膜分離技術在水處理環境工程中的應用研究

孫曉宇 金楓淇

摘 要：社會的加速發展，帶來了經濟效益的提高，同時也帶來了各種各樣的水質污染問題。為了能在較低成本下，高效處理各行業的污水，用膜分離技術協同原有的處理工藝一同進行處理。膜分離技術以其良好的選擇性和較低的能耗，以及較強的適應性等優點使其在水處理領域發揮著不可替代的作用，廣泛的用于飲用水、生活污水、重金屬冶煉及造紙等工業廢水、海水及苦咸水淡化脫鹽等各個領域。本文重點針對膜分離技術在水處理環境工程中的應用進行了分析，以供參考。

關鍵詞：膜分離技術;水處理環境工程;應用

1導言

目前，水資源開發是水處理發展的一個重要趨勢，對廢水采用有效技術進行回收在一定程度上緩解了水資源的壓力，對環境也實現了有效保護。工業化技術近年來得到迅速發展，化學物料在工業生產中產生的混合物種類不斷增多，在一定程度上對分離技術的要求逐漸提高。膜分離技術如果在環境處理中得到重視，將在水處理領域中日益得到廣泛應用。膜材料隨著日益改進的性能，技術水平將明顯提高，可有效替代水處理過程中采用的常規處理工藝，在供水及污水處理等環節將逐漸體現出日益重要的作用。

2膜分離技術的概述

2.1膜分離技術的原理

膜分離技術的主要原理是利用一種特殊的薄膜，在外力影響的條件下，溶液中的某些溶質能夠穿透薄膜，而有些則會被隔離在外。透過這層特殊的薄膜可以對溶液進行分離和提純，有效實現了對溶液的凈化作用。膜分離不僅可以對固體的溶質進行分離，也可以對溶液中溶解的氣體進行分離，在食品、醫療、工業生產等領域都有重要作用。這層特殊的薄膜是進行膜分離的重要元件，也被稱之為半滲透膜。這種半滲透膜有的是天然存在的，有些則是由人工合成的。

2.2膜分離技術的特點

膜分離技術的分離效果遠高于傳統的化學分離辦法，且分離的精細程度很高，對環境的破壞小，是一種綠色環保的處理方法，在未來具有很廣闊的發展前景。首先，利用膜分離技術得到的溶液不會發生相變，而僅僅是對溶液中的某個成分進行了分離和提純，將原本的混合溶液變為所需要的溶液。膜分離過程的裝置很簡單，只需要有容器、動力裝置和半透膜即可。通過動力裝置帶動溶液流經半透膜，這種凈化效率很高，對于生產企業來說能夠有效提高生產效率。另外，相較于傳統的化學沉淀法進行分離時，反應開始后就無法停止，直到所添加的試劑消耗完，膜分離技術是一種可以調控的處理過程，在反應時，停止對溶液的動力引導就能停止處理，十分便捷。

3膜分離技術在水處理環境工程中的應用

3.1生活污水處理

生活污水中含有較多的有機污染物，將膜分離技術與傳統處理工藝相結合，可以達到更好的處理效果。應用MBR與納濾技術相組合的工藝處理生活污水以及大型超市的廢水，研究結果發現，采用這種組合工藝可以高效地去除廢水中的濁度物質及有機污染物，出水水質遠低于生活飲用水標準中規定的限值。為探究正滲透膜的朝向與水通量、氮的截留效率之間的關系，采用正滲透膜分離系統處理校園生活污水，試驗結果發現，采用活性層朝向原料液側的FO模式運行時水通量穩定，不但能有效地截留污水中的氮污染物，而且正滲透膜的污染程度也比較輕

3.2處理工業廢水

在處理石化廢水方面，有關研究結果顯示，采用中空纖維超濾裝置對油田含油污水處理開展有關實驗研究工作，在設計過程中，設定每小時處理1.5噸的規模，水中懸浮固體及含油量在過濾后分別達到0.55毫克/升和0.49毫克/升，該設計使滲透油層注水可符合對水質的有關要求，石化企業應用超濾工藝對污水進行重復利用。

在對含重金屬廢水進行處理過程中，有關研究結果顯示，對含重金屬錫廢水采用乳狀液膜法進行處理，效果較為明顯。國外企業也應用該方法處理粘膠纖維廠生產過程中產生的含鋅廢水，明顯降低了廢水中的含鋅濃度，由351毫克/升降至5.2毫克/升。我國在較低的料液酸度情況下，也采用與此類似的裝置處理鋅的質量濃度，經過處理后，降低了含鋅質量濃度不足5.0毫克/升，與國家排放標準完全相符。該處理方法不只是提高了經濟效益，對于環境工程建設也具有十分重要的作用。在處理造紙廢水方面，有關研究人員采用乳狀液膜法處理造紙黑水實現了預期效果。還有一些研究人員對造紙廢水的處理應用微濾預結合納濾膜的處理方法，應用效果相對較為顯著。在對廢水中存在的溶解性有機物采取相應處理的方法，應在處理前適當添加將絮凝，微濾分離無法完全去除溶解性有機物，絮凝可在一定程度上降低化學需氧量，使膜在一定程度上增大了硬度，將水中離子能夠盡可能予以除去。在處理其它廢水方面，有關研究機構針對高溶度廢水研制完成的從中將資源進行回收的一種液膜分離工藝，采用液膜分離工藝從農藥廢水中將含酚及氰廢水中的氰化物進行有效回收。另外，還可應用該工藝對燃料廢水進行相應處理，也取得了較為理想的效果。

3.3苦咸水處理

我國水資源緊缺，原生劣質水分布面積廣，尤其是西北內陸干旱地區，分布有大量苦咸水。地下苦咸水含鹽、含氟量高，其多項指標達不到國家飲用水標準。苦咸水口感苦澀，不能直接飲用，長期飲用會導致胃腸功能紊亂，免疫力低下，影響人體健康。由此可以看出，苦水咸水的處理十分重要。苦咸水的處理可以使用反滲透分離技術或電滲析離子交換技術。在反滲透法處理苦咸水的過程中，推動力是壓力差，常溫操作，設備簡單，沒有發生相變化，膜起著篩分作用，因此反滲透所需能耗低。在苦咸水處理中，反滲透法不但可以去除水中的各種離子，而且可以脫除比離子大的微粒，適用性好。

3.4對海水的淡化處理

在全球淡水資源十分緊缺的情況下，利用現代科技將海水進行淡化處理，使海水轉變為可利用的水資源，能夠有效緩解水資源匱乏的現狀。根據膜分離技術中的離子分離，可以將海水中的離子進行濾除。傳統的海水淡化處理主要是通過電解的方式，但是電解的耗能極高，對于生產企業而言經濟效益太低，不具有大量且長期生產的價值。而反向滲透膜可以有效解決這一問題。反向滲透膜在對海水進行過濾時，只需要動力設備引導海水流經薄膜，對鹽離子的處理效果極好，甚至可以直接達到飲用水的標準。同時，借助膜分離技術，海水淡化的生產成本得到了進一步的控制，更有利于企業的發展。

3.5飲用水處理

由于人類對環境的不斷破壞，許多可供人飲用的淡水受到了污染，必須經過凈化處理才可以飲用。在進行飲用水處理的過程中需要多個不同功能的薄膜形成一組集成膜，確保分離出的水質。在對集成膜進行分組處理的過程中，需要按照一定的次序進行，確保過濾處理的銜接性。借助膜分離技術能夠有效實現對淡水的凈化。目前的膜分離中，特制的薄膜微孔直徑可以達到納米級別，對于河水中的懸浮物、甚至細菌度可以有效濾除，極大地提高了人們的用水品質。

4結束語

總之，膜分離技術在水處理環境工程中發揮著不可替代的作用。為緩解我國水資源緊張問題，避免水資源浪費，同時實現水資源的合理利用，人們要正確認識膜分離技術，明確不同技術的優勢與特點。這樣才能將不同技術應用在水環境工程處理中，充分發揮技術優勢，達到良好的處理效果，為后續水資源利用打下良好基礎，最終實現我國水資源的合理利用，同時實現人與環境的和諧發展。

參考文獻：

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