房山区水务局 北京 102442
摘要：随着我国社会经济迅速的发展，水环境污染问题也日益严重，已广泛引起了社会关注。近年来，全国污水排放量将近500亿立方米，但是处理后的排放再生水仅占了15%~25%，因此近几年来，水环境治理已成为国家关注的热点难点问题。目前广泛应用的污水处理工艺分为一级处理、二级处理、三级处理，传统处理工艺的操作流程比较繁杂，化学药剂消耗较大，且无法彻底去除生物絮状物和胶体物质，影响出水水质。而膜处理技术是目前世界最先进最高效的污水资源化技术之一，可以直接满足国家一级A级以上的排放标准，且出水水质稳定达标。本篇文章简要分析几种膜处理技术在污水处理方面的应用。
关键词：膜处理技术；生活污水处理；应用
引言
随着社会经济的迅速发展，环境污染日益严重，水污染已严重影响了居民的正常生活。为了改善现状水环境质量，国家近几年不断加大水污染的治理力度，通过建设污水处理厂、截污管线、封堵排污口等方式，切断污染源，降低人们生产生活对水环境的破坏，不仅有效改善水环境质量，改善居民生活环境，且通过多级处理的废水可回收利用，提高水资源的利用效率，缓解我国水资源紧缺的状况。为了进一步提高处理水资源的再生利用效率，我国研发出膜处理技术，膜技术在污水治理及回用中，几乎可完全脱除悬浮物（SS）、一般的细菌、病毒、大肠杆菌等，出水水质优良，提高了工作效率，逐渐替代传统工艺的深度处理。
一、简要分析污水
1、污水的构成
生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类；生活污水中还含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类主要是氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总之污水的特点就是含氮、含硫和含磷高，且在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。
2、污水的危害
生活污水中的污染物质种类繁多，且大多都是易对生态环境和人体造成危害的物质，如果将没有经过处理的生活污水就排放到天然水体环境中，非常容易引发水体富营养化、毒性化等情况。长此以往，污水直排水环境恶化，最终形成黑臭水体，臭味熏天，蝇虫滋生。高浓度的生活污水，随着水循环排入地下水层后，严重污染地下水资源，且产生的危害是不可逆转的。被污染的水源一旦被人饮用，非常容易使人急性或慢性中毒，一些重金属还可诱发癌症，被虫、病毒或其它致病菌污染的水，严重威胁人的健康。世界上85%的疾病都与水有关，伤寒、霍乱、胃肠炎、痢疾、传染性肝类是人类五大疾病，均由水的不洁引起。
二、膜处理技术
膜是就有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还有微滤级的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋形及中空纤维性等。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。下文将对各项技术，进行详细分析：
（一）微滤膜（MF）
微滤膜能截留0.1-1微米之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体（无机盐）等通过，但会截留悬浮物、细菌及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压力一般为：0.3-7bar。微滤膜过滤是世界上开发应用最早的膜技术，以天然或人工合成的高分子化合物作为膜材料。对微滤膜而言，其分离机理主要是筛分截留。
分离效率是微孔膜最重要的性能特性，该特性受控于膜的孔径和孔径分布。由于微孔滤膜可以做到孔径较为均一，所以微滤膜的过滤精度较高，可靠性较高。表面孔隙率高，一般可以达到70%，比同等截留能力的滤纸至少快40倍。微滤膜的厚度小，液体被过滤介质吸附造成的损失非常少。
微滤膜主要应用在医药行业的过滤除菌、食品工业的应用（明胶的澄清、葡萄糖的澄清、果汁的澄清、白酒的澄清、回收啤酒渣、白啤除菌、牛奶脱脂、饮用水的生产等）、油漆行业、生物技术工业、反渗透和纳滤工艺的前处理、水库、湖泊、江河等地表水中藻类和颗粒性杂质的去除、家用饮水机的过滤膜组件。
（二）超滤膜（UF）
超滤膜是一种孔径规格一致，额定孔径范围为0.01微米以下的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于500道尔顿（原子质量单位）、粒径大于10纳米的颗粒。超滤膜是最早开发的高分子分离膜之一，在60年代超滤装置就实现了工业化。
超滤技术进行分离的粒子非常小，以分子量为单位进行分离，孔径一般为25~30纳米，可有效除去水中较大的固体悬浮物、胶体物质、有机大分子、细菌和其他微生物。在超滤过程中不会发生任何质的变化，可以在常温下稳定运行，且超滤膜设备结构精巧，占地面积小，易于操作，超滤分离过程简单，设备自动化程度高；能将不同的分子量物质进行分类处理，对水质的适用性强，应用的范围广。
超滤膜的工业应用十分广泛，已成为新型化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用超滤膜进行了中草药的浓缩提纯和净水设备的研发使用，尤其是国内研发的PVC合金超滤膜，攻克了普通PVC材料产业化生产优质超滤膜的世界难题，降低了超滤膜的生产成本和运行能耗，提高了超滤膜的过滤性能和使用寿命，被国家知识产权局列为节能减排推荐产品。
（三）反渗透膜（RO）
反渗透膜是实现反渗透的核心元件，是一种模拟生物半透膜制成的具有一定特性的人工半透膜。一般用高分子材料制成。如醋酸纤维素膜、芳香族聚酰肼膜、芳香族聚酰胺膜。其表面微孔的直径一般在0.5~10nm之间，能截留大于0.0001微米的物质，是最精细的一种膜分离产品，其能有效截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过。
反渗透膜应具有以下特征：（1）在高流速下应具有高效脱盐率；（2）具有较高机械强度和使用寿命；（3）能在较低操作压力下发挥功能；（4）能耐受化学或生化作用的影响；（5）受pH值、温度等因素影响较小；（6）制膜原料来源容易，加工简便，成本低廉。
反渗透膜广泛用于电力、石油化工、钢铁、电子、医药、食品饮料、市政及环保等领域，在海水及苦咸水淡化，锅炉给水、工业纯水及电子级超纯水制备，饮用纯净水生产，废水处理及特种分离过程中发挥着重要作用。
三、膜技术在污水处理及回用中的应用概况
膜处理技术主要用于污水的深度处理和二级处理。在深度处理中采用膜处理技术可有效的脱除溶盐及部分有机物，对悬浮物的脱出更彻底，其出水水质可达饮用水标准。在城市生活污水的处理、回用中，膜处理技术通常用于二级处理后的深度处理中，多以微滤（MF）、超滤（UF）替代常规深度处理中的沉淀、过滤、吸附、除菌等预处理，以纳滤（NF）、反渗透（RO）进行水的软化和脱盐。在二级处理中膜技术【MF（微滤）、UF（超滤）】多与活性污泥过程结合，用以代替原工艺中的二沉池，这也是近年发展极为迅速的膜生物反应器，其出水可用于农业灌溉、绿化、市政工业用水及生活杂用水。一些发达国家还将深度处理水注入地下蓄水层或注入淡水水库进行自然净化后，一方面可补充淡水水源，另一方面靠海地区可用于抵御海水入侵。
膜处理技术，可以使整个工程的占地面积缩小，大大节省了建筑用地，进而节省了投资成本；且造成的二次污染非常小，不会给环境带来过重的负担，它的净化能力也比较突出，相比较传统净化水的工业而言，膜处理技术的净化能力非常强、易操作，在运行过程具有安全性和稳定性；结合许多先进技术，可以快速提高速度，保证离子交换顺利稳定，也可以实现水处理过程的自动化，减少人工操作，降低人工成本也降低了出错率。
四、结束语
我国的膜分离技术为污水处理也带来了极大的便利，发展空间很大，社会非常重视膜法水处理技术的运用，也对水资源的认识逐渐提升，通过提高技术的水平，加强技术的运用，可以有效缓解我国水资源缺乏的问题，实现水资源可持续发展。
参考文献：
[1]郭超.膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用分析[J].科技风，2020（13）：148.
[2]赵学仕，张馨艺.膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用研究[J].建材与装饰，2020（10）：114-115.
[3]李传涛.膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用分析[J].科技经济导刊，2019，27（32）：92.