膜法水處理技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用研究

徐雁金

（蘇州工業(yè)園區(qū)高端制造與國際貿(mào)易區(qū)應(yīng)急與環(huán)境執(zhí)法大隊(duì)，江蘇 蘇州 215000）

隨著時(shí)代的發(fā)展，環(huán)境治理、節(jié)能減排成為各界關(guān)注的問題，水資源為人類生產(chǎn)、生活中不可缺少的基礎(chǔ)資源，膜法水處理技術(shù)在生活污水處理中的有效應(yīng)用可提高水處理效果，由于生活污水與其他污水存在較大差異，且在處理過程中存在較大困難，因此相關(guān)工作人員應(yīng)重視膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用。本文就膜法水處理技術(shù)的有效應(yīng)用進(jìn)行了研究，以期為相關(guān)工作人員帶來啟發(fā)。

1 膜法水處理技術(shù)概述

膜法水處理技術(shù)簡單來說就是以去除污染物、深度脫鹽為目的，通過組合不同膜工藝進(jìn)行污水處理的一種技術(shù)［1］。該技術(shù)做到了膜技術(shù)與生物技術(shù)的有機(jī)融合，可控制水體中的有機(jī)污染物和無機(jī)污染物，并取得理想的水體凈化效果。就目前情況而言，膜法水處理技術(shù)包括預(yù)處理、膜處理、后處理三個(gè)部分。預(yù)處理的主要目的是去除水體中可對膜造成堵塞的懸浮物，并調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，從而為后續(xù)工作提供便利；膜處理的主要目的為分離、截留水體中的無機(jī)物、有機(jī)物，并對有機(jī)物進(jìn)行分解、降解；后處理的主要目的為提高水質(zhì)，包括消毒、殺菌等環(huán)節(jié)。常見的膜法水處理技術(shù)有反滲透技術(shù)、超濾分離技術(shù)、納濾分離技術(shù)、電滲析技術(shù)、微孔過濾技術(shù)等。

1.1 反滲透技術(shù)

反滲透技術(shù)相對常見，其原理是借助壓力差充當(dāng)推動(dòng)力，使污水溶劑與體系相分離。在運(yùn)用這一技術(shù)時(shí)，相關(guān)工作人員需在膜的一側(cè)施加一定壓力，在施加的壓力遠(yuǎn)超于初始滲透壓時(shí)，溶劑便會(huì)行逆滲透。因膜的特性之一為選擇透過性，所以膜的兩側(cè)會(huì)發(fā)生一定變化，且二者之間有著巨大差異。即壓力較低的膜可獲得滲透液，壓力較高的膜會(huì)獲得濃縮液。

1.2 超濾 分離技術(shù)

超濾分離技術(shù)的原理是對反滲透處理后的水進(jìn)行二次施壓，使超濾膜分離，使得溶液體系中的小分子物質(zhì)、無機(jī)物離子通過孔徑更小的超濾膜，大分子物質(zhì)處于超濾膜的另一側(cè)。該技術(shù)可進(jìn)一步提升水資源的處理效果和純凈度［2］。

1.3 納濾分離技術(shù)

納濾分離技術(shù)與上述兩種技術(shù)一樣，都是借助壓力分離溶液污染物的技術(shù)，通常情況下，運(yùn)用這一技術(shù)進(jìn)行污水處理時(shí)，需將施加的壓力控制在0.5～1.0 MPa。由于這一技術(shù)所針對的是離子，所以與上述兩種技術(shù)相比，其分離效果更加明顯。

1.4 電滲析技術(shù)

電滲析技術(shù)的原理為借助外加電場遷移污水中的離子，使得污水中的有害物質(zhì)得到凈化、處理，能夠真正提升處理效果。通常情況下，在利用電解析技術(shù)進(jìn)行污水處理時(shí)，通常會(huì)運(yùn)用離子交換技術(shù)，其可借助外加電場的作用使體系中的陰陽離子實(shí)現(xiàn)定向移動(dòng)。

1.5 微孔過濾技術(shù)

微孔過濾技術(shù)可做到水體、氣體中的顆粒物、污染物的有效分離。但在運(yùn)用這一技術(shù)處理污水時(shí)，需對壓力標(biāo)準(zhǔn)、微孔過濾孔徑等參數(shù)進(jìn)行有效調(diào)整，以免影響處理效果。

2 生活污水的特點(diǎn)、組成及處理難點(diǎn)

生活污水簡單來說就是人們生活中排出的廢水，其包含的污染物有蛋白質(zhì)、脂肪、尿素、碳水化合物等有機(jī)物和寄生蟲卵、腸道傳染病毒等大量病原微生物［3］。因?yàn)樯钗鬯械挠袡C(jī)物存在不穩(wěn)定性，所以很容易出現(xiàn)腐化現(xiàn)象，并產(chǎn)生惡臭；同時(shí)，細(xì)菌及病原體會(huì)吸收生活污水中的有機(jī)物的營養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)大量繁殖，從而引起各種傳染病。因此，做好生活污水處理至關(guān)重要。

生活污水的處理難點(diǎn)首先是人口增加使得生活污水排放量不斷提升，加劇了水體污染的嚴(yán)重程度。其次，生活污水與其他污水存在較大差異，具有較多難以分解的污染物成分，所以一般的污水處理技術(shù)無法達(dá)到理想的水處理效果，缺乏科學(xué)可行的處理技術(shù)。另外，水資源為不可再生能源，且在人們的生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，為滿足人們的用水需求，國家提出中水回用策略。而想要配合中水回用，就需要不斷提高出水質(zhì)量，充分提升水資源的利用率。相關(guān)工作人員需積極探索全新的技術(shù)手段，確保生活污水處理達(dá)到理想效果。

3 膜法水處理技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢

在生活污水處理中應(yīng)用膜法水處理技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三點(diǎn)。

3.1 解決了二次污染問題

以往采用的水處理技術(shù)多屬于化學(xué)技術(shù)，其可與水體中的其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致水體出現(xiàn)二次污染［4］。而膜法水處理技術(shù)有效解決了這一問題，提高了水體凈化效率。

3.2 操作方便快捷

復(fù)雜的處理流程對于相關(guān)工作人員而言是一種挑戰(zhàn)，需花費(fèi)大量時(shí)間學(xué)習(xí)、記憶相關(guān)內(nèi)容，以免出現(xiàn)差錯(cuò)，導(dǎo)致水處理效果與理想目標(biāo)存在較大差異。而膜法水處理技術(shù)的操作過程相對方便、快捷，所以可以避免很多問題。

3.3 安全性及經(jīng)濟(jì)性更好

膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用過程不存在設(shè)備安全隱患問題，且不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，具有較高的安全性。同時(shí)，在進(jìn)行生活污水處理時(shí)，該技術(shù)不需要花費(fèi)太多資金購買設(shè)備、儀器，所以其成本較低，經(jīng)濟(jì)性較好。

4 膜法水處理技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用

4.1 反滲透技術(shù)的應(yīng)用

生活污水處理的根本目的是借助先進(jìn)技術(shù)手段對污水中的污染物進(jìn)行清理，使其可滿足使用要求。反滲透技術(shù)可借助壓力差充當(dāng)推動(dòng)力，使污水溶劑與體系相分離，達(dá)到理想的生活污水處理效果［5］。同時(shí)，這種技術(shù)具有較強(qiáng)的適配性，既可用于普通生活污水的處理也可用于高鹽度污水的處理。但是在運(yùn)用這一技術(shù)進(jìn)行生活污水處理時(shí)需要注意一點(diǎn)，即純凈水較廢水的化學(xué)反應(yīng)強(qiáng)，所以很容易出現(xiàn)純凈水向廢水側(cè)滲透的問題，因此在二者保持固定不變的液面差時(shí)，意味著處理結(jié)束。

4.2 超濾技術(shù)的應(yīng)用

超濾技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用是為了處理、清除大分子物質(zhì)。這一技術(shù)并不需要太多外力作用，所需能源量較少，處理效果相對較好。但在使用這一技術(shù)時(shí)，需派遣技術(shù)人員護(hù)理所產(chǎn)生的膜，以免出現(xiàn)因膜護(hù)理效果不好、膜護(hù)理頻次不夠等問題造成的處理工作質(zhì)量不高現(xiàn)象。通常情況下，技術(shù)人員需要每天對膜進(jìn)行護(hù)理。

4.3 電滲析技術(shù)的應(yīng)用

電滲析技術(shù)可以對污水中的木質(zhì)素進(jìn)行有效處理。木質(zhì)素通常存在于制漿造紙產(chǎn)生的污水中，其特點(diǎn)為膠體性較高，很難進(jìn)行清理，且會(huì)使水資源質(zhì)量受到影響，所以需要相關(guān)工作人員采用電滲析技術(shù)進(jìn)行處理［6］。該技術(shù)原理是借助外加電場使木質(zhì)素通過陽膜，從而分離、去除木質(zhì)素。此外，在獲得木質(zhì)素后，相關(guān)工作人員可結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行二次利用。

4.4 微孔過濾技術(shù)的應(yīng)用

微孔過濾技術(shù)與其他技術(shù)相比，在生活污水處理中的使用頻次較高。微孔陶瓷為微孔過濾技術(shù)的重要材料，其可對膠體進(jìn)行吸附、攔截，可攔截、過濾污染物上的各種病毒、病菌［7］。同時(shí)，因其具有較強(qiáng)的耐酸性，所以使用周期、使用壽命相對較長，這種材料的使用可降低對水資源和環(huán)境的污染，達(dá)到較好的環(huán)保效果。目前，微孔過濾技術(shù)通常被應(yīng)用于生活污水及含油廢水的處理中。

5 膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用案例

5.1 案例概述

某省水污染現(xiàn)象普遍存在，且總體呈上升趨勢。出現(xiàn)這一情況的根本原因有二，一為工業(yè)廢水、生活污水隨意排放，二為水污染導(dǎo)致可利用水資源減少。本文對該省某污水處理廠的生活污水處理效果進(jìn)行研究，旨在為膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)，并希望以此提升生活污水處理效果。

該污水處理廠二級(jí)處理出水檢測SS為6～8 mg/L、BOD為2.4～4.6 mg/L、COD為12～18 mg/L。研究根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)選擇處理組合工藝為微濾/納濾、微濾/反滲透、超濾/納濾、超濾/反滲透，并對污水廠的生活污水處理效果進(jìn)行檢測和比較。

5.2 實(shí)驗(yàn)方法與裝置

實(shí)驗(yàn)探究需在污水處理廠內(nèi)進(jìn)行，處理順序?yàn)椋合冗M(jìn)行微濾或超濾處理，然后再進(jìn)行反滲透或納濾處理，最后對水質(zhì)進(jìn)行檢測和分析。

實(shí)驗(yàn)可共用微濾裝置與超濾裝置，但在進(jìn)行微濾處理時(shí)，需在裝置上加裝空氣壓縮機(jī)，以此達(dá)到利用氣水反沖洗的目的。通常情況下，微濾裝置和超濾裝置的主要系統(tǒng)包括計(jì)量泵、計(jì)量箱、過濾器、產(chǎn)水箱、反沖洗藥劑自動(dòng)添加系統(tǒng)等。

實(shí)驗(yàn)可共用納濾裝置和反滲透裝置，且為了提升污水處理效果、產(chǎn)水率，采用三個(gè)膜元件，兩個(gè)膜元件用來過濾原水，一個(gè)膜元件用來過濾經(jīng)過過濾之后的水，且在實(shí)驗(yàn)過程中，需確保其長期處于串聯(lián)狀態(tài)。該裝置的主要系統(tǒng)包括高壓泵、增壓泵、計(jì)量泵、計(jì)量箱等。

5.3 結(jié)果分析

在對生活污水處理效果進(jìn)行分析時(shí)，本研究采用了重鉻酸鉀法、水樣稀釋法、重量法。

5.3.1 基于重鉻酸鉀法的檢測對比情況

應(yīng)用微濾/反滲透、超濾/納濾技術(shù)進(jìn)行生活污水處理時(shí)，COD的去除率為17.7%；應(yīng)用微濾/反滲透、超濾/反滲透進(jìn)行生活污水處理時(shí)，COD的去除率為21%～38.7%。后者的應(yīng)用效果明顯優(yōu)于前者。

5.3.2 基于水樣稀釋法的檢測對比情況

應(yīng)用微濾/反滲透、超濾/納濾技術(shù)進(jìn)行生活污水處理時(shí)，BOD的去除率為12.4%；應(yīng)用微濾/反滲透、超濾/反滲透進(jìn)行生活污水處理時(shí)，BOD的去除率為50.5%～55.7%。后者的應(yīng)用效果明顯優(yōu)于前者。

5.3.3 基于重量法的檢測對比情況

基于重量法的檢測對比情況與5.3.1、5.3.2兩種情況一致。

由此可見，有效應(yīng)用微濾/反滲透、超濾/反滲透技術(shù)，可有效去除生活污水中的COD、BOD等有害物質(zhì)。

本研究通過分析發(fā)現(xiàn)：微濾技術(shù)可縮小過濾壓差，可為后續(xù)反滲透技術(shù)的有效應(yīng)用提供保障，從而為出水水質(zhì)提供保障；利用超濾技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理有利于提高納濾的膜的通量，并為水質(zhì)提供保障。

5.4 電耗分析

電耗費(fèi)用包括但不限于電費(fèi)、膜清洗藥劑費(fèi)用、保安過濾器棉芯費(fèi)用。微濾/反滲透技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生2.23 kW·h/m2的耗電量；超濾/納濾技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生1.45 kW·h/m2的耗電量；微濾/納濾技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生1.87 kW·h/m2的耗電量；超濾/反滲透的應(yīng)用產(chǎn)生1.822.23 kW·h/m2的耗電量。

微濾/反滲透技術(shù)的耗電量較高是因?yàn)槲V膜發(fā)生嚴(yán)重的堵塞現(xiàn)象，無形中增加了耗電量；微濾反沖洗需依托于空氣壓縮機(jī)，而空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行需要耗電。

5.5 產(chǎn)水率分析

微濾/反滲透技術(shù)的產(chǎn)水率為28.55%；超濾/納濾技術(shù)的產(chǎn)水率為40.25%；微濾/納濾技術(shù)的產(chǎn)水率為28.33%；超濾/反滲透技術(shù)的產(chǎn)水率為40.56%。

由上述內(nèi)容可知，含有微濾的兩種反滲透膜組合工藝和含有超濾的兩種反滲透膜組合工藝的產(chǎn)水率接近，且含有超濾的兩個(gè)膜組合工藝的產(chǎn)水率遠(yuǎn)高于含有微濾的兩個(gè)膜組合工藝的產(chǎn)水率。而出現(xiàn)這種情況的原因?yàn)槲V膜出現(xiàn)了嚴(yán)重堵塞，產(chǎn)水率與前一級(jí)膜的通量成正比。

6 提升膜法水處理技術(shù)應(yīng)用效果的方法

6.1 培育專業(yè)人才

雖然膜法水處理技術(shù)與其他技術(shù)相比，操作相對簡便，但是想要提高膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用效果，相關(guān)單位仍需要重視對專業(yè)人才的培養(yǎng)。

6.1.1 定期開展培訓(xùn)工作

相關(guān)單位需明確專業(yè)人才在膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用方面發(fā)揮怎樣的作用，并積極成立培訓(xùn)部門，引入有一定研究背景的專家、學(xué)者或有豐富應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的工作人員為培訓(xùn)師，根據(jù)相關(guān)工作人員的工作情況定期開展培訓(xùn)工作。

6.1.2 開展相關(guān)講座

開展講座活動(dòng)可使相關(guān)工作人員與時(shí)俱進(jìn)，接觸新的理念、技能，所以相關(guān)單位可邀請專家、學(xué)者到單位開展講座活動(dòng)，使相關(guān)工作人員及時(shí)轉(zhuǎn)變觀念，并加深對膜法水處理技術(shù)的理解。

6.1.3 為相關(guān)工作人員提供外出學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)

受某些因素的影響，各地在膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用方面存在較大差異，因此，相關(guān)單位可以與已經(jīng)應(yīng)用膜法水處理技術(shù)進(jìn)行生活污水處理的地區(qū)和單位取得聯(lián)系，盡可能地為本單位工作人員爭取外出學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

6.2 制定相關(guān)制度

很多工作人員會(huì)因膜法水處理技術(shù)的使用較為簡單，而出現(xiàn)不重視或忽略某些環(huán)節(jié)的問題，導(dǎo)致膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用效果不太理想。所以，相關(guān)單位需制定科學(xué)可行的制度，通過制度約束相關(guān)工作人員的行為，制度內(nèi)容應(yīng)涉及技術(shù)應(yīng)用的禁忌、技術(shù)應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題等。同時(shí)，相關(guān)單位可建立獎(jiǎng)懲制度，通過精神、物質(zhì)方面的獎(jiǎng)懲機(jī)制激活相關(guān)人員的工作積極性、主動(dòng)性，并使其參與到互相監(jiān)督的過程中。

6.3 引入工藝輔助系統(tǒng)

適當(dāng)引入工藝輔助系統(tǒng)可提高生活污水處理效果。比如，相關(guān)單位可引入氧化劑加藥裝置，此裝置具有避免超濾膜附著細(xì)菌及微生物等優(yōu)勢，可提高水質(zhì)；又如引入還原劑裝置，利用其保護(hù)反滲透膜；此外，相關(guān)工作人員還需引入化學(xué)清洗裝置，有效清理超濾裝置與反滲透裝置，避免其后續(xù)使用效果受到影響。

6.4 提升管理效果

首先，相關(guān)部門需對當(dāng)前膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行觀察，了解工作人員在應(yīng)用膜法水處理技術(shù)進(jìn)行生活污水處理時(shí)存在怎樣的問題，且哪些人為因素對生活污水處理效果造成了不良影響；其次，相關(guān)部門可以此為依據(jù)制定管理策略，通過各層向下管理提高管理效果，為膜法水處理技術(shù)的有效應(yīng)用提供保障；在進(jìn)行管理時(shí)，可依據(jù)管理效果適當(dāng)調(diào)整管理策略，以增強(qiáng)實(shí)效性；同時(shí)，還可為每個(gè)相關(guān)工作人員分配任務(wù)、職責(zé)，使其明確自己在工作中需將重點(diǎn)放在哪里。

6.5 規(guī)范技術(shù)流程

規(guī)范膜法水處理技術(shù)流程可使相關(guān)工作人員明確哪一步該做什么、做到什么程度，從而最大限度地提升膜法水處理技術(shù)的應(yīng)用效果。因此，相關(guān)單位需結(jié)合實(shí)際情況編制適合的膜法水處理技術(shù)流程，使相關(guān)工作人員做到心中有數(shù)。

7 結(jié)語

綜上所述，由于膜法水處理技術(shù)做到了生物技術(shù)與膜技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，可在提高生活污水處理效果的同時(shí)減少二次污染，所以相關(guān)企業(yè)和部門在實(shí)踐中應(yīng)圍繞該技術(shù)的應(yīng)用培育專業(yè)人才、制定相關(guān)制度、引入工藝輔助系統(tǒng)、提高管理效果、規(guī)范膜法水處理技術(shù)流程，以更好地發(fā)揮膜法水處理技術(shù)的優(yōu)勢，做好生活污水處理工作。