膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用與發(fā)展

吳德利 趙 焰

（1.國(guó)電建投內(nèi)蒙古能源有限公司，鄂爾多斯 017000；2.北京朗新明環(huán)?？萍加邢薰荆本?100039）

膜技術(shù)是水處理技術(shù)中較具代表性的一種，為了更好地對(duì)水資源進(jìn)行處理，應(yīng)了解膜技術(shù)的基本概念與優(yōu)勢(shì)，并掌握其應(yīng)用形式，同時(shí)也要分析膜技術(shù)中存在的問題，明確其發(fā)展趨勢(shì)，從而保障水資源環(huán)境質(zhì)量。

1 膜技術(shù)基本概念與技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.1 基本概念

膜技術(shù)的基本原理是過(guò)濾，其中核心設(shè)施為“膜”，這是一種采用無(wú)機(jī)、有機(jī)高分子材料制作而成的過(guò)濾設(shè)施，在應(yīng)用中讓水體流過(guò)膜，這時(shí)膜可借助相關(guān)能量、化學(xué)位差等過(guò)濾掉水底中的雜質(zhì)等物體，同時(shí)實(shí)現(xiàn)分離、提純、濃縮，便于清理。同時(shí)，膜非常輕薄，因此應(yīng)用時(shí)比較簡(jiǎn)便，還能根據(jù)現(xiàn)實(shí)物質(zhì)對(duì)“膜”進(jìn)行配置，針對(duì)性地完成水處理工另外，膜技術(shù)在現(xiàn)代演化出了很多種應(yīng)用形式，水處理中比較常見的有NF（納濾膜技術(shù)）、UF（超濾膜技術(shù)）、MF（微濾膜技術(shù)）、LM（液膜技術(shù)）、FO/RO（正滲透/反滲透膜技術(shù)）等，不同膜技術(shù)形式適用條件不同，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇。膜技術(shù)具備操作簡(jiǎn)單、可回收利用、可操作性強(qiáng)、空間占比小等特點(diǎn)，因此該項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

1.2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

膜技術(shù)具有其他水處理技術(shù)不具備的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，如膜技術(shù)可以全天候不間斷運(yùn)作、能耗低、效能穩(wěn)定、能效高、易于修復(fù)、設(shè)施安裝靈活、不易受外界影響等[1]。

2 水處理中膜技術(shù)的應(yīng)用形式

2.1 NF（納濾膜技術(shù)）

NF膜技術(shù)在水處理中最突出的特點(diǎn)是其膜分離作用，應(yīng)用中以膜生物反應(yīng)器為主，結(jié)合復(fù)合膜技術(shù)、生物進(jìn)化技術(shù)可以有效對(duì)水體進(jìn)行分離、凈化。NF膜技術(shù)的應(yīng)用能夠一次性對(duì)水體進(jìn)行處理，其中雜質(zhì)、重金屬物質(zhì)等會(huì)被吸附在納濾膜上，借助微生物消除，這種方式對(duì)水體中有害物質(zhì)的去除效果非常優(yōu)秀，因此經(jīng)常被用于廢水、污水等水體處理中，是目前最有效的廢水、污水處理技術(shù)形式之一。此外，NF膜技術(shù)應(yīng)用下，污水與廢水無(wú)需接受后續(xù)處理，可直接排放到自然環(huán)境中，基本不會(huì)造成環(huán)境危害，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化運(yùn)作，相較于其他水處理技術(shù)在效率、效果上有明顯優(yōu)勢(shì)。

2.2 UF（超濾膜技術(shù)）

UF膜技術(shù)的特點(diǎn)在水凈化效率高，該項(xiàng)技術(shù)形式完全擺脫了傳統(tǒng)水處理技術(shù)模式，應(yīng)用中只需要少量的化學(xué)藥劑即可實(shí)現(xiàn)水處理目的，不會(huì)造成環(huán)境的二次污染。應(yīng)用中，UF膜技術(shù)的酸堿穩(wěn)定性、化學(xué)作用性使得其能夠?qū)λw中大量物質(zhì)進(jìn)行處理，因此具有非常廣泛的適用范圍，可以將其定義為一種泛用性水處理膜技術(shù)。同時(shí)UF膜極耐高溫，最高可承受150℃左右的溫度，這使得該項(xiàng)技術(shù)能夠在高溫環(huán)境中應(yīng)用，并借助高溫環(huán)境對(duì)水體中的細(xì)菌等有害微生物進(jìn)行殺除，消毒作用非常明顯。此外，UF膜技術(shù)對(duì)水體中膠體物質(zhì)的清潔效果是其他膜技術(shù)形式無(wú)可比擬的，能夠清除此類物質(zhì)中99.99%的有害物質(zhì)。目前，雖然UF膜技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用范圍，但其一般被應(yīng)用在飲用水處理中，主要利用該膜技術(shù)較好的消毒作用，可以去除應(yīng)用水內(nèi)的蠕蟲、藻類、病菌等，因此是一項(xiàng)非常值得推廣的技術(shù)[2]。

2.3 MF（微濾膜技術(shù)）

MF膜技術(shù)是最早出現(xiàn)的膜技術(shù)形式，也是所有膜技術(shù)形式中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的可拓展性良好，能夠與其他膜技術(shù)或其他水處理技術(shù)結(jié)合使用，如超濾膜、納濾膜、吸附劑、混凝劑等技術(shù)都可以與MF膜技術(shù)一同使用。在應(yīng)用中，MF膜技術(shù)通常被應(yīng)用于飲用水凈化中，能夠?qū)︼嬘盟M(jìn)行預(yù)處理、初期處理，利用該技術(shù)形式，水體中的固體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)、細(xì)菌等都會(huì)被有效去除，且去除效果良好。

但是，MF膜技術(shù)也存在一些缺陷，即該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用難度在一些特殊情況下會(huì)增長(zhǎng)，如某些情況下，在MF膜技術(shù)應(yīng)用中需要添加混凝劑，這樣才能保障水處理效果，但混凝劑的使用配比不定，需要根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況來(lái)進(jìn)行計(jì)算，否則可能造成二次污染。

2.4 LM（液膜技術(shù)）

LM膜技術(shù)源于美國(guó)，也是一種比較傳統(tǒng)的膜技術(shù)形式，最早在20世紀(jì)70年代左右被我國(guó)引進(jìn)。LM膜技術(shù)在有機(jī)廢水處理、印染廢水處理、工業(yè)廢水處理中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用價(jià)值，其處理效果優(yōu)于其他膜技術(shù)形式。研究表明，LM膜技術(shù)主要能夠?qū)λw中的硝基酚進(jìn)行處理，去除率可達(dá)99.9%以上，而有機(jī)廢水、工業(yè)廢水等廢水中大量含有硝基酚，因此使用LM膜技術(shù)可保障此類廢水短期內(nèi)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。此外，LM膜技術(shù)在使用前必須先對(duì)水體內(nèi)含物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，如果硝基酚物質(zhì)含量大，則可以使用LM膜技術(shù)先行處理，再使用其他膜技術(shù)進(jìn)行二次處理，這是目前LM膜技術(shù)水處理中比較常見的應(yīng)用方案。

2.5 FO/RO（正滲透/反滲透膜技術(shù)）

2.5.1 FO膜

FO膜技術(shù)現(xiàn)已投入實(shí)際應(yīng)用，但該技術(shù)的水處理效果一般，因此還需要進(jìn)一步研究。FO膜利用原料液、汲取液之間的滲透壓差即可提供動(dòng)力，自發(fā)實(shí)現(xiàn)分離，無(wú)需外部驅(qū)動(dòng)。FO膜技術(shù)的水處理效果雖然一般，但其在垃圾滲濾液處理方面卻具有突出表現(xiàn)。垃圾滲濾液本質(zhì)上是一種成分復(fù)雜、濃度高的有機(jī)廢水，其中包含了大量有機(jī)物、重金屬離子物等物質(zhì)，這使得其他技術(shù)很難高效率的對(duì)垃圾滲濾液進(jìn)行處理，同時(shí)還可能存在處理效果不佳的情況。但FO膜技術(shù)主要使用氯化鈉汲取液與CTA滲透膜來(lái)進(jìn)行處理，兩者使得垃圾滲濾液內(nèi)的污染物會(huì)被膜高效截留，并迅速分離，因此FO膜技術(shù)處理垃圾滲濾液的效率非常高。另外，F(xiàn)O膜技術(shù)對(duì)垃圾滲濾液的處理不會(huì)出現(xiàn)膜通量方面的影響，而這種影響在其他水處理技術(shù)中十分常見。

2.5.2 RO膜技術(shù)

RO膜技術(shù)比較成熟，能夠在一些特殊領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)水處理目的，如海水淡水化、超純水制作、醫(yī)療廢水過(guò)濾等。RO膜技術(shù)在應(yīng)用中無(wú)需太多投入，但技術(shù)中對(duì)膜的要求很高，膜的性能水平會(huì)直接影響RO膜技術(shù)的水處理效果，為此現(xiàn)代世界各國(guó)都針對(duì)RO膜技術(shù)開展了膜改良工作，出現(xiàn)了很多復(fù)合膜等先進(jìn)膜，因此在RO膜技術(shù)應(yīng)用中要合理選擇膜，這是該項(xiàng)技術(shù)水處理應(yīng)用中的要點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行了研究，對(duì)膜技術(shù)的基本概念、技術(shù)優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了論述。在水處理中膜技術(shù)具有多種應(yīng)用形式，各技術(shù)形式特點(diǎn)明顯，且各有優(yōu)劣，實(shí)際應(yīng)用中基本能滿足現(xiàn)代社會(huì)水處理需求，因此膜技術(shù)具有良好應(yīng)用價(jià)值。但膜技術(shù)在水處理應(yīng)用效果上雖然已經(jīng)成熟，但其卻存在經(jīng)濟(jì)性上的問題，對(duì)此在未來(lái)發(fā)展中需要攻克相關(guān)難題。