浅析膜分离技术在水处理工作中的运用

符 鹏

随着我国工业的发展，废水处理成为广泛关注的问题，废水不经处理对外排放，会污染地下水、河水、海水，导致环境恶化，若人饮用被污染的水，对身体健康将带来不良影响。水处理工艺中，膜分离技术的应用能够极大地分离出水中的污染物质，进而对这些物质进行回收利用，治理污染的同时提升企业经济效益。因此，对膜分离技术在水处理工作中的应用进行分析，意义深远。

1 膜分离技术的应用原理

膜分离技术主要是在混合物当中，针对不同气体或者液体进行组分，膜能够选择渗透，对不同物质的渗透作用存在差异，膜分离技术能够借助膜，选择性渗透不同物质，其推动力是外界的能量、化学位差。针对多组分混合气体和液体进行分离，进行进一步分级、提纯，在污水处理、食品、能源、医药等产业中得到广泛应用，在长期应用中也得到了迅速发展。图1为膜分离技术在某工业废水处理工作中的应用示意图。

图1 膜分离技术在某工业废水处理工作中的应用示意图

2 膜分离技术特点

膜分离技术属于一种新型的分离净化方法，与传统的分离技术相比，该技术原理相对简单，能耗相对较低，不会产生二次污染，有较好的分离和净化效果。膜分离技术功能较多，能够对气体、液体混合物进行分离、浓缩等，但其具体操作过程十分简单，且处理效果好。同时，该技术具有较高的清洁环保性，对液体进行过滤的过程也十分简单，比较容易控制。因此，膜分离技术被广泛地应用在工业食品行业，对该项技术的应用，一方面能够促使企业获得较大的经济效益，另一方面对于全社会具有较好的环保效益。膜分离技术在当前分离科学当中，逐渐发展成首屈一指的重要技术，获得了较高的评价，也越来越受到专业人士的重视。

3 膜分离技术在水处理中的应用

3.1 海水淡化

海水淡化处理过程中，人们主要使用的是膜分离技术，如反渗透、电渗析及膜分离等综合方式。

其中，反渗透技术在开发早期，主要目的就是对海水进行淡化，该项技术海水淡化应用实例中，出水水质较好，优于一般自来水水质。膜分离技术在海水淡化领域中的应用已经发展的比较成熟。在我国，第一套在沙漠地区建设的苦咸水淡化均采用电渗析技术[1]。当前，RO技术得到迅猛发展，这项技术的反渗透能耗相对较低，促使电渗析技术逐渐被取代。海水淡化过程中，使用纳滤膜材料，能够促使水质软化，降低总溶解固体的浓度，进一步去除色度以及有机物。纳滤膜在低压情况下，存在较高的通量，能够有效区分一、二价离子，在相应的浓水中，可以适当地保存有用水分，其实际能耗以及运行成本均比反渗透膜低。

将膜分离技术应用到海水淡化过程当中，能够有效提升海水的脱盐率，研究表明，海水淡化过程中通过应用膜分离技术，其脱盐率能够得到99.60%。近年，反渗透技术的出现，使得海水淡化成本不断下降，反渗透已经逐渐成为利用海水制取饮用水的最佳途径。另外，蒸馏膜技术的推进，使得小型海水淡化效果不断提升，小型海水中的离子与胶体等不容易发挥的组分，包括无法直接扩散透过膜的组分，能够实现100%的截留。

3.2 工业废水的处理

3.2.1 电镀废水处理

从20世纪70年代，反渗透膜已开始应用于电镀废水处理，之后，伴随着科学技术的迅速发展，反渗透膜逐渐大规模的应用于电镀废水的处理。反渗透膜能够对含有锌、镍、铬、铜等单一或混合重金属废水进行处理。鉴于反渗透膜具有较高截留率，可以将废水中存在的多数污染离子进行截留，从而获得较干净的出水，最终实现水资源循环利用。废水进行处理时，人们经常将反渗透工艺与纳滤、沉降、超滤、添加剂等其他工艺进行结合使用。例如，有学者将含有铜和镍离子的废水添加了Na2EDTA，之后采用反渗透膜进行分离，最终使水体中的铜和镍去除99.5%。

3.2.2 印染废水处理

在印染行业，其生产废水色度较高、水量较大，其中含有大量的生物毒性物质以及重金属元素[2]。如果将这些水直接排放，则会产生严重的环境污染。有学者在试验过程中，对印染水进行处理，使用纳滤膜，低压力情况下，可以获得较高的通量，能够较好的抗污染。虽然反渗透和纳滤膜的使用，对于一价离子去除率较低，但是两种膜对于镁和钙等工业循环回用水，离子去除率效果较好。某工业印染用水膜分离技术应用流程图如图2所示。

图2 某工业印染用水膜分离技术应用流程图

针对反渗透和纳滤膜进行分析，两种膜成本分别为1.82元/m3和1.53元/m3，对比得到纳滤膜处理成本相对较低。此外，将活性炭吸附、臭氧处理以及纳滤膜等工艺应用于纺织工厂废水处理，对比发现纳滤膜处理效果突出。因此，纺织印染用水处理推荐使用纳滤工艺，兼具较高的经济效益和较好的处理效果。

3.2.3 食品加工废水处理

食品加工行业所产生的废水通常含有较高浓度的蛋白质、糖类等有机物。食品加工废水处理的主要目的是对其中的有机物进行充分利用。本研究使用微滤膜以及纳滤膜对黄姜废水进行处理，从废水中提取出纯度85%～90%的葡萄糖溶液的同时废水中的COD从82000mg/L下降到4000mg/L，对其进行进一步生化处理后，废水可达到排放标准。与反渗透膜进行对比，大多数物质都有较高的截留率，纳滤膜可以通过一价盐，能够在一定程度上促使食品加工废水中的有机物和盐分相互分离。此外，相关学者使用了纳滤膜对林可霉素废水进行处理，实验结果表明对500mol/L中存在的氧化钠溶液托出率达到70%～80%[3]。

3.2.4 化工废水处理

若化工废水不经过处理直接排放，将对环境造成严重影响，同时浪费大量资源。在某地钼酸铵生产改造项目中，借助纳滤以及反渗率渗透联合技术处理钼酸铵废水，废水当中的钼离子回收率达到96%以上，回收利用钼离子的同时有效净化了废水。

膜分离技术自身就是绿色无污染的，适用于不同工业废水特定组成，同时结合相应的预处理方式，对有用物质进行回收，进而达到废水净化和资源回收利用的双重效果。

另外，在饮用水处理过程当中，膜分离技术也取得了较好的应用效果，由于我国居民生活水平的日渐提升，人们对日常饮用水的要求不断提高，与传统的处理工艺相比较而言，膜分离技术能够更好地提高饮用水的净化效果，保证饮用水中的悬浮物、细菌与病毒得到更好去除。常用的膜处理技术主要有微滤、超滤与纳滤等水处理方法，不但能够将饮用水中的微米级颗粒全部去除，而且有效去除没有达到微米级颗粒的部分杂质，将饮用水中的无机物、农药与溶解气体等杂质合理去除，从而保证饮用水的水质不断提升。

4 结语

总言之，废水处理能够减少废水排放对环境的污染，各行各业均需要高度重视废水的处理工作。膜分离技术不仅能对废水进行处理，回收利用有用物质，还能淡化海水，从海水中提取出碱性物质用于工业生产，改善海水水质，该技术应用前景广阔。因此，相关技术人员应当对膜分离技术进行全面深入分析，将其进一步应用于水处理工作中。