生活污水深度處理中膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用分析

摘要：近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的逐年加快，居民生活污水排放量呈現(xiàn)出直線上升趨勢(shì)，在這種嚴(yán)峻形勢(shì)下，對(duì)城市污水處理廠的生活污水處理能力也提出了更高的要求。而膜法水處理作為一種處理效率高，凈化效果好的污水處理技術(shù)，目前，在生活污水深度處理中得到廣泛應(yīng)用。因此，本文將著眼于膜法水處理技術(shù)原理，圍繞該技術(shù)在生活污水深度處理中的實(shí)際應(yīng)用效果展開(kāi)全面論述，旨在深入解讀和剖析超濾、微濾、納濾、反滲透以及電滲析等常見(jiàn)的膜法水處理技術(shù)在處理生活污水時(shí)的作用原理。

關(guān)鍵詞：污水處理廠;生活污水;膜法水處理;實(shí)際應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：X799.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.039

Application analysis of membrane water treatment technology in advanced treatment of domestic sewage

Zhang Yumeng

（Nanjing University of technology，Nanjing Jiangsu 210000，China）

Abstract：In recent years， with the acceleration of urbanization process year by year，the domestic sewage discharge of residents shows a straight-line upward trend.In this grim situation， higher requirements are put forward for the domestic sewage treatment capacity of urban sewage treatment plants.As a kind of wastewater treatment technology with high treatment efficiency and good purification effect，membrane water treatment is widely used in the advanced treatment of domestic sewage.Therefore， this paper will focus on the principle of membrane water treatment technology，and comprehensively discuss the practical application effect of this technology in domestic sewage advanced treatment， aiming to deeply understand and analyze the action principle of common membrane water treatment technologies such as ultrafiltration，microfiltration， nanofiltration，reverse osmosis and electrodialysis in the treatment of domestic sewage.

Key words：Sewage treatment plant;Domestic sewage;Membrane water treatment;Practical application

膜法水處理技術(shù)涵蓋了超濾、微濾、納濾、反滲透、電滲析等多種技術(shù)類(lèi)型，污水處理廠可以結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用駭?shù)量以及生活污水的排放頻率科學(xué)選擇膜法水處理技術(shù)類(lèi)型，在保障當(dāng)?shù)鼐用裼盟踩耐瑫r(shí)，將污染損失降到最低點(diǎn)。

1 膜法水處理技術(shù)概述

1.1 膜處理技術(shù)的作用機(jī)理

膜法水處理技術(shù)主要依靠于“膜”的攔截功能，將流動(dòng)液體隔離成為兩部分，這種薄膜往往置于流體當(dāng)中，通過(guò)膜表面的微小空隙，將大分子物質(zhì)攔截，使小分子物質(zhì)順利通過(guò)。目前，在城市污水處理廠處理生活污水時(shí)，較為常用的膜處理技術(shù)包括超濾、微濾、納濾、反滲透、電滲析等[1]。膜處理技術(shù)的作用機(jī)理如表1所示。

1.2 超濾技術(shù)原理

超濾技術(shù)屬于納米頃薄膜分離技術(shù)，過(guò)濾介質(zhì)主要以中空纖維膜絲為主，并以膜絲內(nèi)外壓力差作為驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而對(duì)溶液進(jìn)行凈化、分離、提純、濃縮，使溶液色度與凈化度滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。目前，超濾技術(shù)所應(yīng)用的材料多為改性PVC、改性PVDF以及PES，PVC材質(zhì)具有內(nèi)外雙皮層結(jié)構(gòu)，可以作為內(nèi)外壓同時(shí)使用，而PVDF以及PES材質(zhì)只適用于外壓。以處理含油污水的技術(shù)原理為例，在處理過(guò)程中，無(wú)須經(jīng)過(guò)破乳工序，便可以將油和水直接分離出來(lái)，分離出的流水當(dāng)中，含油量一般小于10mg/L，而濃油液的濃縮率能夠達(dá)到40%以上，而含油的濃縮液經(jīng)過(guò)熱分離以及化學(xué)提純等步驟，可以直接提取出污水當(dāng)中的油脂成分。

1.3 微濾技術(shù)原理

微濾技術(shù)主要以?xún)?nèi)外膜壓力差作為推動(dòng)力，截留溶液中的污泥、砂礫等顆粒物或者隱孢子蟲(chóng)等細(xì)菌。操作壓力通常介于0.7—7kpa之間，并借助于微濾膜處理溶液中的雜質(zhì)。其分離處理效果與微濾膜的孔徑大小有著直接關(guān)聯(lián)，一般情況下，選取的微濾膜孔徑應(yīng)當(dāng)介于0.025чm—14чm之間。微濾膜的種類(lèi)主要包括纖維酯微孔濾膜、聚偏氟乙烯濾膜、再生纖維素濾膜以及聚氯乙烯濾膜等。應(yīng)用微濾技術(shù)對(duì)原水進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，可以利用添加粉末活性炭的方法來(lái)溶解流水中的有機(jī)物，使其成為固相，這樣能夠提高流水中有機(jī)物質(zhì)的去除率。

1.4 納濾技術(shù)原理

在應(yīng)用納濾技術(shù)處理污水時(shí)，水體中的滲透物能夠溶解在納濾膜中，并在溶解作用力下呈現(xiàn)出梯度擴(kuò)散態(tài)勢(shì)，此時(shí)，納濾膜與溶液中的電解質(zhì)離子產(chǎn)生靜電作用，由于電負(fù)荷強(qiáng)度存在較大區(qū)別，因此對(duì)溶液中顆粒物的截留效果也有所差異。納濾膜對(duì)特定的溶質(zhì)具有較好的脫除率，而對(duì)氯化鈉的脫除率偏低。因此，在凈化和處理污水時(shí)，只能去除三鹵甲烷中間體、農(nóng)藥或者合成洗滌劑等可溶性有機(jī)物。

1.5 反滲透技術(shù)原理

反滲透技術(shù)是將壓力表差作為主要驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)濾技術(shù)，其中反滲透膜的孔徑尺寸已經(jīng)到達(dá)納米級(jí)，在一定壓力值下，水分子完全可以通過(guò)反滲透膜。過(guò)濾后的純水電導(dǎo)率為5μs/cm，能夠符合國(guó)家實(shí)驗(yàn)的三級(jí)用水標(biāo)準(zhǔn)，如果再次經(jīng)過(guò)循環(huán)過(guò)濾，出水電阻率能夠達(dá)到18.2M·cm，這已經(jīng)能夠符合國(guó)家實(shí)驗(yàn)室二級(jí)用水的標(biāo)準(zhǔn)。在處理污水時(shí)，純凈的水可以借助于反滲透膜的孔徑對(duì)污水進(jìn)行滲透，在滲透過(guò)程中，污水液面升高，當(dāng)純凈水與污水液面等高時(shí)，廢水液面不再升高。此時(shí)，由純凈水向污水滲透的過(guò)程稱(chēng)之為正滲透，由污水一側(cè)加壓使其向純凈水滲透的方式稱(chēng)之為反滲透，滲透率一般介于0.1—2.5m3/dm2之間，因此，這種方法能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚锱c純凈水有效隔離，進(jìn)而提高水質(zhì)。

1.6 電滲析技術(shù)原理

電滲析技術(shù)主要借助于直流電場(chǎng)，利用荷電離子膜的反離子膜的反離子遷移原理分離出溶液中的帶電離子，在分離過(guò)程中主要以電位差作為推動(dòng)力。使用的分離儀器稱(chēng)為電滲析器，在機(jī)體內(nèi)排布陰、陽(yáng)離子交換膜，在直流電場(chǎng)作用下，陽(yáng)離子可以穿透陽(yáng)膜向負(fù)極運(yùn)動(dòng)，而陰離子穿透陰膜向正極運(yùn)動(dòng)，而得到滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求的淡水。

2 膜法水處理技術(shù)在生活污水深度處理中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 超濾技術(shù)在生活污水深度處理中的應(yīng)用

超濾水處理技術(shù)能夠有效分離生活污水中的大分子物質(zhì)，在處理過(guò)程中，這種技術(shù)無(wú)須借助于外界壓力，因此，單位時(shí)間內(nèi)消耗的能源量較小，并且污水處理量相對(duì)較大，是生活污水深度處理工序中較為常用的一種膜法水處理技術(shù)。但是，由于超濾技術(shù)所采用的設(shè)備精密度較高，無(wú)形當(dāng)中就增加了維修保養(yǎng)成本，比如利用海綿球?qū)\(yùn)營(yíng)設(shè)備的清理工作需要3個(gè)月進(jìn)行一次，這就增加了維修保養(yǎng)成本與人工成本，而直接影響污水處理廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 微濾技術(shù)在生活污水深度處理中的應(yīng)用

微濾技術(shù)常用的材料是微孔陶瓷，這種材料屬于無(wú)機(jī)非金屬材料，微孔的孔徑一般介于0.5—450чm之間，微濾技術(shù)在生活污水深度處理與飲用水處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在處理生活污水時(shí)，能夠有效攔截和吸附水體中的SS以及各種膠狀體，同時(shí)，將污染物自身攜帶的病菌阻止在外，處理效果較為明顯。在深度處理生活污水時(shí)，分子直徑大于陶瓷孔徑的物質(zhì)被截留陶瓷表面，而小于孔徑的物質(zhì)被吸附在陶瓷孔道內(nèi)，而且處理過(guò)程不受酸性環(huán)境與堿性環(huán)境的影響，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性 [3]。

2.3 納濾技術(shù)在生活污水深度處理中的應(yīng)用

納濾技術(shù)對(duì)水體當(dāng)中的砷、汞、鉛等重金屬物質(zhì)以及揮發(fā)性有機(jī)物與致癌物質(zhì)，具有較好的去除效果。比如在處理苦咸水過(guò)程中，水體當(dāng)中的污染物成分多以氯離子、硫酸根離子、鈉離子形態(tài)存在，而納濾技術(shù)采用的薄膜孔徑介于1—2nm之間，并且具有電荷，對(duì)處理水體當(dāng)中游離的高價(jià)離子效果顯著。

2.4 反滲透技術(shù)在生活污水深度處理中的應(yīng)用

過(guò)去，在處理生活污水時(shí)，常常采用過(guò)濾、混凝或者活性炭吸附的方法，但是，這些方法在去除水體中的不溶性雜質(zhì)以及有機(jī)物時(shí)，效果欠佳，而反滲透技術(shù)則解決了這一難題，是目前去除生活污水的鹽類(lèi)成分與有機(jī)物的最為先進(jìn)、高效的一種膜法水處理技術(shù)。運(yùn)用這種技術(shù)處理生活污水，能夠有效去除污水中的固體顆粒、鹽分以及COD成分，而且被處理過(guò)的生活污水能夠進(jìn)行二次利用，為節(jié)約水資源提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。

2.5 電滲析技術(shù)在生活污水深度處理中的應(yīng)用

在日常生活中，居民排出的生活污水成分中含有大量的木質(zhì)素，如果采用超濾、微濾或者納濾技術(shù)，木質(zhì)素的處理效果較差，而這些木質(zhì)素一旦排放到飲用水當(dāng)中，將給水體造成嚴(yán)重污染。因此，在處理生活污水中的木質(zhì)素時(shí)，常常采用電滲析處理技術(shù)，這種技術(shù)在外加電場(chǎng)的作用下能夠驅(qū)使木質(zhì)素快速通過(guò)單陽(yáng)膜，進(jìn)而對(duì)木質(zhì)素進(jìn)行凝聚與分離，使生活污水的濁度大幅降低。近年來(lái)，隨著電滲析處理技術(shù)的日漸純熟，許多城市污水處理廠在處理生活污水時(shí)，能夠回收大量的木質(zhì)素，并對(duì)其進(jìn)行再利用，這就促進(jìn)了污水處理廠經(jīng)濟(jì)效益的提升，對(duì)污水處理廠的健康可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

3 膜法水處理技術(shù)在生活污水深度處理中的應(yīng)用效果分析

3.1 超濾技術(shù)應(yīng)用效果分析

超濾技術(shù)能夠有效去除原水中的懸浮物，進(jìn)而降低水體濁度，懸浮物種類(lèi)主要涵蓋細(xì)小泥沙、鐵銹等顆粒物。另外，也可以去除原水中的大分子有機(jī)物，有效降低水體中的COD、BOD、TOC等成分。由于該技術(shù)具有過(guò)濾效果穩(wěn)定、能量消耗低、占地面積小、過(guò)濾范圍廣、原液利用率高等優(yōu)勢(shì)，因此，在凈化和處理城市污水領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

3.2 微濾技術(shù)應(yīng)用效果分析

微濾水處理技術(shù)能夠有效攔截生活污水中的大部分懸浮顆粒、膠狀體以及細(xì)菌，與傳統(tǒng)的水處理工藝相比，微濾技術(shù)的處理效果更加顯著。但是，如果采用微濾技術(shù)處理受到污染的地表水時(shí)，薄膜本身極易受到污染，而使薄膜活性喪失，因此，為了充分體現(xiàn)微濾薄膜的應(yīng)用價(jià)值，首先需要另外處理，微濾技術(shù)除了在處理生活污水方面得到廣泛應(yīng)用外，在半導(dǎo)體、醫(yī)藥、電子行業(yè)也常常用來(lái)制取高純水或者生產(chǎn)礦泉水。

3.3 納濾技術(shù)應(yīng)用效果分析

納濾技術(shù)多用于給水處理工序，并且能夠有效脫除水體中的三鹵甲烷中間體THM、易結(jié)垢的硫酸鹽、低分子有機(jī)物以及色素、農(nóng)藥等成分。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾方面：第一，系統(tǒng)過(guò)濾精度高，處理效果穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單，設(shè)備外形美觀，而且制造精密;第二，秉承自動(dòng)化、人性化設(shè)計(jì)理念，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置精確，可以根據(jù)客戶(hù)要求做到完全自控;第三，既可以在幾十升的實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中應(yīng)用納濾技術(shù)，也適用于幾百?lài)嵉拇笮凸I(yè)系統(tǒng)[2]。

3.4 反滲透技術(shù)應(yīng)用效果分析

反滲透水處理技術(shù)能夠去除流水中的無(wú)機(jī)鹽、膠體顆粒及有機(jī)物，由于該技術(shù)具有能量消耗低、環(huán)保無(wú)污染、工藝技術(shù)先進(jìn)、操作流程簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，因此，被廣泛應(yīng)用于城市生活污水深度處理工序當(dāng)中。

3.5 電滲析技術(shù)在應(yīng)用效果分析

電滲析技術(shù)工藝過(guò)程潔凈度高、藥劑用量少、環(huán)境污染小、設(shè)備操作維修便捷而且投入成本低，目前，在生產(chǎn)淡水領(lǐng)域的應(yīng)用頻率較高。另外，該技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域還包括工業(yè)廢水處理、食品生產(chǎn)領(lǐng)域的牛奶脫鹽工序等。比如在處理造紙行業(yè)紙漿廢液時(shí)，能夠從紙漿當(dāng)中回收大量的亞硫酸鹽，進(jìn)而使廢液的鹽度大幅降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

污水處理廠在對(duì)生活污水進(jìn)行深度處理時(shí)，可以結(jié)合超濾、微濾、納濾、反滲透、電滲析技術(shù)原理與實(shí)際應(yīng)用效果，合理選擇技術(shù)類(lèi)型，在提高生活污水處理質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、節(jié)約成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

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收稿日期：2020-09-09

作者簡(jiǎn)介：張雨萌（1996-），男，漢族，本科學(xué)歷，研究方向?yàn)榄h(huán)境工程。