膜法水处理工艺在生活污水处理中的应用研究

中国市政工程东北设计研究总院有限公司，吉林 长春 130021

城市地区的污水产出量逐年提升，正在给我国的污水处理行业带来新的挑战。生活污水中存在许多难处理、成分较复杂的污染物，还含有大量的磷元素及其化合物，如果不对生活污水进行有效处理就直接排放，必然会造成自然水体富营养化的问题。为此，有关人员对此进行了研究，并取得了一定的成果。膜法水处理工艺正是其中最具有代表性的一种污水处理技术，在生活污水处理中发挥着不可替代的积极作用，能够有效避免生活污水对环境造成破坏。

1 膜法技术与生活污水处理

膜法水处理工艺中的“膜”指的是一种薄凝聚物质，它能够对流体进行分离，起到一个介质性作用，可以将固态物质和液态物质二者分离，达到处理污水的作用，具有突出的渗透性与半渗透性特点。另外，膜法水处理工艺离不开各种分离设备的支持，整体应用效果比较好，还具有处理难度低、自动化处理效率高等一系列优势，在实际应用中得到了广泛的认可和重视。目前比较常见的膜法水处理工艺主要包括微滤、纳滤、反渗透、超滤等处理技术，它们有着截然不同的特点，因此也适用于不同的领域和方向。

从中国水资源分布情况来看，主要存在水资源分布不均匀、东西部失衡严重等特点，东南沿海地区的水资源丰沛，而西北地区、东北地区及华北平原一带的水资源相对紧缺，缺水地区的生活用水比较匮乏。因此，加强生活污水处理、提升水资源的利用率是未来一段时间内必须攻克的重要课题之一。人们的生活与水资源联系密切，无论是日常饮水还是清洁食品都离不开水资源，这也正是生活污水杂质较多且难以处理的原因。生活污水中包含的芳香烃、卤代烃等多种烃类，很难在自然条件下分解，会给自然水体造成不可逆的负面影响，而经过自然水体的大循环，这些污染物又会重新富集到人类体内，给人们的身体健康造成巨大影响。因此，必须尽快采取措施提升生活污水处理效果，通过先进的膜法水处理工艺对污水中的芳香烃、卤代烃等多种烃类进行过滤，使处理后生活污水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准，从根本上提升水资源重复利用的效果，同时还需要确保处理以后的生活污水中的物质不会对自然水系造成严重污染，避免生活污水带来的严重污染问题，进而确保我国经济社会的可持续发展。

2 常见的膜法水处理工艺在生活污水深度处理中的应用

膜法水处理工艺是各种高新科技不断发展的产物，在生活污水处理过程中扮演着极为重要的角色，特别是在具体应用中，膜法水处理工艺包含的各种处理技术往往能够适应多种生活污水处理的需求。工作人员可根据生活污水处理标准、生活污水污染程度等，选择合理的膜法水处理工艺，保证生活污水的最终处理效果。

2.1 微孔过滤技术的应用

微孔过滤技术是较为基础性的膜法水处理工艺，其作用在于高效拦截直径较大的物质，从而让水和污染物能够顺利地分离开来，属于传统过滤技术的更新换代，孔径比较小、直径大于孔径的污染物都会被拦截分离。在选用微孔过滤技术时，应考虑污染物的相关参数，合理选择过滤膜型号，并调整好微孔滤膜两侧的压力差，既要为水体流动提供充足的动力，又要避免压力差过大造成的微孔滤膜破裂问题，从而确保微孔过滤技术的性价比。这种过滤技术在生活污水处理中的应用比较多，微孔陶瓷就是其中具有代表性的一种。相对于普通的微孔滤膜，微孔陶瓷显然具有更突出的稳定性，能适应更加复杂的使用条件且使用时间比较长，能够对油分、蛋白质、脂肪分子等进行有效分离，保证生活污水的处理效果。

2.2 反渗透技术的应用

反渗透技术有别于传统渗透过滤技术，其过滤动力同样来自过滤膜两侧的压力差。然而反渗透技术的压力来自外部加压，从而在抵消过滤膜两侧原有压力的基础上使溶质停留在高压一侧，从而确保生活污水的处理效果。最开始，反渗透技术主要在海水淡化中发挥作用，后续才被引入生活污水的处理中。经反渗透处理后，生活污水中溶解的污染物，不能溶解的悬浮物、胶体等都能够被分离出去，整体应用效果非常好、处理速度极佳。该技术在欧美国家已经得到了大规模应用，同时也得到了我国业内人士的认可和关注。从反渗透技术出现至今的近30年间，该技术的应用范围在不断拓展，从简单的含油脱脂废水处理到较为复杂的放射性废水和高层建筑废水处理，反渗透技术都发挥了极其关键的作用，特别是在膜蒸馏、液膜、膜生化反应器等逐渐面世的情况下，反渗透技术的应用效果更上一层楼。例如，在日本东京某建筑面积在3万m2以上的高层建筑生活污水处理中，反渗透技术就发挥了一定的作用，大楼排水包括洗手水、洗脸水、厨房水等，这类生活污水属于清洁污水，要求处理效率高、运转流畅、水回收率大、无异味等，反渗透技术恰好能够满足这些要求，并在实际应用中取得了极佳的效果。

2.3 超滤技术的应用

超滤膜的孔径比微孔滤膜更小，让污水在通过大致过滤以后再通过超滤膜进行处理，可保证最终的处理效果。污水在受到外加压力的情况下，会通过超滤膜，而污水中存在的直径比超滤膜孔径大的污染物分子就会被分离出来，从而达到处理生活污水的目标。超滤膜的污水处理过程属于物理性质，因此不能对污水中含有的微生物进行过滤和处理，其属于通水量较大、应用难度比较低的过滤处理技术，目前在日本等国家取得了突出的应用成果，在城市地区生活污水处理中发挥了重要作用。经过超滤膜处理以后的水质比较好，在进行杀菌消毒后就可以用于空调制冷、马桶清洁、绿化灌溉、消防安全等方面，重复应用效果非常好。更重要的是，超滤膜系统的清洁难度非常低，定期进行一次反冲洗，将残留在孔径附近的污染物清洗掉即可保证超滤膜系统的正常使用。

2.4 电渗析技术的应用

电渗析技术是在外加电场影响下、推动阴阳离子定向移动的一种膜法水处理工艺，常见于海水淡化及生活污水处理，其中包含两组膜组件，这是电渗析技术比较明显的一个特点。在生活污水处理过程中，电渗析技术的主要应用对象为木质素。木质素是生活污水中最常见但也比较容易被忽略的污染物，如果不能对其进行有效处理，则可能造成严重的自然水体污染，而利用电渗析技术能够有效分离和处理污水中的木质素，保证生活污水的处理效果。更重要的是，经过电渗析技术处理以后得到的木质素可以直接用于造纸生产，资源将会得到十分有效的再利用，能够在避免造成水体污染的情况下，提升资源重复再利用的效率。

2.5 其他膜法水处理技术

（1）EDI技术。这是一种比较新颖的纯水净化及制备技术，能够实现深度的盐分离，有效改变污水酸碱问题，使处理后的水体符合环境保护标准。实质上，这是一种电渗析技术及离子交换技术的结合产物，通过电渗析膜的合理选用，借助阴阳离子交换作用，以溶液中接入的直流电场为动力，推动阴阳离子定向转移，最终达到深度脱盐的目标。除此之外，电解水反应作用下生成的水还能实现水再生目标，完成纯水再生的任务。这种技术具有设备简单、应用效果好、成本低廉等一系列优势，在生活污水处理中扮演着极为重要的角色。

（2）纳滤分离工艺。纳滤分离工艺也是膜法水处理工艺中比较具有代表性的技术，主要能够对溶液中的污染物进行分离和拦截。利用纳滤分离工艺进行污水处理时，一般需要将压力控制在0.5～1.0MPa，在保证驱动效果的基础上避免过滤膜破损问题。纳滤分离工艺的纳滤膜同样具有选择透过性，能够拦截过滤特定的离子，因此其具有十分突出的过滤效果。一般而言，纳滤分离工艺对二价离子的处理能力比较突出，实验测定其处理效率可高达95%以上，而对一价离子的分离能力则比较有限，一般不超过40%。因此，纳滤分离工艺一般用于地下水、河流等水体的处理，能够有效截留其中的农药等污染物，保证水体的安全性和洁净度。

3 结束语

城市地区排放的生活污水中往往含有大量的污染物质，只有采取措施对其进行处理和过滤，才能保证生活污水的安全排放，才能让水资源循环利用成为现实，真正提高水资源的利用效率，避免造成生态环境污染及水资源浪费。膜法水处理工艺正是有效处理生活污水的重要技术之一，微孔过滤技术、电渗析技术、超滤技术、反渗透技术等都在生活污水处理中发挥着极为重要的作用，能够有效分离木质素、农药、胶体及悬浮物等污染物质。