涉及的解除雜質、脫色、濃縮等生產環(huán)節(jié)中，可以充分利用納濾膜技術來實現(xiàn)。納濾膜技術可以用于在這一過程中對發(fā)酵液中的有機酸進行回收。納濾膜技術在應用過程中可選擇性的利用納濾膜生物反應器，應用于半連續(xù)生產工業(yè)之中。

本文總結了膜技術的現(xiàn)狀、特點和優(yōu)勢，介紹了膜技術在化工污水處理中的實際應用，但是需要注意的是膜技術在化工污水處理中雖然有著良好的效果，但是其發(fā)揮作用的空間仍然是有限的，單種的膜技術很難對化工污水進行徹底的處理，在實際應用中，對化工污水進行處理需要綜合采用不同的膜技術種類，從而達到預期的效果。