膜處理技術(shù)在再生水處理上的選擇應(yīng)用研究

【摘 要】水是生物存活下來(lái)的必須條件，對(duì)于我們?nèi)祟惗裕Y源是生存下來(lái)的必須條件，地球上雖然水資源豐富，但是淡水資源十分匱乏，我國(guó)西部地區(qū)、北方地區(qū)大多數(shù)地方存在缺乏水資源問(wèn)題，而正是如此重要、稀少的淡水資源，許多還受到了污染，導(dǎo)致淡水資源更加的缺乏，當(dāng)前環(huán)保保護(hù)的事業(yè)不斷擴(kuò)大，對(duì)解決水資源匱乏問(wèn)題起到一定的作用，但加強(qiáng)對(duì)再生水處理技術(shù)研究、降低社會(huì)生產(chǎn)對(duì)淡水資源的污染才是解決這問(wèn)題的根本措施，膜處理技術(shù)是再生水處理技術(shù)應(yīng)用較廣的技術(shù)，為此本文針對(duì)膜處理技術(shù)在再生水處理上的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行深入的分析，文中主要通過(guò)分析膜處理技術(shù)中的主要技術(shù)的應(yīng)用情況，期望對(duì)解決膜處理技術(shù)在再生水中的應(yīng)用問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】膜處理技術(shù)；再生水處理；應(yīng)用研究、分析

膜處理技術(shù)是指通過(guò)利用特殊的有機(jī)高分子或無(wú)機(jī)材料所制成的膜（半透膜），通過(guò)利用對(duì)混合物中各組分的不同選擇滲透作用，以外界能量作為的推動(dòng)力，對(duì)混合物液體實(shí)現(xiàn)分離、分級(jí)、提純和富積等操作技術(shù)，常用的再生水的膜處理技術(shù)根據(jù)截留精度的差異分成了微濾（microfiltration，MF）、超濾（ultrafiltration，UF）和納濾（nanofiltration，NF），這三種技術(shù)的濾膜孔徑以及截留物質(zhì)分子大小都是不同的，而且膜處理技術(shù)因其自身具有的占地面積小、操作方便、節(jié)能、環(huán)保、對(duì)原水水質(zhì)變化適應(yīng)性強(qiáng)、分離范圍廣以及分離效果高等優(yōu)勢(shì)在水處理工藝中得到了廣闊的應(yīng)用，但是在實(shí)際的水處理工藝中業(yè)存在著膜堵塞、污染和清洗等問(wèn)題，所以加強(qiáng)對(duì)膜處理技術(shù)在水處理中應(yīng)用研究，不斷提高膜處理技術(shù)的凈水效果，對(duì)于我國(guó)解決水資源匱乏、水污染問(wèn)題有著重要意義。

1.膜處理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

膜處理技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)后的美國(guó)和英國(guó)，通過(guò)大力促進(jìn)對(duì)微孔濾膜的制造技術(shù)和應(yīng)用研究，重視其凈水效果，使得微濾技術(shù)得到了迅速發(fā)展，而在1987 年，在美國(guó)科羅拉多州建成了全球第一飲用水廠，通過(guò)外壓式中空纖維聚丙烯微濾膜（孔徑0.2μm） 實(shí)現(xiàn)對(duì)于再生水的進(jìn)化處理，效果顯著，之后更多的國(guó)家對(duì)膜分離技術(shù)凈化原水的研究及應(yīng)用格外重視，針對(duì)水源的污染問(wèn)題采用膜處理技術(shù)解決，對(duì)水中懸浮顆粒、微生物、有毒有害有機(jī)物以及無(wú)機(jī)物分離沉淀，減少消毒副產(chǎn)物的含量，以確保再生水的水質(zhì)，歷史上應(yīng)用最早、使用最廣泛的濾膜是微濾膜，而我國(guó)是在上個(gè)世紀(jì)90年代開(kāi)始采用膜技術(shù)對(duì)市政飲水處理，直到21 世紀(jì)00 年代中期膜處理技術(shù)才得到廣泛的應(yīng)用，當(dāng)前我國(guó)再生水處理所使用的膜處理技術(shù)主要為微濾（microfiltration，MF）、超濾（ultrafiltration，UF）和納濾（nanofiltration，NF），這三種膜處理技術(shù)在我國(guó)再生水處理工藝中得到了推廣與應(yīng)用。

2.膜處理技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1 MF（微濾）技術(shù)

MF技術(shù)介于常規(guī)過(guò)濾和超濾之間，所使用的微濾膜多為均質(zhì)膜、膜整齊、均勻的多孔結(jié)構(gòu)，膜孔徑0.02～20μm，根據(jù)微濾膜性質(zhì)分為有機(jī)微孔濾膜和無(wú)機(jī)微孔濾膜兩種，有機(jī)高分子膜相對(duì)于無(wú)機(jī)微濾膜，生產(chǎn)技術(shù)比較成熟、成本較低，但是有機(jī)膜表面易與原水中腐殖酸類有機(jī)物發(fā)生“交聯(lián)”作用，微濾膜中的有機(jī)物容易污染，導(dǎo)致微濾膜的凈水效果、凈水效率下降，而且長(zhǎng)期使用水處理的微濾膜，有機(jī)高分子膜容易發(fā)生分解作用，導(dǎo)致微濾膜無(wú)法使用或者凈水效果下降；無(wú)機(jī)膜主要為陶瓷膜、微孔玻璃膜、金屬膜和碳分子篩膜，無(wú)機(jī)膜主要是生產(chǎn)成本較高、凈水效果較低，但是穩(wěn)定性強(qiáng)，所以針對(duì)再生水的處理工藝中，使用MF技術(shù)處理應(yīng)該使用無(wú)機(jī)膜為主要膜材料，而有機(jī)膜只是根據(jù)實(shí)際情況而確定使用，將MF技術(shù)的凈水效果最大化，但是針對(duì)再生水中細(xì)小分子微粒物質(zhì)的濾除需要使用截留例子精度更為精確的膜處理技術(shù)。

2.2 UF（超濾）技術(shù)

UF技術(shù)是介于微濾和納濾之間中的膜處理技術(shù)，超濾膜孔徑在3～100nm 之間，在水處理工藝中主要起到篩分作用、同時(shí)再加上膜表面的化學(xué)特性（膜的靜電作用）實(shí)現(xiàn)對(duì)再生水處理，UF處理技術(shù)是最近幾年的新興技術(shù)，以水壓為主要?jiǎng)恿Γ饕轻槍?duì)水中大分子微粒，例如：細(xì)菌、病毒及部分膠體微粒、蛋白質(zhì)、大分子有機(jī)物等物質(zhì)，同時(shí)還可以起到一定程度上的降低消毒副產(chǎn)物前體物濃度和限制消毒作用，降低因消毒而產(chǎn)生的副產(chǎn)物，但是因?yàn)槌瑸V膜的濾除分子量較大（500 ～500000Dalton），所以在實(shí)際工藝中分子濾除效率低、效果差，而且對(duì)去除原水中的溶解性有機(jī)物能力較差，甚至部分專家針對(duì)超濾膜對(duì)有機(jī)物（CODMn、UV254）的去除效果進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)超濾膜的有機(jī)物去除效果僅僅只有21%。

2.3 NF（納濾）技術(shù)

NF技術(shù)所使用的膜為低壓反滲透膜，膜孔徑范圍為納米級(jí)以下，因膜上帶有電荷，可以通過(guò)控制操作壓力為0.5～1MPa實(shí)現(xiàn)對(duì)水中分子的濾除效果，納濾膜所濾除的分子量為100～1000Dalton，并且對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量為200Dalton以上的組分保持極高的濾除效果，主要通過(guò)用于軟化水處理、去除微污染物、硝酸鹽、砷、氟化物、病毒和天然有機(jī)物等物質(zhì)，納濾膜的分離作用效果是由受膜電荷性和孔徑大小這兩個(gè)基本膜特性所決定，而且對(duì)于納濾膜所起到的電荷作用和篩分作用都是產(chǎn)生一定的影響作用，而對(duì)于濾除非荷電分子，主要是通過(guò)篩濾或粒徑的排斥原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，而針對(duì)離子濾除主要通過(guò)篩濾和靜電排斥原理來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中納濾膜的膜電荷效應(yīng)又稱為Donnan 效應(yīng)，通過(guò)水中離子與納濾膜上的電荷的靜電相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水中離子的濾除，所以加大納濾膜表面所帶電荷量，納濾膜對(duì)水中離子的濾除效果越好，但是納濾膜上的電荷量應(yīng)當(dāng)控制在一定的范圍內(nèi)，否則將會(huì)導(dǎo)致納濾膜濾除效果不穩(wěn)定，NF技術(shù)主要是針對(duì)分子級(jí)別的物質(zhì)，所以對(duì)于濾除再生水中微量物質(zhì)是最合適的，但是隨著環(huán)境污染加重，再生水中的物質(zhì)含有的各種成分，所以在使用NF技術(shù)對(duì)再生水處理時(shí)，應(yīng)注意物質(zhì)分子之間的電荷反應(yīng)。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)分析幾種主要的膜處理技術(shù)的應(yīng)用情況，可知膜處理技術(shù)在我國(guó)的再生水處理中應(yīng)用廣闊，且對(duì)于解決我國(guó)水資源匱乏有著重要的意義，尤其是在當(dāng)前水體污染狀況日趨嚴(yán)峻的形勢(shì)下，隨著人們生活水平的提高人們對(duì)飲用水水質(zhì)的要求越來(lái)越高，常規(guī)水處理技術(shù)的凈化功能有限，導(dǎo)致處理水中微污染物去除能力差，尤其針對(duì)低分子溶解性有機(jī)物處理效果更差，而膜處理技術(shù)的研究為當(dāng)前常規(guī)凈水問(wèn)題提出了新的解決方案，膜處理技術(shù)因其高效的凈水效果，能夠滿足當(dāng)前人們對(duì)水質(zhì)的要求，而且隨著膜產(chǎn)品性能、膜處理技術(shù)以及操作條件等，隨著膜工藝不斷發(fā)展，膜處理技術(shù)在再生水處理領(lǐng)域中將會(huì)發(fā)揮更大的作用。 [科]

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