新型膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

摘 要：文章對膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用做了簡要分析，并且針對平板陶瓷膜進行了技術(shù)特性的討論，并說明了該技術(shù)材料應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域中的實際效果，平板陶瓷膜的性能卓越。

關(guān)鍵詞：膜分離技術(shù);污水處理;應(yīng)用

一、 引言

膜分離技術(shù)一直是廢水處理中發(fā)展最快，應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。通過膜分離可以實現(xiàn)廢水凈化，飲用水的純化以及海水的淡化處理。外部施加力的作用，造成反滲透現(xiàn)象，并且阻隔雜質(zhì)、大的顆粒物、膠體等通過膜體，已達到凈化水質(zhì)的目的。

二、 膜技術(shù)的種類及特點

膜材料是指選擇性滲透的天然或人造膜，主要用于分離，分類，清潔或濃縮多組分液體或氣體。反滲透膜、納濾膜、微濾膜等是依照所使用的過濾膜的孔徑大小而提出的分類方法。其中，超純水和海水淡化中常常優(yōu)先選用反滲透膜，軟化水則多數(shù)選用納濾膜，低壓膜處理方法則包括微濾膜和超濾膜。過濾膜的形狀特征也可作為分類依據(jù)，它可以分為平面薄膜，管狀膜，滾動膜和空心膜。其中空心膜廣泛用于水處理。管狀膜可以用于例如液體分離，高形態(tài)含量的垃圾滲濾液;近年的研究中，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)更為簡單的過濾膜，其性能優(yōu)良，過濾效果好且過濾效率高，其中MBR膜生物反應(yīng)器便是具有代表性的一種。有機膜和無機膜是根據(jù)制備過濾膜的材質(zhì)的不同來進行的分類，有機膜大多數(shù)是由聚合物制成，而無機膜在高溫環(huán)境中有更大的使用優(yōu)勢，具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性和有機聚合物膜材料不具備的許多其他性能，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。

三、 新型膜技術(shù)的特點及優(yōu)勢

（一）平板陶瓷膜的技術(shù)性能

平板陶瓷膜在近年來逐漸展示出優(yōu)良的污水處理能力和工作效率。其具有很好的抗菌能力，在高溫下、酸堿環(huán)境中仍能夠優(yōu)良穩(wěn)定的化學(xué)性能，分離精度高，高機械強度，易于再生，使用壽命長。特別是對于MBR流程，它通常用于鄉(xiāng)村和城市廢水處理，傳統(tǒng)工藝升級，廢水再生和應(yīng)急飲用水。

平板陶瓷膜的材料為Al2O3，并且膜的形狀為平板狀。孔徑為0.1μm，孔徑分布窄，結(jié)構(gòu)不對稱，不變形;過濾方式有內(nèi)吸和外吸。20至50個整數(shù)通道;曝氣量500～2000L/m2h;適應(yīng)廢水pH 2～12;工作溫度≤85℃;通常必須在-0.1至 0.5MPa 的壓力下使用。使用壽命超過15年，可用于不同的水質(zhì)，具體使用壽命會出現(xiàn)差異。

（二）平板陶瓷膜的技術(shù)優(yōu)勢

1. 優(yōu)良的機械性能

陶瓷膜的電阻一般約為3MPa，在正常的水處理壓力下不會變形，耐水洗和與水快速摩擦，易于反洗，因此用于預(yù)處理的材料的固體含量低而粘度高，硬質(zhì)顆粒的復(fù)合液體材料的分離效果更好。

2. 高耐污染性

由于無機材料的極性高，非極性污染物（例如石油，蛋白質(zhì)等）時，平坦的陶瓷膜僅輕微黏附在膜表面和膜孔中。陶瓷膜的流速緩慢降低。如果堵塞程度高，則流速不會太低。

3. 壽命長

陶瓷膜元件的壽命是有機聚合物膜壽命的3至5倍，因此與有機膜相比，其后續(xù)更換和維護的成本大大降低。

四、 膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

國內(nèi)陶瓷膜技術(shù)的發(fā)展相對較短，而以陶瓷膜為核心的膜分離工藝卻主要在中國作為重點研發(fā)。在廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用通常并不常見，并且報告很少。水處理是平板陶瓷膜的重要應(yīng)用。目前，該技術(shù)相對成熟且相對較低，并且預(yù)計在水處理市場中的份額將來會增加。

MBR膜生物反應(yīng)器中，平板陶瓷膜的過濾操作參數(shù)描述如下：應(yīng)用范圍廣，工業(yè)污水、生活廢水、含油廢水等都可以廣泛應(yīng)用;操作壓力：在過濾時維持0.15MPa，在反復(fù)沖洗過程中水壓維持0.7MPa，適合過濾的廢水酸堿度從強酸到強堿均可pH 2～12下操作，高壓反沖洗或表面沖洗，曝氣4至6;產(chǎn)水量40～100L/m2h;強大的防污能力，不會造成堵塞。它不脆并且具有優(yōu)異的可重復(fù)性。壽命是有機薄膜的三倍。預(yù)處理對預(yù)處理的要求較低，構(gòu)造簡單，構(gòu)造時間短，能耗低，清潔膜的能耗低且價格比有機膜稍高。

平板陶瓷膜分離技術(shù)用于北京某城市的廢水處理項目。該項目加工規(guī)模為100噸/天。生活廢水主要在周圍的各個行政村中收集和處理。在此項目污水處理過程中用到的即為“AO生物反應(yīng)+平板MBR陶瓷膜”。根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，系統(tǒng)廢水質(zhì)量完全符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

河北省污水處理廠現(xiàn)代化改造工程采用平板陶瓷膜分離技術(shù)。該項目占地面積20，000平方米，加工規(guī)模為20000噸/天。工業(yè)廢水和生活廢水主要在園區(qū)收集和處理。污水處理廠現(xiàn)代化工程主要使用“A2O+平板陶瓷膜”對原有污水處理系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造。主要設(shè)備包括燒烤爐，沙房，厭氧池，厭氧池，好氧池以及輔助泵，閥門，管道，電氣設(shè)備等。在處理廠引入新的納米陶瓷膜廢水處理技術(shù)后，水質(zhì)指標(biāo)已達到A級，達到“排放標(biāo)準(zhǔn)”。根據(jù)第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，該系統(tǒng)的廢水質(zhì)量完全符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

五、 結(jié)語

平板陶瓷膜已開始用于廢水處理領(lǐng)域。有望進一步改善平板陶瓷膜的益處。陶瓷膜在廢水處理領(lǐng)域的未來發(fā)展還包括先進的廢水處理技術(shù)與陶瓷膜的發(fā)展相結(jié)合;先進的陶瓷膜廢水處理技術(shù);積極研究將陶瓷膜用于海水淡化，含鹽量高的廢水，含油廢水的處理和飲用水處理的用途;開發(fā)積極，標(biāo)準(zhǔn)化的陶瓷膜廢水處理系統(tǒng)，并對陶瓷膜廢水進行處理。

參考文獻：

[1]葉海平.膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用分析[J].技術(shù)與市場，2019，26（8）：165.

作者簡介：

阮介兵，安徽國禎環(huán)保節(jié)能科技股份有限公司。