膜技術(shù)在生態(tài)環(huán)境治理中的應(yīng)用

岐 磊

(山西綠標(biāo)環(huán)保科技有限公司，山西 太原 030000)

1 膜技術(shù)概述

膜屬于一種分離材料，它具有選擇透過性，可以將料液中的不同組分進(jìn)行分離、純化及濃縮。相比較于傳統(tǒng)的過濾技術(shù)，膜技術(shù)的分離可以達(dá)到分子級(jí)別，且該過程屬于一個(gè)物理過程，不會(huì)發(fā)生任何的化學(xué)變化，也不需要加入任何的添加劑。膜的孔徑通常屬于微米級(jí)別，而在膜技術(shù)的具體應(yīng)用中，可根據(jù)其不同的孔徑大小將其劃分成超濾膜、微濾膜、反滲透膜和納濾膜；同時(shí)，也可以根據(jù)其材料的不同將其劃分為有機(jī)膜和無機(jī)膜，有機(jī)膜是高分子材料制作而成的膜，如，芳香族聚酰胺膜、醋酸纖維素膜等；無機(jī)膜目前只能達(dá)到微濾級(jí)別，金屬膜和陶瓷膜屬于主要的無機(jī)膜[1]。

2 膜技術(shù)在生態(tài)環(huán)境治理中的具體應(yīng)用

2.1 在河流咸水治理中的應(yīng)用

美國某河流的總長度是2 254 km，該河流的含氧量在開始治理時(shí)已經(jīng)達(dá)到了20世紀(jì)初期的兩倍，大多數(shù)流域的含鹽量都在800 mg/L以上，最高含鹽量可以達(dá)到1 200 mg/L。通過相關(guān)專家學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，是因?yàn)樵谠摵恿鞯牧鹘?jīng)地區(qū)普遍含有大量的鹽分，如，CaSO4、NaHCO3和NaCl等鹽分都溶解在河水里，且在該河流的沿途中還有很多的大型水庫，這就增加了河流的蒸發(fā)表面積，加之沿途灌溉區(qū)域開發(fā)而導(dǎo)致的高鹽度水排放，都導(dǎo)致了該河流的鹽分逐漸上升。在具體的治理過程中，目標(biāo)是將該河流中的含鹽量降低到700 mg/L以下，這樣才可以有效保障該河流流域之內(nèi)的農(nóng)田生長。

為達(dá)到這一治理目標(biāo)，在此次治理中，建設(shè)了一座龐大的反滲透脫鹽工廠，并以該工廠為主要的脫鹽設(shè)施，來建立該河流河道系統(tǒng)的分流、樞紐以及疏導(dǎo)工程，將大量的河水引進(jìn)這個(gè)脫鹽工廠，并對(duì)該工廠的取水含鹽量進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，借助于反滲透脫鹽技術(shù)進(jìn)行處理，在經(jīng)過該工廠的處理之后，讓水中的鹽含量得以降低。具體處理情況如表1。

表1 具體處理情況

然后借助于水泥管道將治理好的水排放到該河流中，和未經(jīng)過治理的河水進(jìn)行混合，保障鹽在水中的含量低于700 mg/L。

在該脫鹽處理工廠中，反滲透裝置的主要組件是醋酸纖維素卷式膜，它的制造商是美國著名的Fluid System以及Hydramanautics。在具體應(yīng)用之前，首先采用預(yù)先試驗(yàn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)，其中主要有中空纖維膜試驗(yàn)以及卷式膜試驗(yàn)，同時(shí)也對(duì)電滲析進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)適用性的試驗(yàn)。

在該脫鹽廠的高含鹽量河水處理過程中，其中一個(gè)決定成敗的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)就是對(duì)進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，主要包含3個(gè)小的環(huán)節(jié)，其一是對(duì)懸浮物進(jìn)行沉降處理，其二是對(duì)固體和液體進(jìn)行接觸反應(yīng)處理，其三是對(duì)雙介質(zhì)進(jìn)行過濾處理。

通過本次的處理，讓該河流的含鹽量達(dá)到了本次的治理目標(biāo)，在每一年可以讓大約4億m3的水資源得到有效治理，進(jìn)而讓該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到良好改善，同時(shí)也為該地區(qū)的農(nóng)作物提供了更加有利的生長條件。

2.2 在井下貯水以及地下水良性循環(huán)治理中的應(yīng)用

井下貯水又稱為水資源的回收或者是井下儲(chǔ)存，該方法是20世紀(jì)末發(fā)展起來的一種地下水環(huán)境的保護(hù)方法，通過該方法可以為地下水資源的有效利用提供足夠的技術(shù)支撐，同時(shí)，該技術(shù)也具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。這是因?yàn)椋摷夹g(shù)實(shí)現(xiàn)了特殊蓄存技術(shù)以及先進(jìn)膜處理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，通過這樣的方式，不僅可以有效保障用水的安全性和可靠性，同時(shí)也可以保障水資源的持續(xù)開發(fā)和持續(xù)供應(yīng)[2]。

通常情況下，未經(jīng)處理的廢水都是冬季里城市的重要剩余資源，而在這些廢水的處理過程中，則可以應(yīng)用到低壓膜處理技術(shù)以及苦咸水反滲析技術(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量飲用水的生產(chǎn)，將這些水注入到貯水井中，將會(huì)進(jìn)一步提升水資源井下儲(chǔ)存的經(jīng)濟(jì)性。

早在二十世紀(jì)七八十年代，井下貯水技術(shù)以及回用技術(shù)就已經(jīng)開始在很多國家得到了大量應(yīng)用，尤其是英國、美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家。到20世紀(jì)末期，僅美國的貯水點(diǎn)建設(shè)數(shù)量就已經(jīng)達(dá)到了59個(gè)，這些貯水點(diǎn)大多被用作飲用水儲(chǔ)存。在具體處理過程中，首先將水注入到貯水井中，然后對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，或者是直接讓廢水從濾膜中經(jīng)過，其主要的目的是避免貯水井內(nèi)的多孔層被堵塞，一旦出現(xiàn)了堵塞問題，貯水井周圍滲析能力就會(huì)大幅度降低，注水壓頭以及能耗也會(huì)隨之增加。同時(shí)，在注水的過程中，也應(yīng)該保障注入的水不可以和井內(nèi)材料以及地下水出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。在對(duì)該方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的過程中，一項(xiàng)最重要的評(píng)估指標(biāo)就是回收效率，而隨著該技術(shù)的應(yīng)用和循環(huán)經(jīng)驗(yàn)的不斷增加，應(yīng)用該技術(shù)所達(dá)到的廢水回收效率也呈現(xiàn)出了明顯的增加趨勢，通過近年來的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，其回收率都可達(dá)到100%。同時(shí)，通過研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對(duì)于生態(tài)環(huán)境功能的改善也有著非常大的幫助作用，如，通過短期蓄水以及長期蓄水，可以有效避免鹽水入侵情況的發(fā)生，以此來保障生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，避免高鹽含量水對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響。

2.3 在水體生物暴發(fā)和低壓膜中的應(yīng)用

隨著近年來工業(yè)污染和交通運(yùn)輸污染問題的加重，環(huán)境污染問題也開始愈演愈烈，很多河流和湖泊水體都開始出現(xiàn)了富營養(yǎng)情況，細(xì)菌、隱孢子、微藻、病毒以及寄生蟲等的生物爆發(fā)開始在很多江河湖泊出現(xiàn)，且對(duì)水體的污染呈現(xiàn)出越來越嚴(yán)重的發(fā)展趨勢[3]。隨著水體中有機(jī)碳總含量的不斷上升，傳統(tǒng)的水體處理技術(shù)所發(fā)揮的作用也開始越來越有限。

如，在某自來水廠所導(dǎo)致的河流污染治理過程中，通過活性炭和臭氧系統(tǒng)不僅不能將該自來水廠排放廢水中的有機(jī)物去除，而且還導(dǎo)致了該自來水廠減產(chǎn)，根據(jù)計(jì)算，如果有機(jī)碳質(zhì)量濃度在2 mg/L以上，該自來水廠就只能倒閉。在本次技術(shù)改造中，就將納濾膜技術(shù)合理應(yīng)用其中，以此來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)處理方法的良好改善。第一套膜處理系統(tǒng)的廢水處理量是0.14×106 m3/d，主要應(yīng)用的納濾膜數(shù)量是9 120支，采用全自動(dòng)化的形式進(jìn)行操作，控制點(diǎn)可達(dá)1 000余個(gè)。在經(jīng)過本次改造之后，一年時(shí)間里就改善了近80萬戶居民的正常飲水情況，很多的處理指標(biāo)都得到了良好改善。第二套膜處理系統(tǒng)采用的是微濾膜，該濾膜材質(zhì)屬于聚丙烯中空纖維材質(zhì)，裝置是US Filter-Mencor形式的連續(xù)微濾系統(tǒng)，其具體的處理參數(shù)如表2。

表2 第二次改造中微濾膜的具體處理參數(shù)

通過該處理技術(shù)的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)處理中的微生物和微粒處理效率得以顯著提升。表3是傳統(tǒng)活性炭臭氧處理系統(tǒng)和微濾系統(tǒng)的處理效果比較。

通過以上的比較分析可知，微濾膜處理技術(shù)比傳統(tǒng)的活性炭臭氧處理技術(shù)有著更好的處理效果，且更具經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)語

綜上所述，將膜技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)境的治理過程中，不僅可以有效滿足當(dāng)今的生態(tài)環(huán)境治理需求，提升治理效果，同時(shí)也可以讓生態(tài)治理更具經(jīng)濟(jì)性。因此，在具體的生態(tài)治理過程中，一定要注重膜技術(shù)的合理應(yīng)用。