膜分离技术在工业污水处理中的应用

膜分离技术在工业污水处理中的应用

贾天聪 [1] 程文博 [2]

1河南省郑州市金水区金水东路 106号贾岗社区 1号 河南郑州 450000

2郑州中原万宇新能源科技有限公司 河南郑州450000

摘要：目前，在工业污水处理中现有的生化工艺还存在不少局限，水中的盐度很难降低，水体自身的净化功能无法充分发挥出来，污水还不能得到有效的回收利用。因此，寻找环保高效的污水处理技术显得非常迫切。基于此，本文介绍了一种高效精密的分离技术—膜分离技术，如今已被广泛应用于污水处理领域，在当前水污染日趋严重的背景下，膜分离技术有着非常广阔的应用前景。

关键词：膜分离技术；工业污水；回收再利用；

引言

膜分离技术是从20世纪二三十年代开始兴起的一种新型分离技术，主要依据膜两侧的某种作用力大小不同而产生推动力，在推动力的作用下，利用膜对被分离组分的选择透过性能和迁移速率的差异而实现分离的一种技术，常见的推动力通常是膜两侧的压力差、电位差或浓度差。根据被分离的混合物性质和推动力不同，常见的膜分离法有微孔过滤、超滤、反渗透、渗析、电渗析等。本文针对膜分离技术在工业污水处理中的应用进行阐述。

1膜分离技术概述

1.1膜分离技术的产生

近几年，很多城市存在十分严重的水资源短缺问题，而伴随着经济发展速度的加快，人们的生活品位日渐提升，对于水污染的重视程度也不断提升，对饮用水水质提出了更加严格的要求。很多传统、常规的饮用水处理工艺具有明显的局限性，操作流程复杂、投资过高，而且往往只能去除水中少量的有机污染物，不能保证饮用水的安全。膜分离技术作为一种新型的水分离技术，起源于20世纪30年代，于60年代得到广泛应用，在水资源可持续利用方面发挥着积极作用，是21世纪最科学的水处理技术之一。

1.2膜分离技术的基本原理

天然或合成膜是膜分离技术的核心，具有很强的渗透性，利用外部能量或化学位差作为重要驱动力，分离、纯化和富集多组分或双组分溶质，最后分离具有不同化学或物理特性的混合物。

2工业污水回收再利用常用技术分析

一般来说，处理污水的常用技术分为物理、化学、生物等三大处理技术，其他技术都是从这些技术中衍生出来的。这些技术的优点是成熟、稳定、高效[2]。但由于这些技术的处理成本相对较高，处理设备占地面积大，过程处理的影响因素较多等，需要用一种新型的技术来取代传统污水处理方式，膜法水处理技术则应运而生。该项技术是传统技术的一项集成和优化，其优点是成本较低、集成占地面积较小、处理周期短且高效。为了更好地了解传统技术与膜法水处理技术之间的差异性，下面将从不同的角度对其进行对比。

2.1物理化学技术

物理化学技术是最常用的污水处理技术，这一技术主要通过活性炭吸附、过滤、凝结、沉淀等多重方法，以达到净化水质的目的。通过与生物法污水处理技术对比，物理化学法主要应用于小规模的污水处理工程中，水质会随着药剂的差异发生变化，其操作简单，运行便捷，且占地面积小，适合大面积推广。

2.1.1活性炭吸附法

活性炭吸附法一方面能够达到净水的目的，另一方面则可以对吸附剂进行充分利用，回收污水处理过程当中的有用废料，具有非常广泛的适用性。在深度处理过程当中作用极为突出。随着科学技术的不断进步，生物活性炭（BAC）技术应运而生，在国内外得到了广泛的应用，但是该技术在实际操作过程中较为复杂，系统庞大，而且技术要求相对较高，如何实现技术转化也是需要考量的重点问题。

2.1.2过滤吸附技术

过滤吸附能够通过粒状滤料网过滤清除悬浮法，让水质变得更加的清澈。进行该项操作之后要对滤料网进行消毒，同时可利用生物脱氮法。在针对回用水处理问题进行实验，过滤中采用纤维球，研究结果表明，经过污水处理之后，各项指标都已经达到了水回用的标准，如SS、氨氮、浊度以及COD等。

2.2膜分离技术

该技术将生物处理技术和物理化学技术进行充分融合，首先需要对污水当中的杂质进行过滤，使得进水跟杂质进行分离，同时对水质进行净化。应用这一技术一般要遵循如下步骤：微滤（MF）→纳滤（NF）→超滤（UF）→反渗透（RO）→正渗透（FO）→电渗析（ED）。在实践应用的过程当中，具有能耗低，占地面积小，容易操作管理，处理效果好的特点。研究结果表明，通过膜生物反应器进行污水处理能够很好地达到去除难降解物质的目的，同时还能够替代二沉池的作用。通过对中学工程当中物理化学和生物技术之间的进一步对比，所以发现当设置不增加反应器容量的条件，处理的效率和处理的质量明显更高。例如，反渗透膜对二级出水进行处理之后，脱盐率高达95%，当然在细菌去除利用水的回收率方面，同样也有着不足的表现，值得注意的是，该种方法在运用过程当中，前期投入大同时还会存在一定的膜污染问题。

2.3生物处理技术

生物处理技术在污水处理当中的优点在于成本相对较低，水质更好，能够提高有机物的处理效率，由于受制于适用区域、运行过程等因素，这也决定了其整体推广范围相对较小。

2.3.1好氧生物处理法

该方法原理是：通过氧气条件实现微生物的代谢分解。从实践发展角度来看，该方法绿色无污染且运行稳定。

2.3.2厌氧生物处理法

这一处理方法离不开厌氧菌和兼性菌，这两种细菌要在其中充当代谢媒介，发挥代谢的功能作用，降解过程中，要注意是否形成厌氧环境，有没有给厌氧微生物更好的生存环境。沈晓南等采用两相分离厌氧的方法，针对甲醇废水进行有效的处理研究结果表明能够有效的去除COD，有效率为30%，在对煤化工废水进行处理的时候，等到水质达标再通过膜分离工艺对其进行深度处理，提高整体的水质。

3膜污染与膜清洁技术

膜污染是指原水体经过膜表面的过程中，水体中的杂质、分子物质等与膜发生反应并停留在膜的表面，这样会大大降低分离效果，影响水质。膜污染的原因有很多，分离出的物质被截留后被膜体吸收、截留浓度增加而降低膜通量等，都会降低膜的质量和效率。在这种情况下，做好膜清洁工作是十分必要的，经常使用的清洁技术主要分为物理、化学、生物三种。

3.1物理清洁方法

物理清洗方法包括反压清洗和低压高流速清洗，其工作原理是用处理过的水清洗膜表面，有效去除膜上的污染物质。但这种清洗方法不能有效去除膜中残留的化学物质，不适合长期使用后的分离膜清洗，因此有必要采用生物清洗和化学清洗相结合的方法。

3.2化学清洁方法

从超滤膜的角度来讲，化学清洗方法常用的药剂有酸、碱等，这些物质能够与膜上残留的化学物质发生反应，使这些化学物质从膜表面分离，从而使膜恢复到原来的分离效果。在使用清洁药剂之前，相关部门和工作人员要明确哪些物质应该去除，并在此基础上选择合适的药剂，防止由于药剂不合理而改变膜的结构，给膜带来损伤。

3.3生物清洁方法

生物清洗方法主要分为两种，一是利用微生物和其他生物活性物质在膜表面发生反应，有效去除膜表面的污染物；二是在膜表面固定生物制剂，这种生物制剂会与被分离的物质产生物理反应，改变其生物性质和化学性质，使其无法在膜表面停留，增强膜的抗污染能力。这两种方法的原理不同，但是产生的效果符合相关标准和要求，有利于降低运行成本支出。

4结语

膜分离技术具有诸多优势，是有关部门和科研人员的研究重点。随着人们环保意识的提高，膜分离技术得到进一步发展，被广泛应用到多个领域，在工业污水回收利用处理当中，有着非常广泛的应用前景。

参考文献

[1]韩剑宏，等.中水回用技术及工程实例[M].北京：化工出版社，2004.

[2]张葆宗.反渗透水处理应用技术[M].北京：中国电力出版社，2004.

[3]许振良.膜法水处理技术[M].北京：化工出版社，2001.

[4]沈晓南.中水回用实现污水资源化[M].北京：石油工业出版社，2001.