膜处理技术在污水处理中的应用

2018-01-21李芳

中国资源综合利用 2017年12期

李芳

（南京公用水务有限公司，南京 210000）

近年来，城市人口不断增多，这既为城市的发展带来机遇，又为城市管理和发展带来一定压力。尤其是污水处理，需要得到重视。膜处理技术为污水处理做出巨大贡献，虽然我国研究了该技术的具体应用，但是其在应用过程中仍存在一定问题，使得市政污水处理效果受到一定影响。

1 膜处理技术概念及原理

1.1 概念

膜处理技术是一类技术的总称，其具备巨大潜力，具有较强的实用性。近几年，这项技术逐渐在世界范围内得到广泛关注和应用。膜处理技术包括渗透、纳滤、超滤、微滤以及电除盐等技术，在应用这些技术时，人们不需要添加酸、碱，操作十分方便，出水水质较好，技术性能较为稳定。其核心是一种存在选择性半透性质的薄膜，即反渗透膜，施加外在压力，能够促使水溶液中存在的水分以及一些组分选择性透过，实现纯化和分离等目的。这种膜的应用，促使和水处理相关的反渗透、微滤、超滤、纳滤和电除盐等技术处理目的得以实现。当下，在我国北方和南方沿海地带，膜处理技术得到广泛应用，这不仅有助于解决缺水问题，还可以为电厂节约大量成本。

1.2 原理

膜处理技术应用过筛的方式，分离混合物中的物质，而这些混合物的质量、体积、形态等均存在不同之处，薄膜正是利用这一特征，实现分离工作[1]。由于溶解的速度存在差异，混合物中不同化学成分可以被分解。和传统的分离技术相比，膜处理技术设备的体积较小，结构简单，操作方便。膜处理技术能够分离分子量中成百上千的物质，能够在常温条件下操作，防止出现“相”的改变，具有环保节能和低成本、低能耗的优势。

2 膜处理技术在污水处理中的应用

2.1 普通污水的处理

膜处理技术和生物处理技术存在较大的差异，对温度等条件有严格的要求。在污水处理中，该技术具有较大的潜力。膜处理技术的应用价值主要体现在污水处理和中水回用上，近几年在世界范围内有不少成功的案例。

2.2 含油污水的处理

石油开采可能会产生大量污水，这些污水的含油量可达100～1 000 mg/L。人们需要对其进行科学合理的处理，但是其处理成本较高，处理效率较低，目前难以实现预期效果。研究发现，UF和MF的中空纤维是一种膜处理介质，使用中空纤维UF对含油污水进行处理，可以有效降低污水中的油含量。但是，这种中空纤维UF处理效率较低，水质不稳定，膜本身易被污染。

2.3 印染污水的处理

纺织以及印染工厂排出的污水含有较高的盐分，其化学需氧量和色度较高，所以人们不能使用生物化学方式处理这类污水。使用传统处理工艺以及活性污泥方式、沉降方式，很难将水质处理到可排放标准。即便使用膜处理技术中的超滤技术，也很难将小分子污染物去除。因此，技术人员应首先使用活性污泥等生物降解方式，然后再使用纳滤技术。这样可以使处理后的印染污水达到回用水质标准，其水质各方面指标和地下水指标相近。这种处理方式可以实现80%～90%的污水回收利用。

2.4 饮用水的处理

自来水厂一般采用絮凝沉淀、过滤和加滤等方式处理进水，处理后，水质可以达到饮用水标准，但是自来水在长期运输中容易滋生细菌和病毒，当水管被锈蚀后，铁锈还会进入自来水中[2]。自来水当中添加氯，其自身就有可能会转化成卤乙酸等致畸物质。在这种情况下，技术人员一定要对其进行科学处理。净水器中存在纤维棉、活性炭等基本水处理介质，同时也有陶瓷膜、纤维膜、离子交换树脂和杀菌装置等，可以有效去除饮用水中的污染物和细菌病毒等。例如，自来水厂可以使用PVDF滤膜制作的净水器，这种净水器具有较为稳定的净水性能，使用寿命较长，处理效率较高，能够有效处理污染物和水中异味。

3 案例分析

某污水处理厂由当地建设局组织建设而成，该厂采用膜处理技术处理污水。该污水处理厂的建设规模为2.0万t/d，其设计出水已经达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》。2015年，该污水处理厂采用膜处理技术对某电厂污水进行处理，该电厂原水水质各项指标如表1所示。

表1 原水水质各项指标

该污水处理厂使用膜处理技术，将活性污泥法和生物膜法进行有机结合，同时使用较为独特的构筑结构，促使载体和污泥当中微生物的循环更加方便，将其体积控制在20%～30%，利用直径5～10 mm的废轮胎颗粒，对其进行填充，这一载体的比面积要比国内常规载体比面积大，其弹性较高，具有较强的耐磨性以及化学稳定性。因为其密度较小，所以流动床消耗的能量不高。在相应的混合液中，微生物以及生物膜微生物将污染物质共同分解，促使BOD的处理量高达4.0～20 kg/m3/d，和活性污泥处理法相比，其处理量能够达到10倍。这一成套设备处理效率较高，并且结构相对紧凑。表2为该污水处理厂的污水设计参数。

表2 该污水处理厂污水设计参数

采用以上方式进行污水处理，所用时间较短，占地面积不大，因为在生物反应池内，混合液中的微生物污泥以及载体表面生物膜通常可以达到8 000 mg/L。其处理效率较高，结构相对紧凑，使得生物反应池的占地面积仅为传统活性污泥法的1/8～1/4[3]。

一般而言，污水处理厂无需对污水进行预处理，可以容许进水悬浮固体浓度达到5 000 mg/L，容许浓度则可以达到50 mg/L。生物反应池内存在好氧、厌氧以及兼氧微生物，这些微生物可以分解有机物，进一步提高处理效率，同时具有较好的耐负荷冲击性能[4]。对污水进行预处理后，人们可以使用多介质过滤器去除原有水质中的杂质，然后使用超滤装置去除污水中的有机物杂质，保障进入反渗装置中水的水蚀度。