膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用研究

張瑞

河北省煤田地質(zhì)局水文地質(zhì)隊 河北邯鄲 056000

1 膜分離技術(shù)介紹

1.1 膜分離技術(shù)種類

（1）微濾技術(shù)簡稱“MF”，屬于最早的膜分離技術(shù)，此技術(shù)的工作原理為利用膜兩側(cè)的壓力差進(jìn)行的篩分截留，使液相或者氣相中的物質(zhì)分離。微濾膜上具有多個孔網(wǎng)，能截留0.1-1 微米之間的顆粒，在靜壓力差作用下，可以將水中污染物、顆粒物以及細(xì)菌等物質(zhì)的分離出來。微濾技術(shù)的運(yùn)用價格低廉，操作便利，此技術(shù)，可用于反滲透和納濾工藝的前處理，以地表水為水源的藻類和顆粒物雜質(zhì)的去除。

（2）超濾技術(shù)簡稱“UF”，和微濾技術(shù)較為相似，工作原理也是利用膜兩側(cè)的壓力差進(jìn)行的篩分截留。超濾能截留0.002-0.1微米之間的顆粒和雜質(zhì)，技術(shù)運(yùn)用過程中選擇合適的截留分子量的超濾膜，將水中的小微粒、微生物、蛋白質(zhì)以及大分子有機(jī)物有效去除。此技術(shù)可應(yīng)用在工業(yè)廢水、食品加工廢水以及礦泉水處理等領(lǐng)域當(dāng)中。

（3）反滲透技術(shù)簡稱“RO”，目前RO 的脫鹽機(jī)理主要是毛細(xì)孔流模型和溶解擴(kuò)散模型，反滲透技術(shù)利用壓力差作為膜分離的推動力，依靠反滲透膜自身選擇透過性，于高濃度溶液一側(cè)施加壓力，使壓力高于溶液滲透壓，促使溶劑分子通過反滲透膜，向低濃度一側(cè)流入，將廢水中膠體、大分子物質(zhì)以及無機(jī)物離子有效分離去除，除鹽效率較高，復(fù)合反滲透膜脫鹽率一般大于98%。它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大于100的有機(jī)物，但允許水分子透過。當(dāng)前，此技術(shù)常用于苦咸水和海水淡化、鍋爐補(bǔ)給水、工業(yè)純水以及飲用純凈水的處理等。

（4）納濾技術(shù)納濾膜技術(shù)簡稱“NF”，屬于新型膜分離工藝，是一種特殊的具有分離功能的膜品種，驅(qū)動力也是壓力差，使用納濾膜，表面存在多孔薄膜，薄膜攜帶電荷，孔徑為1nm，可有效將廢水內(nèi)的顆粒物質(zhì)進(jìn)行截流，節(jié)流可達(dá)到納米級，因此稱之為納濾。使用此分離技術(shù)，因為納濾膜表面存在電荷，并且多孔，所以納膜工藝運(yùn)用原理即為篩分和電荷作用。在分離過程，分離效率可能受到膜孔徑以及電荷性質(zhì)等影響，當(dāng)前，此工藝常用于飲用水軟化、工業(yè)廢水脫色、濃縮食品、分離藥品中的有用物質(zhì)以及礦泉水處理。

1.2 膜分離技術(shù)特點(diǎn)

膜分離技術(shù)主要是指在分子水平上不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，實(shí)現(xiàn)選擇性分離的技術(shù)，是一種較為有效的污水處理方法。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，具有以下特點(diǎn)：第一，分離效果好。這種處理方法可以在不產(chǎn)生其他物質(zhì)的情況下，將水中的分子加以有效處理，可以實(shí)現(xiàn)對納米級物質(zhì)的分離，如有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等等，都能夠被分離出來，具有較強(qiáng)的針對性。第二，操作簡單。目前，大部分膜分離設(shè)備都配有中控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)一鍵操作，不需要額外操作，降低了技術(shù)處理難度，且一般情況下都不需要進(jìn)行維護(hù)，具有較強(qiáng)的可靠性。第三，節(jié)約能量。以污水中分子的粒度來看，在膜分離過程中并不會發(fā)生相變，能夠在最大程度上節(jié)約能量，因此這種處理方式通常都是在常溫環(huán)境下進(jìn)行，能量損耗相對較小[1]。

2 膜分離技術(shù)在水處理環(huán)境工程中的應(yīng)用

2.1 飲用水處理

飲用水處理可以使用不同的分離技術(shù)，如微濾技術(shù)、超濾技術(shù)以及納濾技術(shù)等。人們要結(jié)合實(shí)際情況，充分發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢與價值。膜分離技術(shù)可以直接去除飲用水中的微生物、細(xì)菌以及懸浮物等，提高飲用水質(zhì)量。近些年，許多發(fā)達(dá)國家逐漸將超濾技術(shù)、微濾技術(shù)應(yīng)用在飲用水凈化中，有助于改善人們的生活質(zhì)量[2]。

2.2 苦咸水處理

我國水資源緊缺，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，其多項指標(biāo)達(dá)不到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)?？嘞趟诟锌酀?，不能直接飲用，長期飲用會導(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。苦咸水的處理可以使用反滲透分離技術(shù)或電滲析離子交換技術(shù)。利用反滲透法處理苦咸水的過程中，壓力差是推動力，常溫操作，不發(fā)生相變化，脫鹽率高、雜質(zhì)去除范圍廣，設(shè)備簡單，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，而且還可以去除各類有機(jī)物雜質(zhì)，適用性好[3]。

2.3 海水淡化

在以往膜分離技術(shù)的應(yīng)用過程中，人們會利用電滲析法和反滲透法分離海水中的不可利用的物質(zhì)，使得海水可以飲用。反滲透技術(shù)利用壓力差從海水中分離各種無機(jī)離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)，從而獲得淡水，相比電滲析離子交換，減少了樹脂再生劑的使用量。相較于電滲析法，反滲透法更加經(jīng)濟(jì)，可以達(dá)到良好的處理效果。海水淡化技術(shù)不斷發(fā)展革新，膜分離技術(shù)日益成熟，膜價格不斷降低，使得反滲透海水淡化的成本日益下降，其憑借綠色環(huán)保低能耗等優(yōu)勢受到人們的高度重視與認(rèn)可。在海洋水淡化過程中，人們需要研發(fā)新技術(shù)，為海洋水淡化提供技術(shù)保障。

3 結(jié)語

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。為緩解我國水資源緊張問題，避免水資源浪費(fèi)，同時實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用，人們要正確認(rèn)識膜分離技術(shù)，明確不同技術(shù)的優(yōu)勢與特點(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，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)我國水資源的合理利用，同時實(shí)現(xiàn)人與環(huán)境的和諧發(fā)展。