膜法水處理工藝在生活污水處理中的應(yīng)用

文_謝文娟 國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電有限公司大南湖一礦

1 生活污水處理中常見的膜法水處理工藝技術(shù)

1.1 反滲透工藝

反滲透技術(shù)是生活污水處理中比較常見的一項(xiàng)工藝，其原理是以壓力差作為推動(dòng)力，將污水中溶劑與體系分離開來(lái)，通常也被稱作逆滲透技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用這一項(xiàng)膜法水處理技術(shù)時(shí)，主要是在膜一側(cè)施加壓力，當(dāng)施加的壓力超出初始滲透壓時(shí)，溶劑會(huì)進(jìn)行反向的滲透，而由于膜具有選擇透過(guò)性，所以此時(shí)在膜的兩側(cè)因?yàn)閴毫Σ畹拇嬖诰蜁?huì)出現(xiàn)差異，其中低壓膜側(cè)得到處理的滲透液，另外高壓膜側(cè)就會(huì)得到濃縮液。例如，在對(duì)海水進(jìn)行反滲透處理時(shí)，低壓膜側(cè)得到的是淡水，而高壓膜側(cè)得到的則是鹵水。需要注意的是，在實(shí)際對(duì)生活污水進(jìn)行反滲透處理時(shí)，純凈水與廢水相比，化學(xué)反應(yīng)位相比較高，所以在該技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，純凈水一側(cè)會(huì)向著廢水一側(cè)進(jìn)行滲透，當(dāng)二者始終保持固定不變的液面差時(shí)，表明工藝實(shí)施結(jié)束。其中，純凈水朝著廢水一側(cè)進(jìn)行滲透，被稱為正滲透；反之，如果廢水一側(cè)得到壓力，而朝著純凈水一側(cè)滲透，這個(gè)過(guò)程則被稱為反滲透。相對(duì)比正滲透，反滲透可以更加高效的分離污水中的污染物，從而達(dá)到深度處理生活污水的實(shí)質(zhì)性效果。

1.2 超濾分離工藝

在對(duì)生活污水進(jìn)行反滲透處理后，污水初步實(shí)現(xiàn)凈化處理。要想提升生活污水處理效果和純凈度，還需要再次應(yīng)用膜法水處理技術(shù)，其中比較常見的是超濾分離技術(shù)，其原理是通過(guò)反滲透處理得到的溶液體系，對(duì)其進(jìn)行二次施壓，在壓力的推動(dòng)作用下，溶液進(jìn)行超濾膜分離，即溶液體系中小分子物質(zhì)和無(wú)機(jī)物離子會(huì)通過(guò)孔徑更小的超濾膜，而大分子物質(zhì)則過(guò)濾在超濾膜的另外一側(cè)，從而達(dá)到深度凈化生活污水的效果。

1.3 納濾分離工藝

該技術(shù)作為膜法水處理技術(shù)的一種，也是通過(guò)施加壓力而實(shí)現(xiàn)溶液污染物分離的工藝。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，其所施加的壓力一般在0.5 ～1.0MPa，介于反滲透工藝與超濾分離工藝之間。與上述分析的兩種技術(shù)相類似，納濾分離技術(shù)中的納濾膜也具備選擇透過(guò)性，但是區(qū)別在于該膜所針對(duì)的不是分子物質(zhì)，而是離子，所以分離效果更加顯著。通常，納濾膜對(duì)于二價(jià)離子具有很強(qiáng)的分離性，最高可以達(dá)到95%左右，而對(duì)于一價(jià)離子的分離率則相對(duì)較低，一般在40%以下。正是由于這種特性，使得該工藝主要適用于地下水之或河流水質(zhì)的處理中，分離這些水質(zhì)中的農(nóng)藥物質(zhì)，以達(dá)到凈化處理目的。

1.4 電滲析工藝

相對(duì)比上述的分離和過(guò)濾技術(shù)，電滲析工藝原理有所區(qū)別，其主要是通過(guò)外加電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)污水體系中離子的遷移，最終達(dá)到凈化和處理污水有害物質(zhì)目的，一般適用于海水淡化處理和生活污水深度處理工作當(dāng)中。對(duì)于電滲析工藝來(lái)說(shuō)，應(yīng)用比較多的是離子交換膜技術(shù)，該技術(shù)中的膜屬于功能膜，具體分為陰膜和陽(yáng)膜，其中前者只可透過(guò)陰離子，后者只通過(guò)陽(yáng)離子，在實(shí)際應(yīng)用中通過(guò)外加電場(chǎng)的作用，使體系中陰陽(yáng)離子實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)，最終達(dá)到分離和凈化目的。

1.5 微孔過(guò)濾工藝

該技術(shù)當(dāng)前在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。實(shí)際利用該技術(shù)進(jìn)行生活污水處理時(shí)，壓力標(biāo)準(zhǔn)、微孔過(guò)濾孔徑等參數(shù)比較關(guān)鍵，影響過(guò)濾處理效果，所以實(shí)際當(dāng)中必須要注重控制這兩項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)。

2 膜法水處理環(huán)保工藝在生活污水處理中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 反滲透工藝應(yīng)用

對(duì)于反滲透工藝技術(shù)來(lái)說(shuō)，其本身無(wú)法去除相應(yīng)的雜質(zhì)分子或離子，而是通過(guò)膜分離原理實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)大分子的分離，然后富集到濃水中進(jìn)行集中排放。隨著反滲透處理廢水回收率的不斷升高，體系濃縮倍數(shù)也將呈現(xiàn)增高趨勢(shì)。通常進(jìn)水中濃水的Ca、Mg 離子濃度以及含鹽量都比較高，相當(dāng)于進(jìn)水的4 倍左右。而且反滲透工藝技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中可以過(guò)濾一部分的大分子物質(zhì)，所以濃水中也就存在較高的有機(jī)污染物，可見一般反滲透濃水具備高含鹽量、高有機(jī)物濃度的特性。

結(jié)合具體實(shí)例，論述反滲透工藝的實(shí)施效果，如某廢水處理廠收集的廢水水量為50m3/h，其中廢水水質(zhì)相關(guān)指標(biāo)如表1所示。

表1 廢水相關(guān)水質(zhì)參數(shù)

根據(jù)區(qū)域所在地環(huán)保指標(biāo)要求，結(jié)合上述污水水質(zhì)參數(shù)，確定了反滲透處理的工藝流程。

反滲透濃鹽水在經(jīng)過(guò)緩沖水池后，對(duì)體系的水質(zhì)和水量進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)，接著處理后的溶液進(jìn)入到微濾預(yù)處理環(huán)節(jié)。在該環(huán)節(jié)的處理中，主要向體系中加入一定量的NaOH，使其與體系中Ca2+發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成沉淀并通過(guò)微濾膜分離開來(lái)，如此便完成了廢水的預(yù)處理工作。在經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的廢水中加入HCl，目的是對(duì)體系進(jìn)行pH 調(diào)節(jié)，完成后經(jīng)中間水箱進(jìn)入到納濾處理環(huán)節(jié)中進(jìn)行進(jìn)一步的廢水處理工作，而后所得的反滲透產(chǎn)水回進(jìn)入到回用水箱中儲(chǔ)備起來(lái)待用。此外，納濾處理后的廢水與反滲透濃水還可以經(jīng)濃水箱后進(jìn)入到高壓反滲透環(huán)節(jié)當(dāng)中，一部分經(jīng)過(guò)處理后進(jìn)行回用水箱；另一部分進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，在該系統(tǒng)處理后，冷凝水進(jìn)入回用水箱，而結(jié)晶物也可以被回收利用。在上述反滲透工藝中，可以結(jié)合藥劑軟化技術(shù)、新型的過(guò)濾分離技術(shù)等工藝，對(duì)反滲透濃水直接進(jìn)行硬度、堿度以及硅垢的去除處理，如此一來(lái)系統(tǒng)整體的回收效率大大提升。

2.2 超濾工藝應(yīng)用

相對(duì)比反滲透技術(shù)，超濾工藝可以有效分離生活污水中較大的雜質(zhì)分子，而且分離過(guò)程中不需要施加較大的外力，就可以達(dá)到良好的分離效果，可見超濾工藝對(duì)于資源的消耗相對(duì)較小，而且該技術(shù)所能處理的水量一般較大，特別適用于生活污水深度處理工作。而在日本，該工藝不僅應(yīng)用生活污水的深度處理，而且在污水回用當(dāng)中也得到廣泛應(yīng)用，一般將超濾工藝技術(shù)處理得到的回用水應(yīng)用到中水管道系統(tǒng)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)洗車、坐便沖水等應(yīng)用。例如，對(duì)于城市當(dāng)中的超大建筑來(lái)說(shuō)，其循環(huán)用水量一般都很大，建筑當(dāng)中如果不具備中水管道，那么也就無(wú)法得到建筑許可證。而將生活污水進(jìn)行回用處理而應(yīng)用到這些建筑并不是盲目的，因?yàn)檫@些建筑對(duì)于生活污水處理工藝要求十分嚴(yán)格，一方面要滿足設(shè)備、工藝等方面的要求；另一方面處理得到的水質(zhì)要求無(wú)異味，且要求降低污泥量，而超濾分離技術(shù)可以有效滿足上述各方面要求。

2.3 電滲析工藝應(yīng)用

電滲析技術(shù)在進(jìn)行生活污水處理時(shí)，主要的處理對(duì)象是污水中的木質(zhì)素，該物質(zhì)一般存在于造紙工業(yè)廢水當(dāng)中，屬于大分子物質(zhì)，膠體性、螯合性一般較高，處理難度較大。而生活中的木質(zhì)素主要來(lái)源于人們所使用的紙制品，比如衛(wèi)生間所用的手紙會(huì)隨著洗浴用水排放到生活污水當(dāng)中，一旦對(duì)這類生活污水處理不到位，還會(huì)導(dǎo)致自然水資源受到嚴(yán)重污染。而電滲析技術(shù)可以有效處理這類廢水，深度去除生活污水當(dāng)中的木質(zhì)素，原理是通過(guò)外加電場(chǎng)讓木質(zhì)素通過(guò)陽(yáng)膜，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素分離和去除的效果。

2.4 微孔過(guò)濾工藝應(yīng)用

該工藝技術(shù)在實(shí)際進(jìn)行生活污水處理時(shí)，比較常用到的材料是微孔陶瓷，其作為一種無(wú)機(jī)非金屬材料，比較重要的特性就是孔徑較小，一般在0.5μ～450μm 之間，因?yàn)榭讖捷^小，所以分離和處理生活污水的效果更加顯著，通常適用于生活飲用水處理領(lǐng)域。一般來(lái)說(shuō)，微孔陶瓷的分離原理是吸附、表層過(guò)濾和深層過(guò)濾相結(jié)合，一方面可以將污水中的雜質(zhì)和膠體進(jìn)行分離處理；另一方面由于孔徑極小，還可以攔截水體污染物當(dāng)中的病毒和病菌，使得處理后的水體可以直接飲用，不會(huì)對(duì)人體健康造成影響。此外，微孔過(guò)濾工藝還具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，而且微孔陶瓷沒(méi)有二次污染的問(wèn)題，所以環(huán)保性更高，同時(shí)工藝方法的使用壽命得到大幅度延長(zhǎng)，有效降低了成本投入。

3 結(jié)語(yǔ)

膜法水處理作為環(huán)保型工藝技術(shù)，通過(guò)應(yīng)用反滲透技術(shù)、超濾技術(shù)、電滲析技術(shù)以及微孔過(guò)濾技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)生活污水的深度處理和凈化，實(shí)現(xiàn)進(jìn)化水質(zhì)的效果，也極大的降低了成本投入，并且緩解了水資源嚴(yán)重污染的狀況和問(wèn)題。