全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用

于涛

（长春市环境保护研究所吉林长春130000）

全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用

于涛

（长春市环境保护研究所吉林长春130000）

全膜法水处理工艺技术是一种新型水环境处理保护的应用措施，它没有繁琐的操作步骤，却能保证水质的纯净和稳定，在各项工业水系统应用中都有较高的使用效率，下面本文对传统水处理工艺和全膜法水处理工艺分别进行分析，对比全膜法水处理技术的优点，同时对全膜法水处理技术在水环境处理中的应用进行探讨，进一步提高相关工作人员对全膜法水处理工艺技术应用的认识。

全膜法；水处理；工艺；技术；应用

水污染在环境污染中占有重大比例，包括工业污水排放污染、市政污水污染、城市生活用水污染等等。随着我国社会经济的不断发展，对环境污染的治理越来越重视，同时在不断探究对废水循环处理并回收利用的高新技术，这样不仅可以降低废水对环境的污染，同时可以降低水资源的消耗量，提高我国水资源的有效利用率。传统的水处理工艺对污水处理效果不佳，增加了污水处理的困难，一种能够有效、高质处理水环境的技术越来越难得。随着科学技术的不断发展和创新，全膜法水处理工艺技术逐步被广泛应用，它不需要采用酸碱脱盐流程，就可以确保水质的纯净及再次循环利用，下面进行全膜水处理工艺技术的详细分析。

1传统水处理工艺分析

水处理中根据水质差异，可将其分成地下水、地表水和污水，地下水的水质浊度是比较低的，污染程度也降低，水质中含有的微生物或有机污染物等杂质也比较少，所以水质纯度可算洁净，但其硬度会比较高，因此需要进行处理。地表水的水质中污染程度及浊度也比较低，但会出现各类藻类、有机物或微生物等杂质，在水位上涨或水位下降等不同时期，水质都会受到城市污水或工业废水等的严重污染，影响水环境，需要加强工业废水及城市污水的处理。污水的界定非常明显，水质浊度及污染程度比较高，水质中含有的胶体、悬浮物、矿物质及微生物等各类杂质均比较高，其中有工业废水、城市生活污水、受到污染的雨水等，为了加强环境保护，这些污水均需在源头进行水处理。

传统水处理的主要方法是利用活性炭对污水中杂质进行吸附，在通过过滤器对一些胶体、大分子物质进行滤过作用，并将其去除，但对一些微生物、有机杂质的处理没有显著效果，尤其对工业废水等的处理，效果更低，虽然活性炭可利用较强吸附能力进行小分子吸附，但也只能做到部分去除。因此需要一种高效去除水质杂质的技术。

2全膜法水处理工艺技术分析

2.1全膜法水处理工艺介绍

全膜法(IMT)水处理工艺技术是一项新型水处理技术，它是利用超滤、微滤、反渗透和EDI技术等的有效结合，对工业废水及市政污水等污染的水质中的微生物、大分子、矿物质等各种杂质进行去除并深入进行脱盐的一种超高技术，并能通过电渗析结合离子交换技术进行高纯水提取，达到水质完全循环利用的效率，有效改善废水对环境的污染率。也就是说全膜法水处理是一种高效率排污、深度脱盐的一种先进水处理技术和工艺，它不仅能够直接进行锅炉水补给、工艺用水，而且也能满足电子超纯水、循环用水等的高标准和高要求。其中EDI技术的应用最为关键，EDI结合了电渗析技术与离子交换技术，因而在水处理过程中能够起到持续除盐、无酸碱排放污染及操作简便等作用；超滤和反渗透技术的应用则可以进行废水的滤过和回收利用。

全膜法水处理工艺又被叫做第三代水处理技术，主要的工作流程是：先进行膜法预处理（超滤），到反渗透操作，再进行EDI技术处理，最终得到高纯水。膜法预处理中，利用超滤膜的滤过作用对水质进行初步过滤，它替代了传统活性炭或砂滤等介质的过滤作用，在污染严重的水质中，也可将一些大分子组分及悬浮物或胶体等进行去除，有效降低水污染及化学耗氧量等的指标并降低浊度，同时可保证下一步操作的安全性。反渗透操作则利用独特的反渗透膜在压力的促使下进行进一步水质处理操作，将水质中含有的有机物、细菌等杂质去除，同时排除盐类物质，加强水质的纯度。EDI技术的操作是利用通电技术产生的阴阳电极进行高纯水处理的过程，是全膜法水处理技术应用的升级步骤，它可以有效进行电离树脂再生，将水质中的盐分进行反复电离分解，促使得到高纯水，同时不会发生废水的再处理现象，完全替代了酸碱再生的应用，也有效避免了酸碱对水质造成的危害，大大提高了水处理的高效性，有效加强了水环境保护的效率。

2.2全膜法水处理工艺技术特点分析

全膜法水处理工艺中膜分离技术的应用是此技术运行中的重要组成部分，膜分离技术主要包括微滤、超滤和反渗透等几种类型。每种类型的作用都是拦截、过滤，通过拦截将水中的杂质颗粒去除。在水中的应用是利用压力作用，将水中的混合物质作用到膜的一侧，直径较小的物质可以透过纤维孔膜，直径大的物质则会被拦截，然后被筛出。而在这个滤过过程中，滤过的效率与膜的精度及滤膜孔径等有直接联系，一般把能够透过较大孔径的过滤叫做微滤，能够透过较小孔径的过滤叫做超滤，比超滤作用更强的一种滤过作用叫做反渗透或者纳滤。其中微滤的作用是将水中的悬浮物、灰尘或细菌等较大的浊无过滤排除；超滤则将水中的大分子物质、胶体或病毒等滤过排除；反渗透则将超滤后水中的盐排除，这个过程的精细程度是传统过滤不能达到的结果，因为传统的过滤只是通过砂滤或多介质过滤来实现，因而无法达到全膜法水处理技术的效果。对膜技术在全膜法水处理中的应用如下分几点进行具体分析。

2.3膜法预处理

膜法预处理的目的就是通过超滤保证水质的可靠性，超滤就是利用筛孔对水质中含有的微粒、细菌、大分子物质及胶体等进行分离和去除的一个过程，在这个过程中，超滤膜的孔径各不相同，可对不同材质的物质进行过滤，同时它过滤的方式包括外压式和内压式两种，在不同压力的水环境中，均可有效对水中含有的物质进行过滤，超滤膜有较强的抵抗高温、抗酸碱和抗氧化等功能，滤过精度较高，达到0.005μm~0.01μm。过滤膜在不同压力下的水环境中，都可以利用相应的压力作用到达最低压区域，通过孔隙的阻滞将大分子物质挡住，所以对胶体、微生物及悬浮物等各种杂质具有较好的过滤作用，同时过滤膜所占空间较小，易在各种水质条件下操作且操作方便，所以进一步提升了滤过效率，达到预处理的目的。

2.4反渗透

反渗透（RO）是一项膜分离技术，此技术中还包含三个不同的装置，反渗透装置、保安过滤装置和高压泵，反渗透装置在整个全膜法流程中体现了更精密的作用，主要目的就是将水质中溶合的盐类及其他分子去除，实现水质的淡化和洁净。反渗透的实现是利用一定材质的膜和高压泵加压来完成的，反渗透膜的制造技术比较先进，是利用一定材料进行独特的加工而形成的一种半透膜，它的特点就是只准许水分子顺利有效透过，同时阻滞其他分子及盐类。膜分为醋酸纤维素反渗透膜和反渗透复合膜两种，这两种膜都具有较高的脱盐率，其中醋酸纤维素反渗透膜的脱盐率更高，效率可达98%；反渗透复合膜脱盐的效率也可达95%，因此对溶在水质中的各类有机物、矿物质或微生物等杂质有较强的阻滞作用，去除水质中的细菌、盐类、胶体及大分子等物质。保安过滤装置的精密度非常高，保安过滤器的密度在5μm，它可以将大于5μm以上的各种微粒、大分子物质全部过滤出去，还具备滤芯更换功能，确保过滤质量。高压泵装置的存在主要是确保反渗透过程中能够有充足的压力提供，而高压泵则可以实现高压冲水的作用，确保反渗透操作的正常运行及滤过作用。因此，反渗透保证了水质的洁净、安全和无污染性，而且操作比较方便，应用费用合理，所以对水环境污染具有较高的处理作用，起到的确保水质纯净，改善环境污染的效果。

2.5 EDI技术

EDI技术通俗讲叫做“电混床”或“填充床电渗析”，是一种把电渗析技术与离子交换技术相结合应用的高新技术，它的应用不需要酸碱参与，摒弃酸碱对树脂的再生作用，而持续提取高纯水的一种先进技术。可总结成EDI技术就是一种利用电结合离子交换树脂形成填充床进行高纯度水不断生产的技术。EDI技术在全膜水处理流程中的作用显著，是提纯水质的最后一个重要步骤，具有占据空间小、可持续生产和再生、保证水质稳定、操作简便、应用费用低等特点，而且由EDI提纯后的水中没有化学污染及废水出现，加强了对环境的保护，也有效降低了污水再次处理的费用。

EDI技术的应用机制就是将具有改善膜发生极化的树脂充填到模堆，利用电极促使模堆发生电位差，通过离子交换膜吸附作用对源水中盐离子进行吸附和去除。操作中，将直流电连接模堆两侧电极，通电后模堆发生电位差，促使水中的阳离子物质移向发生阴极作用的阳离子交换膜，促使水中的阴离子物质移向产生阳极作用的阴离子交换膜，不同极吸附的阴阳物质聚集，同时利用树脂防止极化作用，升高电阻率将其再次分解进行电离再生作用，形成H+与OH-，从而反复进行水质盐离子聚集和电解，最终电渗析生产高纯水。EDI技术在运行过程中，水电导率可达到0.057us/cm～0.062us/cm，这与纯水电导率的理想探讨值0.055us/cm非常接近，同时EDI技术利用树脂电离再生，持续进行脱盐，生产高纯水，完全不需要酸碱制高纯水的操作，体现了全膜法的先进性。

3全膜法水处理工艺技术的优点

经传统水处理分析及全膜法水处理工艺技术分析，膜分离技术在全膜法水处理中的应用具有除去杂质率高、高效清除水中化学药剂防治再次污染、技术操作自动化、运行简便、占地面积小、与传统水处理费用相差不大、可靠性强等多种优点，可以明显看出全膜法水处理工艺在水处理中应用的优势。

全膜法技术应用的第一步是膜法预处理，其主要利用超滤膜的过滤作用对水质进行过滤，不仅具有操作面积小，可进行自动化操作的优点，而且可在前期将一些漂浮物、大分子物质等进行过滤，进一步降低水的浊度；反渗透则是利用特殊膜进行水质加强渗透作用的一项操作，它利用膜的稳定性、耐热性进行胶体、颗粒、有机物及微生物等污染杂质的祛除，并只允许水分子透过，进一步提高了水质的纯度和净度，同时对水质进行脱盐作用，加强水质浊度的大大降低，透过水的流动性，促使水质大部分得到回收利用，具有较高的安全性和促进水质回收的优点；EDI技术的应用则是全膜法水处理技术中的具有突破性的操作流程，是电渗析与离子交换技术的结合应用步骤，同样是利用膜分离的技术对水质进行处理，不仅可以加强脱盐的效率，改善传统单纯电渗析达不到的高度，又可促使离子交换工作可持续进行的效率，在脱盐过程中不用酸碱进行水质再生，有效降低水酸碱的危害。而且EDI技术的应用具有操作简单、操作面积较小和再生等优点，可利用通电作用进行树脂再生，反复进行脱盐，从而得到高纯水。

总的来说，全膜法水处理技术就是利用超滤膜、反渗透膜及EDI技术进行操作的一种处理水过程，应用中均具有占用空间比较小，工作人员操作比较省力，各种设施费用比较低等优点；其次是全膜法技术具有操作自动化，系统运行具有高低压保护设施，提高系统运行安全性，和大大减少工作人员操作量及人数利用率的优点；再次是全膜法技术具有操作方便，节省时间等优点，由于操作流程从预处理开始，每一步都有相应设备调试，不用进行复杂操作，还可以确保水质的安全与稳定性。同时由于全膜法技术中需经过反渗透和EDI技术的操作，污水能够全部回收，不会有废水或再次处理污水的发生，因而提高了高纯水获得的效率。

4全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用

在工业水污染中，加强水质处理，保护环境的要求越来越高，传统水处理已经不能满足现代工业污水处理的要求。因此逐步推出了全膜法水处理工艺的使用，目前有很多企业应用了此技术，例如半导体生产厂商及电子产品生产企业等，均将全膜法技术应用到了水处理中，有关研究表明，在25℃下水中电阻率均可稳定大于18MΩ。同时各企业在应用超滤到反渗透到EDI技术及超纯水获取的流程中，通过超滤系统的进一步观察，为预防超滤使用中出现断丝或膜污染的情况，添加了NAHSO灭菌剂，以此来杀灭细菌，同时加装了ORP来防御膜的氧化，利用优化设置来提高膜的使用效率。

在反渗透的操作中，这个步骤的使用目的是对各分子杂质进行高效阻滞，膜的利用也非常特殊，材质也是特殊选用的，包括反渗透复合膜和醋酸纤维素材质的反渗透膜，它的细腻度较高，融水性强，可有效预防水质中杂质对其污染，同时可有效透过水分子，在利用高压泵变频器的作用下进行加压工作，有效防止单纯高压泵的直接冲击力，所以对矿物质及微生物等杂质具有较高的处理作用，反渗透是全膜水处理工艺中比较核心的一个流程，对膜的保护是非常重要的，因此企业在这个过程中还使用了阻垢剂，目的是将镁及钙等不溶于水的物质进行阻滞促使其结合形成污垢，便于反渗透作用。同时企业在全膜法反渗透中还利用了双极反渗透，进一步加强了水质的纯度，提高对环境的保护效率。双极反渗透采用的是低压复合膜，它的使用寿命比较长，可在五年以上，而且利用率仍能达到97%以上，这种膜的抗污染性能更强，对脱盐的作用更好。

在EDI技术的应用中，利用电极作用，结合离子交换技术，对树脂进行再生作用，反复对水质进行电解脱盐，所以提高了水质的高纯性，同时企业为了进一步提升水质，确保其安全性，还加用了抛光床的步骤，可将水质中含有的浓度非常低的离子排除，进一步精炼EDI技术的操作，从而获取高纯水。抛光床的使用是不可再生的，每年可定期更换一次，它的作用就是加强微粒的释放，从而弥补树脂再生达不到的要求，更进一步提纯水质。而在锅炉补给水的工艺中，传统的过滤净化是先进行混凝澄清，再通过砂滤进行过滤较大悬浮物，之后利用交换技术去除水中的盐，这个过程的实施不仅形成了二次酸碱再生，出现较多酸碱污水需要再次排放，而且操作过程比较复杂，从而影响了水处理的效率，造成环境的再次污染，同时还具有较强的水处理不稳定性。

而采用了全膜法水处理技术，它利用超滤、反渗透和EDI技术，利用膜的透过作用将98%以上的各种离子物质去除，高度净化水质，再利用EDI技术代替传统混床提纯技术，高效获得纯水，此过程无酸碱污水形成，有效实现了锅炉补给水的应用，EDI是一种新的技术，与超滤、反渗透结合应用在全膜法水处理技术中，起到一种物理净化水质的作用。全膜法水处理工艺技术不断研发并优化操作流程、提高水处理技术，目的就是提高水质处理的精度，加强对水环境污染的处理，提升对环境的保护。

5结语

全膜法水处理工艺技术是超滤、反渗透和EDI技术的合成技术，不仅可以加强水质的滤过、脱盐及持续净化作用，保证水质的可靠性，而且操作简单、方便，处理中没有酸碱废液的排出，对水质的淡化、纯度都较高，具有全部回收利用的效率，将其利用到水处理中是必然的，它可以有效促进水质的纯度，对环境保护起到一定的高效性，应广泛应用于不同领域的水处理中，从整体上提高国家对环境保护的效率。

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