膜技術在廢水處理中的應用

付文鋒

摘要：指出了膜技術是通過一種特殊的半透膜來對水中的離子或分子進行分離的新型流體單元操作技術，在廢水處理方面享有“21世紀水處理領域的關鍵技術” 之稱，比較普遍的膜技術有電滲析、微濾、反滲透等。隨著膜技術的功效被熟知，以及國內公眾環保意識的提高，該技術得到了越來越多的應用。簡要介紹了膜技術及其處理廢水的基本原理，然后具體給出了膜技術在廢水處理中的應用，最后進行了總結和展望。以期給予相關的部門及人員一些借鑒和啟示。

關鍵詞：膜技術；廢水處理；應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0004-03

1 引言

如今，各項資源尤其是水資源日益緊張，尋求高效用水的方法刻不容緩。我國相比世界其他國家，水資源更是緊缺且污染十分嚴重，這些都很大程度上抑制了國民經濟的發展。膜技術的普及讓廢水回用以及物質回收變成了可能。膜技術在水處理方面的應用，以其節能環保、設備簡單等特性獲得了世界各國的重視，越來越成為廢水處理方面不可或缺的一個關鍵因素。尤其是近幾年以來，納濾技術的發展，在今后含低分子量廢水處理的應用方面必將發揮更大的影響力。對膜技術的探索和利用，將膜分離技術有機高效地同其它分離技術結合起來，以求獲得最佳的處理效果和經濟效益，是今后需要持續研究和探索的。膜技術具有其他常規處理廢水的技術所不可替代的作用，還具備獨特的發展優勢，如低能耗、效率高、操作簡單、占地面積小、經過膜技術處理后所獲得的水質量優良、可實現循環利用等。所以，可以相信的是，在未來的日子中，膜技術必將會獲得更加廣泛的發展應用。

2 膜技術概述

2.1 膜技術簡介

我國的膜技術起源于20世紀90年代，經過多年的發展，分離膜產業已經慢慢趨于大規模應用階段，產值也由20世紀90年代初的2億元增長至2015年的850億元，并有繼續增長的勢頭，

目前的膜分離技術有多種，包括超濾、電滲析、滲析、納濾、液膜等。在各個領域得到運用，具有廣闊的應用前景。但是不可忽視的是，目前的膜分離法還存在一些阻礙其廣泛發展的因素。例如，進水水質要求高、需定期清洗、運轉費用高等，還需要持續的研究。

2.2 膜技術原理介紹

膜技術處理廢水的基本原理主要是利用了水溶液 （原水）中的水分子具有穿透性的特征，使得分離膜能夠保持穿過的物質不相變，并且在外力的作用下水溶液 （原水） 與溶質或其他雜質能夠起到分離的效果，最終獲得較為純凈的水，達到處理廢水、提高水質的目的。這項技術實質上是屬于物理分離的范疇，物質穿過膜不發生相變，因而其能量轉化率就比較高，并且分離的效率也較好，還具有節能好、易操作、能夠實現自動化等優點。因此，在未來的研究中，這是很值得探索的且具有很大前途的新型水處理技術。

2.3 膜法技術處理的特點與常規法相比，膜技術有如下優點：

①廢水處理的效率很高；

②基本沒有污泥產生。無需處理污泥費用；

③設備的操作環境比較衛生，原因是膜技術是密閉的運行系統，沒有污水臭味；

④消耗的能源低。無相變分離技術，僅需泵送液時的電能；

⑤設備的運行費用低，且設備易于維修保養；

⑥設備投資少，占地面積小。

3 膜技術在廢水處理中的應用

3.1 紡織廢水

紡織工業產生的廢水里所包含的成分是比較復雜多樣的，并且在這類污水中各種物質可能發生較快的變化。目前，我國已經有部分紡織企業引進并開始應用膜分離技術處理企業的廢水了。例如，寧波神鷹針織工貿有限公司，有效地利用膜分離技術來對企業中的印染污水進行處理和回用。兵器科學研究院寧波分院在納濾膜和反滲透膜應用的基礎上開發出了全新的污水處理技術，新技術的原理是在一定壓力下，99.5%的水中鈉離子無法通過反滲透膜，比鈉離子更大的粒子更是難以穿過“篩孔”，只有較純凈的水能通過。經過膜技術處理后，水硬度低，能夠被循環利用。有效的利用反滲透膜，對于印染企業來說具有十分重要的意義。不僅能夠有效回收利用印染的原料，很大程度降低企業的成本費用，還有希望實現印染企業的廢水零排放或者微排放的目標，節約了自來水等新鮮水的運用，對環境保護、經濟效益等都是一大貢獻。

3.2 造紙廢水

這幾年來，國內中小型造紙企業廢水處理方法主要是應用酸化法和超濾法。其原理是為了分離出黑液中的木質素，同時降低其中的COD和BOD。但是，隨著膜分離技術的普及，又加上該技術具有低成本和占地面積小等優勢，杜明等運用微濾—凝沉淀法來對造紙廢水進行處理，原理是利用微濾來對紙漿進行回收，并且運用混凝沉淀來去除造紙廢水中的主要污染物。在造紙企業中，利用納濾來進行廢水處理，并且實現廢水中有用物質的回收，能進一步對廢水排放的污染加以有效控制。潘碌亭等則是采用TOA（正三辛胺）乳狀液膜法來對黑液進行有效處理，這種方法能夠讓COD的去除率高達98%以上，并且經過提取后的木質素還可以在日后的生產中成為其它化工的原料和產品，可以起到治理污染的同時又實現綜合利用的雙重效果。

3.3 制藥廢水

制藥企業中所產生的廢水大部分在由多種藥物生產過程中所排放而形成的混合廢水。之前，國內外主要運用的是厭氧-好氧生化聯合處理法來進行廢水處理，具有一定的效果。然而，這一方法存在著其局限性。例如，厭氧處理的工藝對溫度和pH值等因素的要求是比較高的，同時，這種方法的操作范圍十分有限，構筑物停留時間比較長。另一方面，利用厭氧處理的方法來處理沼氣，所獲得的產量小，經濟價值比較低，而且處理后直接排放出去就會導致環境的二次污染，可能引起其他安全隱患。另外，單一的常規好氧生化處理方法，其弊端也是比較明顯的。膜技術的出現，能夠一定程度上減低難度。PW 膜生物反應器技術，主要是由膜組件和生物反應器所組成，能夠在一定時間內維持較高的 MLSS 濃度，以及維持較長的SRT時間。并且，因為膜具有隔離的作用，這就使得那些生長速度很慢的硝化細菌可以有時間在反應器里面得到積累，當 MLSS逐漸提高后，硝化細菌數量也在持續增加，使得反應器硝化能力不斷增強，以至于通過膜后，所出的水大多數是不含有細菌、病毒、寄生蟲卵等有害物質，濁度比較低，完全符合國家規定的廢水排放的標準。

3.4 重金屬廢水

重金屬廢水污染是造成環境污染的因素之一。尤其是像電鍍、冶金、礦山等企業都是重金屬廢水的高產區。在進行生產過程中會產生大量的含有鉻、鎳、銅、鎘等金屬離子的廢水。目前國內外進行重金屬廢水處理的主要方法是液膜法和離子交換法。并且主要回收的是酸水中的Zn2+，但是難以對Na2SO4和H2SO4進行有效回收。如今的納濾膜技術能夠確保有 90%的含重金屬廢水得到有效的回收或者被純化，并且在整個分離的過程中重金屬離子的濃度會隨之逐步加大，甚至是可以達到回收利用的標準。在條件允許的情況下，甚至還可能分離回收其他離子，例如Ni2+和 Cd2+。

4 總結與展望

隨著對膜技術的推廣，又由于該技術在處理廢水方面的優勢，這為未來膜技術的發展和應用創造了機會.膜技術的發展推動了廢水處理的發展，給予了人們生活生產更多的便利。但是，是近幾年發展起來的比較年輕的新型技術，該項技術仍然還不夠成熟，大規模工業化膜分離的例子較少，更多的分離技術尚處在探索和研究的過程中，有許多存在的問題有待解決改進，這也是未來膜技術發展面臨的挑戰。一是關于膜污染以及膜穩定性不足的問題；二是到目前為止，膜組件的造價還是較高的，使成本費用高。這兩個條件都在很大程度上限制了膜技術在廢水處理中的廣泛應用。不可否認的是，在可以預見的未來，膜技術必將得到完善，在廢水處理中會得到更大規模的應用，并且在解決全球水資源中貢獻自己的力量。

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Analysis on the Application of Membrane Technology in Wastewater Treatment

Fu Wenfeng

（Zhongshan Lvjie Wastewater Treatment Technology Co.Ltd.，Zhongshan，Guangdong 528400，China）

Abstract： In recent years， Chinas rapid economic and social development can not be separated from the progress of various technologies. Among them， the membrane technology has brought remarkable achievements. Membrane technology is a special semi-permeable membrane to the ion or molecular separation of the new fluid unit operation technology. In the treatment of wastewater， it is known as“the 21st century water treatment technology in the field of key technologies”.The common membrane technologiesare： electrodialysis， microfiltration， reverse osmosis and so on. With the well known effectiveness of membrane technology and the domestic public awareness of environmental protection， the technology has been more and more popular. This paper briefly introduced the membrane technology and the basic principle of wastewater treatment， and then pointed out the application of membrane technology in wastewater treatment， and concluded the conclusion. We hoped to give the relevant departments and personnel for reference and inspiration.

Key words： membrane technology； wastewater treatment； application