工業(yè)污水回用中的膜法水處理技術(shù)運用

摘要：目前，我國工業(yè)污水回用技術(shù)主要有膜法水處理和高級氧化法兩類。膜法水處理技術(shù)在國內(nèi)起步時間不長，但其處理水質(zhì)的效果非常明顯，能有效去除水中懸浮物、細(xì)菌和病毒等污染物，具有較高的應(yīng)用價值。因此，主要介紹膜法水處理技術(shù)的原理及其在工業(yè)污水回用中的運用，使工業(yè)企業(yè)更好地利用膜法水處理技術(shù)，提高污水的利用率。

關(guān)鍵詞：工業(yè)污水回用；污水處理；膜法水處理技術(shù)

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）02-0-03

Application of Membrane Water Treatment Technology in Industrial Wastewater Reuse

ZHU Hongbo

（Jiangxi JDL Environmental Protection Co.， Ltd.， Nanchang 330100， China）

Abstract： At present， there are two main technologies for industrial wastewater reuse in China： membrane water treatment and advanced oxidation. The membrane water treatment technology has not started for a long time in China， but its effectiveness in treating water quality is very obvious. It can effectively remove pollutants such as suspended solids， bacteria， and viruses in water， and has high application value. Therefore， this article mainly introduces the principle of membrane water treatment technology and its application in industrial wastewater reuse， so that industrial enterprises can better utilize membrane water treatment technology and improve the utilization rate of wastewater.

Keywords： industrial wastewater reuse; sewage treatment; membrane water treatment technology

膜法水處理技術(shù)因其性能卓越，逐漸成為一種新的水資源再生利用方式。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，水資源短缺和環(huán)境污染日益突出，如何對工業(yè)污水進(jìn)行高效、環(huán)境友好的處理和再利用成為世界范圍內(nèi)急需解決的環(huán)境課題。膜法水處理技術(shù)具有分離效率高、工藝設(shè)計靈活、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點，有助于工業(yè)污水的深度處理和回用。不同類型的膜組件如微濾、超濾、納濾及反滲透，可對污水中的懸浮物、膠體、溶解鹽以及有機(jī)物等雜質(zhì)進(jìn)行精確去除，從而使出水達(dá)到甚至超過回用標(biāo)準(zhǔn)。因此，將膜法水處理技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)污水回用中，不僅能有效提高污水處理質(zhì)量和效率，還可以推動水資源循環(huán)利用、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

1 膜法水處理技術(shù)的原理

膜法水處理是一項將膜技術(shù)和生物技術(shù)相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。該技術(shù)以特殊的半透膜為分離介質(zhì)，在壓力、濃度或電位差的驅(qū)動下將水從溶質(zhì)或顆粒物中分離出來，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。膜法水處理技術(shù)的核心是膜材料的選擇和應(yīng)用。不同種類的膜可用于去除水中懸浮物、有機(jī)物、微生物以及離子等不同的污染物[1]。其中，微濾膜是一種能濾除大顆粒污染物如懸浮顆粒、泥沙、細(xì)菌的有效方法；超濾膜可去除水中大分子有機(jī)物、膠體、病毒等物質(zhì)；納濾膜能去除水中二價或更高的離子以及一些有機(jī)物質(zhì)；反滲透膜是一種高效的水處理技術(shù)，孔徑較小，能有效地去除水中的各種污染物。膜法水處理工藝一般由前處理、膜處理、后處理3部分組成。前處理主要是去除可能造成膜堵塞的懸浮物質(zhì)、調(diào)節(jié)水的溫度、pH值等參數(shù)，為下一步膜處理做好準(zhǔn)備；膜處理部分主要是對水中有機(jī)物、無機(jī)物質(zhì)的分離與截留，并分解與降解有機(jī)物；在后處理過程中，主要進(jìn)行殺菌消毒，進(jìn)一步提高出水質(zhì)量，滿足特定用水要求。膜法水處理技術(shù)具有出水水質(zhì)好、能耗低、占地少以及操作簡便等優(yōu)點。與常規(guī)水處理工藝相比，膜法水處理技術(shù)無須投加大量化學(xué)藥劑，能耗低，節(jié)能效果顯著[2]。

2 工業(yè)污水回用中膜法水處理技術(shù)運用的優(yōu)勢

2.1 高效凈化能力，出水水質(zhì)優(yōu)異

膜法水處理技術(shù)是一種新型的膜處理技術(shù)，能有效地去除水中懸浮物、膠體、有機(jī)物、重金屬離子、細(xì)菌以及病毒等污染物。該高效分離機(jī)理能夠提高出水水質(zhì)，使其達(dá)到或超過生活用水及飲用水標(biāo)準(zhǔn)。膜法水處理技術(shù)在工業(yè)污水回用中的優(yōu)越性尤為明顯[3]。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，循環(huán)冷卻水、鍋爐水和工藝水等水質(zhì)要求很高，膜法水處理技術(shù)能夠保證這些用水的安全性，不僅不會腐蝕設(shè)備和影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且回用水質(zhì)量好，可減少工業(yè)用水量。

2.2 占地小，適用于空間受限的場地

傳統(tǒng)的污水處理方法占地面積較大，受工業(yè)場地限制。膜法水處理技術(shù)具有占地面積小、可靈活布置于廠房內(nèi)或周圍空地的特點，極大地節(jié)約了土地資源。膜法水處理技術(shù)在土地資源緊張地區(qū)具有明顯的優(yōu)越性，而且能夠滿足工業(yè)污水的回用要求。另外，膜法水處理設(shè)備的模塊化設(shè)計使其能夠根據(jù)實際需求進(jìn)行擴(kuò)充或調(diào)整，提升了設(shè)備的適應(yīng)性與靈活性。

2.3 自動化程度高，運行成本較低

膜法水處理工藝自動化程度高，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、智能調(diào)控與故障預(yù)警，從而使設(shè)備運行更穩(wěn)定、更可靠，降低了人為誤差和人為因素的影響。同時，膜法水處理工藝能夠根據(jù)水質(zhì)變化及工藝要求實時調(diào)整，保證出水水質(zhì)穩(wěn)定[4]。膜法水處理工藝的膜材料成本較高、易磨損和老化，但是與傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法相比，無須添加大量的化學(xué)劑，降低了化學(xué)藥劑的采購、存儲和處置費用，成本整體較低。另外，膜法水處理裝置具有操作能耗低、分離操作簡單等優(yōu)點，尤其可以在常溫下完成，降低了運行費用。

2.4 具有環(huán)保性，滿足可持續(xù)發(fā)展的需要。

膜法水處理是一種物理方法，無須添加過多的化學(xué)劑，降低了二次污染的危險性。同時，膜法水處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)污水零排放，符合環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展要求。工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的污水，如果直接排放，將嚴(yán)重污染水體。膜法水處理技術(shù)可將工業(yè)污水轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)回用水，達(dá)到污水資源化利用的目的。這樣既能減輕污水帶來的環(huán)境污染，又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

3 工業(yè)污水回用中的膜法水處理技術(shù)運用策略

3.1 運用流程

一是前處理階段。工業(yè)污水首先要經(jīng)過預(yù)處理，以除去水中的大顆粒雜質(zhì)、懸浮物、部分有機(jī)物質(zhì)。為保證后續(xù)膜處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，需采用格柵過濾、調(diào)節(jié)池、混凝沉淀等方法。

二是膜分離階段。工業(yè)污水經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入膜處理工藝。根據(jù)工業(yè)污水的性質(zhì)及處理要求，選用合適的超濾、反滲透等膜處理工藝。在膜處理工藝中，當(dāng)污水經(jīng)過膜組件時，膜具有選擇性截留污染物的能力，同時允許水分子或其他小分子通過，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

三是后處理階段。膜處理后出水水質(zhì)有較大提升，但要達(dá)到回用水質(zhì)的要求，仍需進(jìn)一步的后處理。后處理過程主要有消毒、pH值調(diào)節(jié)、離子交換等。消毒能有效地殺滅水體中的微生物，確保再生水的生物安全；可調(diào)節(jié)水體pH值，達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)；離子交換法通過離子交換樹脂去除水中離子型污染物[5]。

四是再利用期。經(jīng)前處理、膜處理、后處理工藝處理后，污水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，可安全回用。再生水可作多種用途，如冷卻、沖洗、灌溉等，從而達(dá)到節(jié)約與循環(huán)利用水資源的目的。

3.2 技術(shù)的關(guān)鍵要素

3.2.1 膜組件的選用

膜組件的選型是膜工藝水處理工藝的核心。不同的膜組件具有不同的孔徑、截留容量、耐化學(xué)腐蝕性，因此應(yīng)根據(jù)污水的性質(zhì)及處理要求選擇膜組件。例如：對于含大量懸浮物及膠體類物質(zhì)的污水，可選用孔徑較大的超濾膜作為預(yù)處理方法；對于需進(jìn)行深度脫鹽處理的污水，應(yīng)選用孔徑極小、能有效截留溶解鹽的反滲透膜[6]。另外，需要考慮膜材料的耐腐蝕、耐高溫、力學(xué)性能，確保膜組件長期運行穩(wěn)定可靠。

3.2.2 控制工藝參數(shù)

膜法水處理工藝中，操作條件是影響處理效果的關(guān)鍵因素。溫度、壓力、流量等參數(shù)對膜過濾效率及截留性能有很大的影響。例如：溫度過高會引起膜材料老化，降低膜的截留性能；壓力過小會降低膜組件過濾速率，降低膜處理效率；過多的流量會造成膜組件過載，降低膜的使用壽命。因此，在實際應(yīng)用中，必須行嚴(yán)格控制參數(shù)，使其在最優(yōu)范圍內(nèi)。

3.2.3 薄膜的清潔和保養(yǎng)

膜法水處理工藝的長期穩(wěn)定運行離不開膜清洗和維護(hù)。定期清洗膜組件，可有效地除去附著于膜表面的污物，防止膜孔堵塞，延長膜的使用壽命。清洗方法有物理和化學(xué)方法兩種，應(yīng)根據(jù)污染物種類、污染程度確定。另外，要定期的檢查與維修膜組件，包括膜材料的完整性檢查、破損的膜元件的更換、膜組件的操作參數(shù)的調(diào)整等，以保證其能正常運轉(zhuǎn)，獲得理想的處理效果。

3.3 相關(guān)設(shè)備參數(shù)

3.3.1 過濾裝置

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計時選擇了10臺全自動超濾機(jī)，處理能力為560 m3/h。以出水濁度不超過2 NTU，出水污泥濃度指標(biāo)不超過3 mg/L，自持率不超過5%為目標(biāo)。為適應(yīng)各階段的用水要求，對超濾機(jī)組進(jìn)行了彈性調(diào)節(jié)。選用OMEXELLTMSFP型超濾膜作為預(yù)處理單元，以確保其長期穩(wěn)定地運行。該技術(shù)具有使用年限長、分離準(zhǔn)確度高、親水性能好等優(yōu)點，受到了廣泛的關(guān)注。OMEXELLTMSFP超濾以聚偏二氟乙烯為基材，具有良好的耐腐蝕性和抗酸堿性能，是一種理想的抗污染過濾技術(shù)。對薄膜進(jìn)行外壓力設(shè)計，可降低阻塞風(fēng)險，使清洗更加干凈。該方法能有效地改善設(shè)備的使用性能，為今后的生產(chǎn)過程中的污水治理工作奠定基礎(chǔ)。超濾膜的精確過濾可以高效地除去水中的膠體、懸浮物，從而提高整個體系的運行效率和回用水的質(zhì)量。

3.3.2 反滲裝置

在選擇反滲裝置時，優(yōu)選美國社邦公司的BW-365FR抗污染反滲透膜，因為其具有優(yōu)異的耐污染、低污染、低親水性、低污染以及低清洗費用等特性，能夠確保薄膜組件在該體系中長時間、穩(wěn)定地工作，從而降低設(shè)備的維修成本。這種新型的反滲透裝置為一級、兩級布置式，共有4臺，單臺設(shè)備的出水量為103 m3/h。該裝置的除鹽率可達(dá)98%，能有效地脫除水中的鹽分，滿足鍋爐給水的要求。另外，該裝置的循環(huán)利用率在75%以上，可以降低污水的排放量，提高用水效率。該反滲裝置應(yīng)用于膜法水處理工藝，既能最大限度地發(fā)揮用水效率并確保高產(chǎn)量水質(zhì)，又能提高整體的經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 其他輔助系統(tǒng)

為確保超濾及反滲透膜設(shè)備的正常運行及出水水質(zhì)，可以在超濾及反滲透水添加氧化試劑，抑制細(xì)菌、藻類等微生物在超濾膜表面生長。利用生物降解技術(shù)，可以有效地脫除污水中的有機(jī)物，減少對膜的污染，延長膜的運行周期，確保出水水質(zhì)的穩(wěn)定。向反滲透水投加還原劑，能夠中和含氯等氧化成分，防止氧化性物質(zhì)侵蝕及損傷反滲透膜，從而提高反滲透膜的使用年限，確保反滲透設(shè)備的高效率運行。最后，加入防垢劑，有效防止膜組件表面結(jié)垢，提高系統(tǒng)的流量及運行效率，并且防垢劑能夠有效地降低清洗次數(shù)，節(jié)約清洗費用。

4 結(jié)論

膜法水處理技術(shù)以其效率高、環(huán)境友好、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點，逐漸成為工業(yè)污水水循環(huán)利用領(lǐng)域的重要技術(shù)。通過膜組件的選擇、運行條件的嚴(yán)格調(diào)控、膜清洗和維護(hù)的精細(xì)化管理，不僅可以顯著提高污水處理效率和質(zhì)量，而且可以有效延長膜組件的使用壽命，降低運行成本。該技術(shù)的推廣應(yīng)用不僅能夠緩解我國水資源短缺問題，也能夠推進(jìn)綠色可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)人與自然和諧共生。未來，隨著膜材料技術(shù)的不斷進(jìn)步和膜處理技術(shù)的不斷創(chuàng)新，膜處理技術(shù)必將在工業(yè)污水資源化利用中發(fā)揮更大的作用，為我國節(jié)水型社會建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

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收稿日期：2024-12-03

作者簡介：祝洪波（1991—），男，江西上饒人，碩士，工程師。研究方向：工業(yè)廢水、生活污水處理、MBR膜工藝、工程勘察設(shè)計。