化工污水處理中膜技術的應用探討

王波 葉向東 吳雯雯

摘要：化工產(chǎn)業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)之一，在經(jīng)濟發(fā)展當中發(fā)揮著重要的作用。但是我國的化工產(chǎn)業(yè)一直都具有高能耗、高污染的特點，尤其是在化工生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的污水，這些污水都具有毒害性，如果不經(jīng)處理就直接排放到自然界中，不僅會對大氣、水域、土壤等造成巨大污染，同時，還會對生活在周邊的居民帶來健康隱患。在處理化工污水時，應用膜技術能夠大幅降低污水中的毒害物質(zhì)含量，達到較高的污水凈化率，對于促進我國環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著積極的意義。

關鍵詞：化工污水處理;膜技術;應用

引言

近年來，隨著環(huán)境問題的加劇，人們的環(huán)保意識不斷提升，而化工產(chǎn)業(yè)作為高污染的行業(yè)，也受到了人們的廣泛關注。為了推動經(jīng)濟的健康發(fā)展，化工污染的處理已經(jīng)成為了刻不容緩的問題，如果沒有對于化工污水采取有效的措施進行處理，不僅會對于環(huán)境造成破壞[1]，同時，也會阻礙經(jīng)濟發(fā)展的步伐。所以各種化工污水處理技術不斷出現(xiàn)，在實際應用當中也取得了一定的效果，而膜技術就是具有代表性的技術之一，能夠有效凈化化工污水，有助于促進環(huán)保與經(jīng)濟效益之間的協(xié)調(diào)。

1化工污水的特點

1.1排放量大

化工生產(chǎn)的過程一般都是依賴于化學反應，這也意味著想要順利完成生產(chǎn)，對于環(huán)境因素就有一定的要求[2]，在化工生產(chǎn)過程中不可避免化學反應的要求，且需投入大量的水資源，這些水資源經(jīng)過化學反應后是很難再次投入使用，無法達到循環(huán)利用就會產(chǎn)生大量的污水。

1.2成分復雜

化工生產(chǎn)中由于涉及的化學反應比較復雜，需要用到的原材料種類繁多，經(jīng)過化學反應后，排出的污水中含有大量的有化學成分，這些都無法在自然中降解，對環(huán)境造成了極大的影響。

1.3具有毒性

由于化工產(chǎn)業(yè)自身生產(chǎn)流程的特性，很多化學物質(zhì)也是具有毒害性和危險性，給生態(tài)環(huán)境造成極大的破壞，同時，未經(jīng)處理直接排放的污水可能會經(jīng)過生態(tài)系統(tǒng)的循環(huán)進入到地下水及周邊的河湖中，對于水資源造成污染，甚至威脅到周邊居民的生命健康。

2膜技術概述

2.1膜技術的原理

處理化工污水時，主要是利用薄膜對不同物質(zhì)具有不同的透過性原理，當污水中的混合物質(zhì)通過膜時，膜能夠結(jié)合物質(zhì)中蘊含的化學物質(zhì)的結(jié)構和性能進行一定的處理，對于保障產(chǎn)品的質(zhì)量有著積極的幫助[3]。現(xiàn)階段，在化工企業(yè)中應用到的膜有不同的形態(tài)和結(jié)構，為了保證膜技術的應用效率和應用質(zhì)量，但是化工污水處理中應用到的膜技術必須具有選擇透過性，也就是能夠?qū)τ诓煌匦曰蛘呓Y(jié)構的化學物質(zhì)進行分離。膜技術主要的工作原理可以分為兩部分，第一部分主要是依據(jù)化學物質(zhì)的體積、質(zhì)量等進行分離，第二部分則是依據(jù)化學物質(zhì)特性的不同進行分離。膜產(chǎn)品的應用范圍非常廣泛，在熱電、印染、制藥、光伏、選礦廢水、市政及園區(qū)污水處理等多個領域均有應用實例，如下圖一。

2.2膜技術的特點

首先，膜技術的分離效率能夠在極短的時間內(nèi)對于大量的化學物質(zhì)進行分離[4]。其次，在化工污水處理中應用膜技術的過程中，對于能源的消耗量比較低，很大部分膜技術在分離的過程中，并不會發(fā)生狀態(tài)方面的變化。其三，膜技術在應用的過程中對于溫度的要求不是特別高，保持在室溫狀態(tài)下即可，這樣一些對于熱比較敏感的化學物質(zhì)能夠利用膜技術進行良好的處理。其四，膜技術中需要應用到的分離設備對于后續(xù)維護的要求不高，即減少維護成本，可靠性又高。最后，膜技術在應用時，需要用到的設備并不是大型設備，一般都是體積較小且移動便捷的設備，因此，在化工污水處理中，膜技術越來越受到相關企業(yè)的青睞。

2.3膜的分類

經(jīng)過多年科學研究及生產(chǎn)實踐，膜技術獲得了突破性的進展，現(xiàn)階段膜技術的種類很多，而在化工污水處理當中膜技術可以從膜結(jié)構、膜化學組成以及膜幾何形態(tài)進行分類。從膜結(jié)構來看，化工污水處理中應用到的膜技術大致上可以分為兩類，第一類是固膜，還可以分為對稱膜和不對稱膜，第二類是液膜，液膜可以存在于固體多孔支撐層中，也可以是乳液的形式。從膜化學組成來看，化工污水處理過程中需要應用的膜的性質(zhì)也是有差異的，可以結(jié)合化學穩(wěn)定性、機械性能、親和性能及熱穩(wěn)定性等方面的要求進行選擇。從膜幾何形態(tài)來看，化工污水處理過程中的的膜技術共分為四種，分別是圓管式、板框式、螺旋卷式和空纖維式。

3膜技術在化工污水處理中的應用情況

現(xiàn)階段，在化工污水處理中利用膜技術分離中不同的特性，找到化學物質(zhì)混合物在滲透過程中的差異性，并且利用這一差異，對于混合物進行分離和后續(xù)的處理。目前，在化工污水處理中膜技術已經(jīng)發(fā)展的相對比較成熟，尤其是在分離方面能夠發(fā)揮出強大的優(yōu)勢，處理效率較高，能夠?qū)τ诓煌再|(zhì)的化工污水進行處理，比如石油化工、食品加工等產(chǎn)生的化工污水等。在溫度不發(fā)生極大變動的情況下能夠不間斷的操作，并且不會對于環(huán)境產(chǎn)生二次污染，具有積極的應用意義。一般來說，在化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水雖然成分復雜，但是其物理性質(zhì)和化學性質(zhì)是比較相近的，如果仍然采用傳統(tǒng)的分離方法，不僅難以達到降低成本的目的，同時，處理效果也很難保證。而通過應用膜技術，只要能對于膜技術應用當中的不足進行彌補，就能夠在極大程度上提升膜技術應用的優(yōu)勢?；の鬯幚懋斨袘玫哪ぜ夹g也是不同的，所有的化工污染問題并不能通過單一的技術來解決，因此，在實際應用中可以將不同的膜技術組合起來進行應用，將不同膜技術的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，這樣不僅能夠有效降低污水處理的成本，同時，還能夠在最大程度上提升污水的凈化度。另外，還可以結(jié)合實際處理的需求，將膜技術與其他污水處理技術結(jié)合起來使用，這樣能夠達到更好的化工污水處理效果。

4化工污水處理中膜技術的應用實例

4.1微濾膜技術

利用微濾膜技術處理化工污水，主要是利用膜上的微孔進行精密過濾，能夠過濾掉一部分固體顆粒和細小的細菌，應用效果較為顯著，相對其他的膜技術來說，微濾膜技術過濾精度較高，可靠性強，具有一定的優(yōu)勢，因此，在一些半導體工業(yè)污水的處理中能夠取得良好的應用效果。微濾膜技術的應用能夠大幅降低生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟效益，同時，還能夠有效提升污水過濾器的反沖洗性。另外，目前化工污水處理中應用的微濾膜技術主要分為有機和無機兩種形式，具有不同的優(yōu)勢和特點，在實際應用中可以結(jié)合化工污水處理的具體要求進行選擇。微濾膜技術還能夠與其他的污水處理技術相結(jié)合，尤其是與生物處理技術結(jié)合起來，不僅能夠在極大程度上提升污水處理的效率，還能夠切實保障污水處理的效果，污水處理質(zhì)量更高，能夠有效達到凈化污水的目的。

4.2超濾膜技術

超濾膜技術與微濾膜技術有一定的相似性，也有一定的差異，主要是差異表現(xiàn)在孔徑大小不同。在化工污水處理中應用到的超濾膜技術，工作人員首先要考慮到孔徑的大小，對于化工污水中的化學物質(zhì)進行分離，以便于后續(xù)凈化工作的開展。利用超濾膜技術能夠分離化工污水當中的固體和一些雜物，不僅對于企業(yè)的長遠健康發(fā)展有利，同時，還能夠避免對于周邊的生態(tài)環(huán)境造成破壞，有助于保證生態(tài)系統(tǒng)的平衡。與其他膜技術相比，超濾膜技術不僅能夠控制細菌和藻類微生物的生長速度，對于一部分細菌和藻類微生物進行消除，同時，還能夠有效提升化工污水處理的效率，污水處理效果良好，能夠為化工企業(yè)的健康發(fā)展奠定良好的基礎。

4.3納濾膜技術

在實際應用的過程中，超濾膜技術和反滲透技術有著各自的優(yōu)勢，都能夠取得不錯的處理效果，但這兩種技術都有一定的不足之處，不能夠?qū)崿F(xiàn)對于污水的完全處理。超濾膜技術和反滲透技術完成不了的一些處理任務，可以交給納濾膜技術完成。納濾膜技術不僅分離性更加良好，同時，操作起來也比較便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)將化工污水轉(zhuǎn)化為可以再次利用的水資源。也就是在實際應用的過程中，納濾膜技術能夠?qū)崿F(xiàn)深層次的對于化工污水進行處理，使其能夠達到再次循環(huán)利用的標準，實現(xiàn)對于污水的回收和利用。尤其是納濾膜技術還能夠去除化工污水當中的氣味，一些化工企業(yè)產(chǎn)生的污水會有很大的刺激性氣味，而應用其他膜技術往往只能過濾掉一些帶有污染性的雜質(zhì)，氣味卻很難去除，而利用納濾膜技術能夠很好的解決這一問題。

4.4電滲析技術

在化工污水處理中應用電滲析技術需要依靠膜分離設備來實現(xiàn)，比如可以應用水處理設備。膜本身具有選擇透水性的特點，通過對于其施加直流電場，能夠發(fā)生反應，對于陰離子和陽離子的通過加以控制，一部分離子會通過膜分離設備進入到另外一邊的水中，這樣就能夠有效減少另外一部分水中化學物質(zhì)的濃度。在實際應用當中，電滲析技術的應用范圍比較有限，主要在重金屬化工產(chǎn)業(yè)和具有放射性的化工產(chǎn)業(yè)中應用，能夠取得比較明顯的處理效果。

4.5反滲透技術

在處理化工污水時，反滲透技術的工作原理主要是利用膜兩側(cè)的濃度差，對于化工污水當中的一些離子或者小分子物質(zhì)過濾出去，從而達到分離污染物質(zhì)、凈化污水的目的。在分離液體混合物時，能夠利用膜兩側(cè)的壓力差作為推動力，實現(xiàn)分離、純化的目的。與傳統(tǒng)的分離技術相比，反滲透技術主要分為三個階段，分別是滲透階段、反滲透階段以及滲透平衡階段。在滲透環(huán)節(jié)中，第一方的水會向另一個方向滲透，并且在滲透的過程中，另一個方向的水的濃度會不斷下降。在反滲透環(huán)節(jié)中，主要指的是第一方的水向另一個方向滲透時，另一個方向的水濃度會下降，而下降到一定程度后，第一方的水濃度會高于另一個方向水的濃度，這時，另一個方向的水會反過來滲透到第一方。而滲透平衡環(huán)節(jié)，就是在滲透與反滲透的過程中，利用半透膜將水中的物質(zhì)進行分離，使得兩邊濃度相等，也就是達到了滲透平衡的狀態(tài)。

結(jié)束語：化工產(chǎn)業(yè)一直都是高污染的行業(yè)之一，其在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水會對于環(huán)境和周邊居民產(chǎn)生極大的影響。尤其是隨著化工企業(yè)規(guī)模和產(chǎn)能的不斷擴展，產(chǎn)生的污水也在不斷增多，傳統(tǒng)的污水處理技術已經(jīng)很難有效的對于污水進行處理和凈化，必須要采取更加先進的技術進行處理，才能夠更好的達到污水凈化的目的，促進經(jīng)濟效益與環(huán)境效益之間的協(xié)調(diào)。而在化工污水處理中應用膜技術，能夠有效降低污水中的毒害物質(zhì)，對于污水的凈化有著積極的意義。在實際應用的過程中，化工企業(yè)也可以將不同的膜技術，乃至膜技術與污水處理技術相結(jié)合進行使用，這樣能夠進一步提升污水處理的效果，促進化工行業(yè)的健康發(fā)展。

參考文獻：

[1]王廣，張雪梅，張志豪.化工污水處理中膜技術的應用[J].化工設計通訊，2021，47（3）：165-166.

[2]王莉.化工污水處理中膜技術的應用探討[J].中國化工貿(mào)易，2020，12（5）：127-128.

[3]郭彥江.膜技術在化工污水處理中的應用[J].福建質(zhì)量管理，2019（18）：143.

[4]陳睿東，盧志威.化工污水處理中膜技術的應用探討[J].中國化工貿(mào)易，2019，11（10）：140.