膜技術在水處理中的應用與發展

吳德利 趙 焰

（1.國電建投內蒙古能源有限公司，鄂爾多斯 017000；2.北京朗新明環保科技有限公司，北京 100039）

膜技術是水處理技術中較具代表性的一種，為了更好地對水資源進行處理，應了解膜技術的基本概念與優勢，并掌握其應用形式，同時也要分析膜技術中存在的問題，明確其發展趨勢，從而保障水資源環境質量。

1 膜技術基本概念與技術優點

1.1 基本概念

膜技術的基本原理是過濾，其中核心設施為“膜”，這是一種采用無機、有機高分子材料制作而成的過濾設施，在應用中讓水體流過膜，這時膜可借助相關能量、化學位差等過濾掉水底中的雜質等物體，同時實現分離、提純、濃縮，便于清理。同時，膜非常輕薄，因此應用時比較簡便，還能根據現實物質對“膜”進行配置，針對性地完成水處理工另外，膜技術在現代演化出了很多種應用形式，水處理中比較常見的有NF（納濾膜技術）、UF（超濾膜技術）、MF（微濾膜技術）、LM（液膜技術）、FO/RO（正滲透/反滲透膜技術）等，不同膜技術形式適用條件不同，需要根據實際情況來選擇。膜技術具備操作簡單、可回收利用、可操作性強、空間占比小等特點，因此該項技術被廣泛應用。

1.2 技術優點

膜技術具有其他水處理技術不具備的技術優點，如膜技術可以全天候不間斷運作、能耗低、效能穩定、能效高、易于修復、設施安裝靈活、不易受外界影響等[1]。

2 水處理中膜技術的應用形式

2.1 NF（納濾膜技術）

NF膜技術在水處理中最突出的特點是其膜分離作用，應用中以膜生物反應器為主，結合復合膜技術、生物進化技術可以有效對水體進行分離、凈化。NF膜技術的應用能夠一次性對水體進行處理，其中雜質、重金屬物質等會被吸附在納濾膜上，借助微生物消除，這種方式對水體中有害物質的去除效果非常優秀，因此經常被用于廢水、污水等水體處理中，是目前最有效的廢水、污水處理技術形式之一。此外，NF膜技術應用下，污水與廢水無需接受后續處理，可直接排放到自然環境中，基本不會造成環境危害，同時該項技術現已實現了自動化運作，相較于其他水處理技術在效率、效果上有明顯優勢。

2.2 UF（超濾膜技術）

UF膜技術的特點在水凈化效率高，該項技術形式完全擺脫了傳統水處理技術模式，應用中只需要少量的化學藥劑即可實現水處理目的，不會造成環境的二次污染。應用中，UF膜技術的酸堿穩定性、化學作用性使得其能夠對水體中大量物質進行處理，因此具有非常廣泛的適用范圍，可以將其定義為一種泛用性水處理膜技術。同時UF膜極耐高溫，最高可承受150℃左右的溫度，這使得該項技術能夠在高溫環境中應用，并借助高溫環境對水體中的細菌等有害微生物進行殺除，消毒作用非常明顯。此外，UF膜技術對水體中膠體物質的清潔效果是其他膜技術形式無可比擬的，能夠清除此類物質中99.99%的有害物質。目前，雖然UF膜技術具有廣泛的應用范圍，但其一般被應用在飲用水處理中，主要利用該膜技術較好的消毒作用，可以去除應用水內的蠕蟲、藻類、病菌等，因此是一項非常值得推廣的技術[2]。

2.3 MF（微濾膜技術）

MF膜技術是最早出現的膜技術形式，也是所有膜技術形式中應用最為廣泛的技術。該項技術的可拓展性良好，能夠與其他膜技術或其他水處理技術結合使用，如超濾膜、納濾膜、吸附劑、混凝劑等技術都可以與MF膜技術一同使用。在應用中，MF膜技術通常被應用于飲用水凈化中，能夠對飲用水進行預處理、初期處理，利用該技術形式，水體中的固體物質、懸浮物質、細菌等都會被有效去除，且去除效果良好。

但是，MF膜技術也存在一些缺陷，即該項技術的應用難度在一些特殊情況下會增長，如某些情況下，在MF膜技術應用中需要添加混凝劑，這樣才能保障水處理效果，但混凝劑的使用配比不定，需要根據現實情況來進行計算，否則可能造成二次污染。

2.4 LM（液膜技術）

LM膜技術源于美國，也是一種比較傳統的膜技術形式，最早在20世紀70年代左右被我國引進。LM膜技術在有機廢水處理、印染廢水處理、工業廢水處理中展現出良好的應用價值，其處理效果優于其他膜技術形式。研究表明，LM膜技術主要能夠對水體中的硝基酚進行處理，去除率可達99.9%以上，而有機廢水、工業廢水等廢水中大量含有硝基酚，因此使用LM膜技術可保障此類廢水短期內達到國家排放標準。此外，LM膜技術在使用前必須先對水體內含物質進行測定，如果硝基酚物質含量大，則可以使用LM膜技術先行處理，再使用其他膜技術進行二次處理，這是目前LM膜技術水處理中比較常見的應用方案。

2.5 FO/RO（正滲透/反滲透膜技術）

2.5.1 FO膜

FO膜技術現已投入實際應用，但該技術的水處理效果一般，因此還需要進一步研究。FO膜利用原料液、汲取液之間的滲透壓差即可提供動力，自發實現分離，無需外部驅動。FO膜技術的水處理效果雖然一般，但其在垃圾滲濾液處理方面卻具有突出表現。垃圾滲濾液本質上是一種成分復雜、濃度高的有機廢水，其中包含了大量有機物、重金屬離子物等物質，這使得其他技術很難高效率的對垃圾滲濾液進行處理，同時還可能存在處理效果不佳的情況。但FO膜技術主要使用氯化鈉汲取液與CTA滲透膜來進行處理，兩者使得垃圾滲濾液內的污染物會被膜高效截留，并迅速分離，因此FO膜技術處理垃圾滲濾液的效率非常高。另外，FO膜技術對垃圾滲濾液的處理不會出現膜通量方面的影響，而這種影響在其他水處理技術中十分常見。

2.5.2 RO膜技術

RO膜技術比較成熟，能夠在一些特殊領域中實現水處理目的，如海水淡水化、超純水制作、醫療廢水過濾等。RO膜技術在應用中無需太多投入，但技術中對膜的要求很高，膜的性能水平會直接影響RO膜技術的水處理效果，為此現代世界各國都針對RO膜技術開展了膜改良工作，出現了很多復合膜等先進膜，因此在RO膜技術應用中要合理選擇膜，這是該項技術水處理應用中的要點。

3 結語

對膜技術在水處理中的應用與發展進行了研究，對膜技術的基本概念、技術優點進行了論述。在水處理中膜技術具有多種應用形式，各技術形式特點明顯，且各有優劣，實際應用中基本能滿足現代社會水處理需求，因此膜技術具有良好應用價值。但膜技術在水處理應用效果上雖然已經成熟，但其卻存在經濟性上的問題，對此在未來發展中需要攻克相關難題。