膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用研究

孫曉宇 金楓淇

摘 要：社會(huì)的加速發(fā)展，帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益的提高，同時(shí)也帶來(lái)了各種各樣的水質(zhì)污染問(wèn)題。為了能在較低成本下，高效處理各行業(yè)的污水，用膜分離技術(shù)協(xié)同原有的處理工藝一同進(jìn)行處理。膜分離技術(shù)以其良好的選擇性和較低的能耗，以及較強(qiáng)的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)使其在水處理領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，廣泛的用于飲用水、生活污水、重金屬冶煉及造紙等工業(yè)廢水、海水及苦咸水淡化脫鹽等各個(gè)領(lǐng)域。本文重點(diǎn)針對(duì)膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù);水處理環(huán)境工程;應(yīng)用

1導(dǎo)言

目前，水資源開發(fā)是水處理發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，對(duì)廢水采用有效技術(shù)進(jìn)行回收在一定程度上緩解了水資源的壓力，對(duì)環(huán)境也實(shí)現(xiàn)了有效保護(hù)。工業(yè)化技術(shù)近年來(lái)得到迅速發(fā)展，化學(xué)物料在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的混合物種類不斷增多，在一定程度上對(duì)分離技術(shù)的要求逐漸提高。膜分離技術(shù)如果在環(huán)境處理中得到重視，將在水處理領(lǐng)域中日益得到廣泛應(yīng)用。膜材料隨著日益改進(jìn)的性能，技術(shù)水平將明顯提高，可有效替代水處理過(guò)程中采用的常規(guī)處理工藝，在供水及污水處理等環(huán)節(jié)將逐漸體現(xiàn)出日益重要的作用。

2膜分離技術(shù)的概述

2.1膜分離技術(shù)的原理

膜分離技術(shù)的主要原理是利用一種特殊的薄膜，在外力影響的條件下，溶液中的某些溶質(zhì)能夠穿透薄膜，而有些則會(huì)被隔離在外。透過(guò)這層特殊的薄膜可以對(duì)溶液進(jìn)行分離和提純，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)溶液的凈化作用。膜分離不僅可以對(duì)固體的溶質(zhì)進(jìn)行分離，也可以對(duì)溶液中溶解的氣體進(jìn)行分離，在食品、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域都有重要作用。這層特殊的薄膜是進(jìn)行膜分離的重要元件，也被稱之為半滲透膜。這種半滲透膜有的是天然存在的，有些則是由人工合成的。

2.2膜分離技術(shù)的特點(diǎn)

膜分離技術(shù)的分離效果遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的化學(xué)分離辦法，且分離的精細(xì)程度很高，對(duì)環(huán)境的破壞小，是一種綠色環(huán)保的處理方法，在未來(lái)具有很廣闊的發(fā)展前景。首先，利用膜分離技術(shù)得到的溶液不會(huì)發(fā)生相變，而僅僅是對(duì)溶液中的某個(gè)成分進(jìn)行了分離和提純，將原本的混合溶液變?yōu)樗枰娜芤?。膜分離過(guò)程的裝置很簡(jiǎn)單，只需要有容器、動(dòng)力裝置和半透膜即可。通過(guò)動(dòng)力裝置帶動(dòng)溶液流經(jīng)半透膜，這種凈化效率很高，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)能夠有效提高生產(chǎn)效率。另外，相較于傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法進(jìn)行分離時(shí)，反應(yīng)開始后就無(wú)法停止，直到所添加的試劑消耗完，膜分離技術(shù)是一種可以調(diào)控的處理過(guò)程，在反應(yīng)時(shí)，停止對(duì)溶液的動(dòng)力引導(dǎo)就能停止處理，十分便捷。

3膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用

3.1生活污水處理

生活污水中含有較多的有機(jī)污染物，將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)處理工藝相結(jié)合，可以達(dá)到更好的處理效果。應(yīng)用MBR與納濾技術(shù)相組合的工藝處理生活污水以及大型超市的廢水，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用這種組合工藝可以高效地去除廢水中的濁度物質(zhì)及有機(jī)污染物，出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的限值。為探究正滲透膜的朝向與水通量、氮的截留效率之間的關(guān)系，采用正滲透膜分離系統(tǒng)處理校園生活污水，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用活性層朝向原料液側(cè)的FO模式運(yùn)行時(shí)水通量穩(wěn)定，不但能有效地截留污水中的氮污染物，而且正滲透膜的污染程度也比較輕

3.2處理工業(yè)廢水

在處理石化廢水方面，有關(guān)研究結(jié)果顯示，采用中空纖維超濾裝置對(duì)油田含油污水處理開展有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究工作，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)定每小時(shí)處理1.5噸的規(guī)模，水中懸浮固體及含油量在過(guò)濾后分別達(dá)到0.55毫克/升和0.49毫克/升，該設(shè)計(jì)使?jié)B透油層注水可符合對(duì)水質(zhì)的有關(guān)要求，石化企業(yè)應(yīng)用超濾工藝對(duì)污水進(jìn)行重復(fù)利用。

在對(duì)含重金屬?gòu)U水進(jìn)行處理過(guò)程中，有關(guān)研究結(jié)果顯示，對(duì)含重金屬錫廢水采用乳狀液膜法進(jìn)行處理，效果較為明顯。國(guó)外企業(yè)也應(yīng)用該方法處理粘膠纖維廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含鋅廢水，明顯降低了廢水中的含鋅濃度，由351毫克/升降至5.2毫克/升。我國(guó)在較低的料液酸度情況下，也采用與此類似的裝置處理鋅的質(zhì)量濃度，經(jīng)過(guò)處理后，降低了含鋅質(zhì)量濃度不足5.0毫克/升，與國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)完全相符。該處理方法不只是提高了經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于環(huán)境工程建設(shè)也具有十分重要的作用。在處理造紙廢水方面，有關(guān)研究人員采用乳狀液膜法處理造紙黑水實(shí)現(xiàn)了預(yù)期效果。還有一些研究人員對(duì)造紙廢水的處理應(yīng)用微濾預(yù)結(jié)合納濾膜的處理方法，應(yīng)用效果相對(duì)較為顯著。在對(duì)廢水中存在的溶解性有機(jī)物采取相應(yīng)處理的方法，應(yīng)在處理前適當(dāng)添加將絮凝，微濾分離無(wú)法完全去除溶解性有機(jī)物，絮凝可在一定程度上降低化學(xué)需氧量，使膜在一定程度上增大了硬度，將水中離子能夠盡可能予以除去。在處理其它廢水方面，有關(guān)研究機(jī)構(gòu)針對(duì)高溶度廢水研制完成的從中將資源進(jìn)行回收的一種液膜分離工藝，采用液膜分離工藝從農(nóng)藥廢水中將含酚及氰廢水中的氰化物進(jìn)行有效回收。另外，還可應(yīng)用該工藝對(duì)燃料廢水進(jìn)行相應(yīng)處理，也取得了較為理想的效果。

3.3苦咸水處理

我國(guó)水資源緊缺，原生劣質(zhì)水分布面積廣，尤其是西北內(nèi)陸干旱地區(qū)，分布有大量苦咸水。地下苦咸水含鹽、含氟量高，其多項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)?？嘞趟诟锌酀荒苤苯语嬘茫L(zhǎng)期飲用會(huì)導(dǎo)致胃腸功能紊亂，免疫力低下，影響人體健康。由此可以看出，苦水咸水的處理十分重要?？嘞趟奶幚砜梢允褂梅礉B透分離技術(shù)或電滲析離子交換技術(shù)。在反滲透法處理苦咸水的過(guò)程中，推動(dòng)力是壓力差，常溫操作，設(shè)備簡(jiǎn)單，沒(méi)有發(fā)生相變化，膜起著篩分作用，因此反滲透所需能耗低。在苦咸水處理中，反滲透法不但可以去除水中的各種離子，而且可以脫除比離子大的微粒，適用性好。

3.4對(duì)海水的淡化處理

在全球淡水資源十分緊缺的情況下，利用現(xiàn)代科技將海水進(jìn)行淡化處理，使海水轉(zhuǎn)變?yōu)榭衫玫乃Y源，能夠有效緩解水資源匱乏的現(xiàn)狀。根據(jù)膜分離技術(shù)中的離子分離，可以將海水中的離子進(jìn)行濾除。傳統(tǒng)的海水淡化處理主要是通過(guò)電解的方式，但是電解的耗能極高，對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)而言經(jīng)濟(jì)效益太低，不具有大量且長(zhǎng)期生產(chǎn)的價(jià)值。而反向滲透膜可以有效解決這一問(wèn)題。反向滲透膜在對(duì)海水進(jìn)行過(guò)濾時(shí)，只需要?jiǎng)恿υO(shè)備引導(dǎo)海水流經(jīng)薄膜，對(duì)鹽離子的處理效果極好，甚至可以直接達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，借助膜分離技術(shù)，海水淡化的生產(chǎn)成本得到了進(jìn)一步的控制，更有利于企業(yè)的發(fā)展。

3.5飲用水處理

由于人類對(duì)環(huán)境的不斷破壞，許多可供人飲用的淡水受到了污染，必須經(jīng)過(guò)凈化處理才可以飲用。在進(jìn)行飲用水處理的過(guò)程中需要多個(gè)不同功能的薄膜形成一組集成膜，確保分離出的水質(zhì)。在對(duì)集成膜進(jìn)行分組處理的過(guò)程中，需要按照一定的次序進(jìn)行，確保過(guò)濾處理的銜接性。借助膜分離技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)淡水的凈化。目前的膜分離中，特制的薄膜微孔直徑可以達(dá)到納米級(jí)別，對(duì)于河水中的懸浮物、甚至細(xì)菌度可以有效濾除，極大地提高了人們的用水品質(zhì)。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中發(fā)揮著不可替代的作用。為緩解我國(guó)水資源緊張問(wèn)題，避免水資源浪費(fèi)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用，人們要正確認(rèn)識(shí)膜分離技術(shù)，明確不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。這樣才能將不同技術(shù)應(yīng)用在水環(huán)境工程處理中，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到良好的處理效果，為后續(xù)水資源利用打下良好基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)我國(guó)水資源的合理利用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境的和諧發(fā)展。

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