孙加盛
盐城市新滩经济开发投资有限公司，江苏 盐城 224552
摘要：近年来,我国的化工行业发展迅速,随着各化工企业的发展壮大,产生废水也日益增多,这些废水排放到河流或海洋当中可能对环境造成严重影响,同时威胁人类健康。水处理的众多工艺当中,膜分离工艺的运用当前所受到的关注度日益提高,运用此工艺将废水当中的污染物质去除效率较高。膜分离技术在水处理中（包括生活污水和自来水处理）的运用范围也在逐步扩大。
关键词：水处理；膜分离技术；污水处理工艺
引言
近年我国社会经济水平有了较为明显的提升,而水环境污染问题越来越严重,不光是有工业废水,还有生活污水与垃圾产生的废水,以不同的方式对水体造成污染,这些都在一定程度上引起了水安全问题,必须要采取有效措施加以处理。膜分离技术是水处理中的一种主要方式,需要对其进行合理应用。本文将结合社会实际情况,对膜分离技术在水处理中的研究与应用进行详细分析。
1 膜分离技术简述
1.1 膜分离技术的诞生
近年来,我国许多城市都存在水资源短缺问题。随着经济发展,人们的生活水平质量不断提高,对水污染问题越来越重视,对饮用水的水质要求也越来越高。很多传统的常规处理工艺具有一定的局限性,传统的工业废水处理方法有絮凝法、氧化还原法、生物处理法等,在实际应用的过程中,这些常规处理方法存在很多不足,比如前期投资过高、操作过程过于复杂等。很多常规处理工艺只能去除水中22%~30%的有机污染物,已经无法保障饮用水的安全性。膜分离技术作为一种新型的水处理分离技术发展非常迅速。膜分离的现象广泛存在于自然界中,然而人类对它的认识和研究却经过了漫长的道路。膜分离技术起源于20世纪30年代,60年代开始在商业上得到应用,在水资源可持续利用方面的应用越来越广泛,甚至被称为21世纪的水处理核心技术。
1.2 膜分离技术的原理
膜分离技术的最核心元件是天然或者人工合成的薄膜,它具有良好的选择透过性,通过外界能量或者化学位差作为推动力,对双组分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯和富集的方法,最后将具有不同物理性质或者化学性质的混合物分离开来。
1.3 膜分离技术的特点
膜分离技术作为一种更加新型的分离净化方法,它最显著的优点就是处理效率高,膜的选择透过性决定了它能选择性地让一些物质透过,而隔绝另一些物质。合适的膜可以更加高效对物质进行分离。膜分离技术的过程基本可以实现在常温下操作,自动化程度高,展现出低能耗、低成本的优点,整个过程消耗能源较常规工艺要少很多。膜分离工艺的设备运行相对稳定、装置操作方便,对环境基本无二次污染,在对水进行净化的过程中同时又不污染环境。综上所述,膜分离技术在饮用水处理中具有分离率高、耗能低没有二次污染等优点。
2 膜分离技术在水处理中的应用
2.1 海水淡化
海水淡化环节是应用膜分离技术这一环节,其它还可通过反渗透以及电渗析等环节,通常同时采用几种环节展开综合处理。反渗透这一技术开发初期,主要是应用于海水淡化,可以保证出水质佳,比普通自来水水质好。反渗透技术在逐渐发展过程中,因其具备耗能低的优势,因此逐渐取代原有电渗析技术。海水的淡化环节,选取纳滤膜材料,可加速水质软化,将海水内固体的溶解浓度有效降低,将其中有机物大幅度去除。处于低压环境的纳滤膜,可识别一价、二价离子,并且在对应浓水当中,将有用水分保存。纳滤膜应用过程,耗能低,并且成本低于反渗透膜技术。海水淡化利用膜分离技术,可提升海水脱盐率。使用此技术,可实现脱盐率为99.60%。使用反渗透技术,可降低海水淡化消耗成本将海水转化成饮用水。除此之外,还可使用蒸馏膜技术,提升海水的淡化效果。
因为海水内存在胶体、离子等各类不易挥发成分,还存在难以直接从渗透膜中扩散的组分,运用此技术可实现对海水中这些组分全部截流。
2.2 印染废水
印染行业在生产过程也会产生大量废水,废水当中色度高,含有大量重金属等毒性物质。为避免废水排放对环境造成污染,常需要将此类废水进行处理之后再排放。处理印染废水环节,可借助纳滤膜技术,其处于低压环境下,通量较高,抗污染性能优良虽然使用反渗透、纳滤膜等技术,对于废水内的一价离子去除率较低。需要注意,上述两种膜分离技术能够高效去除含有钙、镁等离子的工业废水。实践证明运用反渗透以及纳滤膜等处理工艺时,成本低廉。其中使用
反渗透膜,成本约为1.82元/m3,纳滤膜的成本约为1.53元/m3。综合对比来看,纳滤膜的应用价值较高。印染废水处理过程,还可使用臭氧、活性炭和纳滤膜工艺配合应用,配合应用不但处理效果良好,而且经济效益较高。
2.3 微滤
微滤又被称之为微孔过滤,在不同过滤机理的作用下,还可以被分为筛分、滤饼过滤、深层过滤三种方式,滤膜为多孔膜,在0.1~0.3MPa的压力作用下,能够实现粒径大小在0.1~1m内物质的膜分离,属于精密过滤。微滤在实际应用过程中有高效、经济、简便等特点,目前这种微滤技术在工业给水处理、饮用水净化等领域得到较好的应用。比如,美国在1987年建成了世界上第一座膜分离水厂,采用的便是微滤技术,处理能力为1.9万m3/d,可处理浊度250NTU以上的原水,并且出水浊度一直保持在0.05NTU以下。
2.4 纳滤
纳滤是一种低压反渗透,属于一种介于反渗透超滤之间的压力驱动膜。分离过程中,通常情况下纳滤膜的孔径在几纳米左右,能够截留分子量大于200的各种物质,具有过滤精度高、自动化程度高、选择性好等诸多优势,在水处理开发领域受到了较大的重视,并具有较大的研究突破。纳滤技术的应用,能够有效去除水中构成硬度的离子,可以替代以往使用的石灰软化、离子交换过程,较好地实现水软化,并有效去除有机物,保留大部分对人体有益的元素,也开始逐渐被应用于饮用水处理中。
2.5 超滤
超滤膜孔直径实在0.1um~5nm,与微滤的工作原理大体相同,但是在过滤精度方面有所提升,操作压力也会有所提升。在实际应用的过程中可以实现从液相物质中将一些大分子物质、胶体分散液等进行分离处理。被分离出来的溶液,通常是会受到外界压力,流速有所增加,使得溶液可以在超滤膜上流动,确保其中的无机离子、低分子量能够直接穿透超滤膜,将微生物、细菌等物质截留,从而达到净化水源的目的。
2.6 反渗透
反渗透技术应用于生活污水的深度处理中,能够将水中含有的有机物质与盐分进行分离去除,保证水质达到用水标准。在实际应用的过程中,反渗透膜具有高选择、高渗透性特点,将选择性膜在操作压力高于溶液渗透的一种膜处理方法。虽然,这种方式本身具有较好的净化水体的效果,但是受到技术层面因素的影响,我国在反渗透技术的应用效果与西方发达国家有一定的差距,在技术水平方面今后仍然需要进一步完善,使得反渗透设备应用更为高效。在美国加利福尼亚州设置的一个污水厂,拥有一台日处理污水量能够达到37.8立方米的反渗透设备,使得生活污水能够达到较好处理效果,并将其重新应用于供水系统中。
3 结语
如今膜分离技术现在是世界水处理领域研究的热点之一,特别是在饮用水处理过程中膜分离技术展现出较大优势,正是这种优势很好地解决了常规工艺无法解决的问题,并且很好地缓解了如今资源紧张、环境污染所带来的困扰问题。膜分离技术因具有出水水质优良、占地小、自动化程度高等特点,已成为了目前最有效的饮用水深度处理技术。虽膜分离技术获得了成功,但它毕竟还处于发展阶段,还有许多问题等待解决,依旧需要在简化工艺、和提高运行稳定性等方面进一步完善。
参考文献：
[1]李炜.膜分离法污水处理技术概论[J].科学与信息化,2019(32):58-61.