膜处理技术在水处理中的应用

郑振林

三达膜环境技术股份有限公司 福建厦门 361022

摘要：在社会工业不断发展的同时，我国的水污染现象也是日益严重，特别是人们越来越关注到饮用水的水质问题。

关键词：膜处理；给水；废水；水质指标

前言：膜处理主要是在某种推动力的作用下，利用特定膜的透过性分离水中的离子、分子、杂质的新技术。膜工艺主要应用于水的除盐、物料分离以及一些特殊领域。下面主要对水处理中的膜处理技术应用进行简要的分析探讨。

一、膜技术的概述

过去膜处理技术在净水处理领域主要应用于工业上纯水、超纯水的制取，膜技术能够解决传统工艺中很难处理的问题，但是随着膜工艺的发展，凭着膜工艺的低成本、运行管理也比较简单的优势，已逐步被运用到生活饮用水的领域，尤其是在国外已建成了很大规模的生活饮用水处理系统。膜技术指的主要是将选择性的多孔薄膜作为分离的介质，让分离出的溶液依靠某种推力穿过膜，低分子的溶质通过膜，而截留大分子的溶质，以此分离出溶液里分子量不相同的物质，进而实现分离、纯化、浓缩的目标。当前，膜技术被大家公认为是最具发展潜力的科学技术之一。近年以来，相关的膜电势、扩散定理、膜渗析以及渗透压原理等理论的研究与分析为膜技术的发展奠定了非常坚实的基础，而科学技术的迅速发展更是促进了膜技术的实际应用。随着膜技术的日渐成熟，其应用范围也更为广泛，生物、环境、化工、生物、食品等许多行业都有膜技术的运用。

二、膜技术的分类

1、反渗透膜技术：反渗透过程，顾名思义就是指渗透过程的反过程，其推动力是压力差，也就是经过在待分离液一旁加入高于渗透压的压力，以便使原液里的溶剂被挤压到半透膜的另外一侧。该项技术的主要特点包括膜选择性高、操作简便、不污染、易维修、结构紧凑、无相变、能耗低等。

2、微滤膜技术：微滤膜将静压差作为推动力，通过筛网状的过滤介质膜进行筛分、分离。微滤膜是一种多孔的、表面均匀的薄膜，其特点包括过滤的精度高、过滤的速度快、膜孔径均一、吸附量少、无介质脱落等等，广泛地应用于去除细菌或微粒、食品及制药行业中进行除菌与净化、去除半导体行业中超纯水支配过程的颗粒、生物技术发酵液中制品的浓缩和分离等。

3、超滤膜技术：这是一种将压差作为驱动力，通过超滤膜高精度的截留性能分离固液或者对不同分子量的物质进行分级的膜技术。其主要的技术特点包括：可以同时对大分子或者胶体物质进行浓缩与分离。此项技术同反渗透相比较，其具有能耗低、操作压力低、设备投资与运行费用低、无相变、膜选择性高等优点，因此该技术广泛应用于生物技术、工业废水处理、食品、医药以及超纯水制备等各个领域。

4、渗透蒸发膜技术：渗透蒸发，是一种由压力驱动进行膜分离的过程，它主要利用液体内两种组分在膜里的扩散系数和溶解度间的差别，经过渗透和蒸发，实现分离的过程，该技术的设备投资与运行费用是相对较低的。虽然近年对渗透蒸发技术的研发进展较快，但其单独应用的经济性并不高。

三、膜技术处理的特点分析

膜技术的特点是能提供稳定可靠的水质，占地少、运行操作完全自动化。在以压力为推动力的膜分离技术中，RO（逆渗透或者反渗透）运行压力高，能耗大，而且由于RO膜良好的截留性能，能将大多数无机离子（包括对人体有益的离子）从水中去除，长期应用这种水会影响人体健康，因此不宜作为饮用水厂的处理工艺。NF膜（纳滤膜）对总盐类的去除率在50%～70%左右，对二价离子如钙、镁的去除率特别高，在净水处理中适用于硬度和有机物高且浊度低的原水（进水要求几乎不含浊度），故仅适用于地下水处理。如用于地面水处理，则必须要有常规处理甚至UF-IIMF（超滤膜）作为预处理。UF和MF运行压力低，不仅适于处理地下水，也适于处理地面水。由于膜技术是一种绝对的物理过滤作用，因此可根据原水水质和被处理后的水质指标，将其广泛地应用于各种原水的处理。

（1）有机物含量低的地下水或地表水的澄清和消毒

（2）去除低浊度水中的有机物。

（3）轻微浊度水的色度去除。

（4）水的软化。

（5）严重有机污染水的去除。

根据原水中有机物的含量，可选择不同的膜，并根据需要在处理程序上做合理的组合。通过大量的实例可以看出膜技术适应各种水源的处理。对于常规工艺难以处理或处理效果不够满意的水源，用膜处理可以达到人们预想的水质效果。膜技术在净水处理中具有广阔的应用前景。就目前情况而言，膜处理工艺比较适合于小型水厂。调查显示当处理水量小于20000m3/d时，膜处理费用低于传统处理工艺[1]。

四、膜处理工艺系统的流程

五、膜技术在水处理中的应用

1、在给水处理方面的应用

在法国、美国等西方发达国家中，已经有越来越多的人在饮用运用膜技术所生产的饮用水了。尤其是对于淡水资源较为匮乏的地区，将处理后的污水、海水或者苦碱水作为直接性或間接性的饮用水源，已经成为有效拓展水资源供应量的重要方法之一，比如：巴黎于1993年在郊区就建成一个纳滤净水厂，使用经传统处理的地表水来出产饮用水，这些地表水由三级纳滤处理系统进行加工，能够有效地去除内含的杀虫剂与THAs前体[2]。而对于使用污水生产高质量饮用水的膜净水处理技术来说，当属美国丹佛市的膜技术水处理厂的成效最佳，该系统的反渗透装置具有去除有机污染物与总溶解性固体的重要作用。

2、在废水处理方面的应用

膜技术的研究与应用几乎能够涉及废水处理的每个领域，主要包括造纸、化工、食品或机械加工等领域的废水处理中。当前，随着污染的加剧与水资源的匮乏，公众对于水资源的再利用与深度处理的呼声不断增高，如何最有效地回收与利用现存的水资源已经成为我们需要重视的焦点问题，而废水作为一种水资源也日益受到公众的认可。同时，膜技术在处理废水方面的发展也要不断走向综合化、全面化，不断研发新型的膜技术过程，比如：渗透汽化、仿生膜以及生物膜等。以上这些工作不仅能够有效地回收与利用水资源，更能推进废水处理的不断实现深度化，具有非常重要的社会效益、环境效益以及经济效益。

3、在特殊领域水处理方面的应用

运用膜技术方法处理放射性废水，该项研究最终开始于20世纪的60年代初，其最先采用的是电渗析技术，现在又开发出了超滤与反渗透等新技术，这些技术在国内外许多工程中都有运用[3]。另外，膜技术方法在处理垃圾填埋的渗滤液、含锌废水等特殊地废水处理领域中也获得了有效地应用。

结束语

在社会经济不断发展的同时，人们对水资源的需求量也日益增大，对水质的要求也是越来越高。然而，在水资源日益匮乏的现在，将膜技术应用于水处理中就显得更为重要，以促使适应社会经济发展及人们的需求。

参考文献：

[1]张安辉；游海平；超滤膜技术在水处理领域中的应用及前景[J]；化工进展；2010（2）

[2]赵文蓓；赵文蕾；膜分离技术在水处理中的应用与发展[J]；黑龙江水利科技；2011（6）

[3]胡士英；赵得地；董晓微；膜技术在水处理中的应用[J]；新技术新工艺；2010（5）