我国污水膜处理的新进展

2018-01-21陈杰

吉林农业 2018年1期

摘要：污水膜处理技术以及自然高效的特点成为目前国内污水处理的主要发展方向。本文介绍了具有代表性的污水膜处理法以及新兴膜处理技术，综述了近两年国内在研究膜处理污水过程中的一些新技术，主要包括膜组件、新型膜技术和膜清洗等。

关键词：污水处理；膜生物反应器；膜清洗

中图分类号： X703 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.01.057

随着社会的发展，我国工农业排污、生活排污等造成的水污染问题日益严重。1997年我国被污染河流达到42.7%；2008年七大水系中不适合饮用水源河段接近40%；城市地下水中约50%受到污染；2015年有78%的地下水受到污染。湖泊、水库水体富营养化程度加剧，污水处理技术随之成为资源环保的头等大事。

近年来我国污水处理技术取得了跨越式发展，尤其是各种膜技术在污水处理中得以应用，且成效明显。但因一些技术问题未能得到彻底解决，例如膜易污染、膜孔易堵塞，造成应用膜技术处理各类污水的成本较高，污水处理效率低、通水量下降，膜的使用周期缩短进而增加运行成本，因此需要找寻高效并且安全的膜清洗方法，在高效恢复膜效率的同时又能将清洗过程对膜的损伤降到最低。

本文就近年国内在膜组件方面的一些研究成果进行总结，在膜组件方面的研究主要集中在传统膜的改性和新型膜的使用及膜清洗上。

1传统膜的改性研究

传统膜亲水性差、抗污能力弱，尤其是对含油污水处理，性能不理想。

冯群等[1]将对聚偏氟乙烯（PVDF）中的空纤维膜经纳米ZrO2改性后，可明显改善PVDF膜的亲水性，提高抗污能力，改性膜在膜通量、阻力方面表现出更好的性能。王镭等[2]用臭氧活化接枝法对聚偏氟乙烯（PVDF）膜进行丙烯酸侧链改性，可将含油污水浓度由108 g·L-1浓缩到390 g·L-1，截留达到85%。柴俪洪等[3]发现同质增强型聚间苯二甲酰间苯二胺（PMIA）中空纤维超滤膜在处理城市生活污水过程中表现出较高的性能，对COD、NH4+-N、TP去除率达到97.78%、96.71%、49.81%，经化学清洗后的膜表面元素接近原膜。陈文娟等[4]设计了聚乙烯亚胺-聚氧乙烯-聚氧丙烯（PEI-PEO-PPO）和聚乙烯亚胺-聚氧丙烯-聚氧乙烯（PEI-PPO-PEO）改性的聚醚砜膜（PES），該膜具有良好的抗污染性能。与未改性膜相比，通量衰减率从40.8%降至31.3%；经过简单水清洗后通量恢复率从42.3%增至99.5%。

贺敏岚等[5]发现以聚磷腈为骨架，引入全氟磺酸基团构建阳离子交换膜，将其置于电渗析装置中，用以处理高含氮污水，得到较好的处理结果，原因是聚磷腈具有较高的热力学和化学稳定性。经该膜处理，废水氨氮浓度从3955 mg·L-1降低到105 mg·L-1，下降率达到97.3%。

2新型膜技术

对比研究发现，在动态膜生物反应器（DMBR）中以尼龙网附加支撑材料（1厘米孔径的钢丝网）的膜组件，比单纯的由不锈钢网或尼龙网构成的膜组件，在物理清洗后具有更高的稳定通量（80-105 L·m-2·h-1）和运行持续时间（3天）[6]。

娄莉华等[7]采用静电纺丝法制备聚丙烯腈（PAN）纳米纤维膜，采用平板硫化热黏合可有效提高纳米纤维膜的强力，同时对于乳化油的截留率可达98.56%。该种新膜技术在含油污水处理上具有巨大应用潜力。将沸石应用到滴滤和渗滤技术中，郭俊元等[8]设计了沸石生物滴滤器，该污水处理器可以实现生物降解有机物和生物除磷，处理后水质达到GB18918-2002一级排放标准。该技术预计可广泛用于农村生活污水处理。

有学者尝试利用小颤藻、水华鱼腥藻、斜生栅藻在立体弹性聚氟乙烯上构建藻类膜，对生活污水进行二级处理，结果表明，三种藻类膜均可有效去除污水中的N、P污染物，对其他有机机物也有较好的去除效果[9]。谢艳艳等[10]将不锈钢膜、搪瓷膜直接放置于高效藻类塘系统用于城市污水处理厂尾水深度净化，结果表明出水水质可达II类或III类标准。

膜生物反应器（MBR）的研究中，一种在自生动态膜生物反应器中增加固定化微生物小球方法正在被实践，该法可利用微生物小球冲洗膜。此法既能提高膜通量，又能增加反应器内微生物含量，同时降低运行成本[11]。

此外，正渗透膜技术也被应用到污水处理中。正渗透膜技术是利用原料液和驱动液之间的渗透压差，使原料液中大量的溶质被截留，不需要外加压力，具有能耗低、分离效果好，膜污染可逆、设备简单等优点，具有广泛的应用前景，除在海水淡化、饮用水制备领域外，在废水处理方面也得到应用[12]。

3 MBR膜清洗

MBR膜易污染，并且随着污染物组成不同，MBR膜清洗剂类型和清洗方案也不同。李秀芬等[13]尝试用先2%草酸后再用0.3%次氯酸钠清洗处理过污水的MBR膜，得到良好的效果，膜通量和平均孔径得到较好恢复，膜表面元素组成与新模基本一致。PVDF膜易污染，清洗成本高，卢锦杰[14]等尝试用NaOH溶液和表面活性剂清洗处理过油轮污水的PVDF膜，结果表明，使用NaOH溶液清洗，膜通量可恢复到98.4%。

4结语

尽管国内污水技术取得了快速发展，很多新兴技术的应用进一步提高了污水处理的效率和效果，但是我国每日需处理的污水量与日俱增，水污染状况依然非常严峻。同时随着新型技术的使用，例如油业、矿业等的污水组成也在发生改变，污水处理的难度加大，因此，需要社会各界投入更大的人力、物力来解决这些现实问题。

参考文献

[1]冯群，鲍建国，谢雄，等.纳米二氧化锆改性膜生物反应器处理生活污水的试验研究[J].环境污染与防治，2016，38（10）：67-71，78.endprint

[2]王镭，曹兵，张盼，等.用于高浓度含油污水处理的亲水改性聚偏氟乙烯膜[J].高分子材料科学与工程，2016，23（11）：109-113.

[3]柴俪洪，肖长发，权全，等.同质增强型PMIA中空纤维膜污染及其MBR工艺处理城市生物污水[J].化工学报，2016，67（09）：3954-3964.

[4]陈文娟，檀国荣，张健，等.抗污染PES超滤膜含油污水深度处理实验研究[J].膜科学与技术，2016，36（05）：106-110，115.

[5]贺敏岚，李伟，张瑞红.一种新型聚磷腈离子交换膜制备与污水处理应用研究[J].化工新型材料，2017，45（09）：242-243.

[6]孙琪媛，胡以松，王晓昌.膜基材对DMBR运行过程及污水处理性能的影响[J].中国给水排水，2016，32（13）：21-25.

[7]娄莉华，张弘楠，覃小红.静电纺PAN纳米纤维膜强力对含油污水过滤性能的影响[J].东华大学学报（自然科学版），2016，42（05）：654-662，688.

[8]郭俊元，周明杰，甘鹏飞，等.沸石生物滴滤器处理分散式生活污水的性能及生物膜特征[J].中国环境科学，2016，36（12）：3601-3609.

[9]邓芳，赵磊.不同藻类膜对城市污水深度净化的效果研究[J].资源节约与环保，2016（06）：70-71.