现代化膜分离技术在环境工程中的应用策略

苏 醒

（河北十环环境评价服务有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

就目前的环境工程来看，应用在其水处理工作中的膜分离技术主要包括微滤技术、超滤技术、纳滤技术、反渗透技术、渗透汽化技术、液膜分离技术以及集成膜技术等。而在含有污水的处理中，最常用的一项膜分离技术就是有机金属超滤膜处理技术，此种超滤膜是将有机金属材料作为基础开发出的微孔膜结构，其膜孔分布比较集中，孔径在5 nm 左右，孔隙率可达到传统高分子膜孔隙率的3～4 倍，膜通量较高。相比较传统的高分子膜而言，有机金属膜的亲水疏油特点更加显著。因此，在现代环境工程中，有机金属膜分离技术已经在含油污水处理中得到了广泛应用。

1 现代环境工程中的膜分离技术应用试验

1.1 试验用水与主要装置

本次环境工程含油污水膜分离处理中，选择的含油污水来自于某炼化企业中的污水均质罐，此含油污水中含有高浓度的石油类污染物以及悬浮物，且具有较大的水质波动性，如果处理不佳，便会对周边环境造成严重污染。表1 为本次试验中所选的含油污水水质情况：

表1 本次试验中所选的含油污水水质情况

对于该含油污水的膜分离处理，本次试验中，选择的主要试验设备包括以下几种：

1）袋式过滤器1 台，其过滤精度是300 μm，流量是10 m3/h，耐压强度为1 MPa，耐温值为90 ℃；

2）电加热器1 台，其功率是20 kW；

3）电磁式隔膜加药泵1 台，其压力是1.2 MPa，流量是1.5 L/h，功率是0.25 kW；

4）加药箱1 台，其容积是20L；

5）有机金属卷式超滤膜2 支，其型号是PolyCern Titan-UF-70-40-8040，有效面积是23.6 m2，膜卷长度是101.6 cm，膜卷直径是20.3 cm，孔径是5 nm；

6）超滤供水泵1 台，其功率是3 kW，扬程是60m，流量是8 m3/h；

7）超滤循环泵1 台，其功率是7.5 kW，扬程是30 m，流量是5 m3/h；

8）超滤反洗水泵1 台，其功率是0.55 kW，扬程是15 m，流量是5 m3/h；

9）排泥泵1 台，其功率是0.55 kW，扬程是15 m，流量是5 m3/h；

10）一体化产水/反洗水箱1 台，其底部为锥形，和油水分离箱设置为一体；

11）一体化废水箱1 台，和油水分离箱设置为一体；

12）油水分离器1 台，其沉淀区域面积在2.5 m2以上，流量为8 m3/h。

1.2 膜分离技术应用流程

在通过有机金属膜分离技术进行含油污水处理的过程中，其主要的应用流程如下：

1）让含油污水自行流入到隔油池内，重力作用会使存在密度差异的固体渣、含油污水以及非乳化油相分离，其中的固体渣将沉淀到池底，油相将上浮到水面，水相则会溢流到池外；

2）通过泵将隔油池中分离的水相泵送到袋式过滤器内，使其中粒径超过300 μm 的固体悬浮物被滤除；

3）通过泵将袋式过滤器过滤的含油污水泵送到有机金属膜过滤器内，将其中的固体悬浮物以及石油类物质去除。其主要的过滤方法是错流过滤法，进入到过滤器中的一部分水会在过滤之后转变为产水输出，剩余的一部分水会在进水一侧循环流动，并与膜平行，其中的浓水将会再一次返回到隔油池中[1]；

4）经过一段时间的连续过滤处理后，再实施有机金属膜的反洗，从而将累积在其表面上的污染物去除。

1.3 膜分离技术试验方法

本次试验中，选择的有机金属膜通透量分别是30、40、50 t/（m2·h），每一种通透量状态下连续恒流运行20～30 d，在此过程中对滤膜中的进水压力、产水压力和浓水压力进行测定，对其跨膜压差进行计算；同时也定期对进水以及产水中的SS 和石油类物质含量进行检测。运行过程中，循环流量和处理流量比控制在10～20 之间，反冲洗周期为30 s，反冲洗时间为30 s。

试验中，为避免污染物将膜孔堵住，保障有机金属膜的使用寿命，特采取CEB（化学强化反冲洗）法和CIP（在线清洗）法定期进行有机金属膜的清理。其中，CEB 属于维护性反洗工艺，将质量分数为0.2%的氢氧化钠溶液用作清洗药剂，通过反洗-浸泡-反洗的步骤进行滤膜清理，清洗条件为常温，清洗周期为1～3 d；CIP 属于跨膜压差明显升高之后的正洗工艺，将质量分数为0.4%的氢氧化钠溶液、质量分数为0.5%的二烷基苯酚硝酸钠溶液和质量分数为0.5%的EDTA 用作清洗药剂，通过循环-浸泡-循环-冲洗的方式进行滤膜清理，清洗温度控制在45～50 ℃，清洗周期为5～10 d[2]。

1.4 膜分离技术分析方法

对于本次有机金属膜分离处理试验，主要按照《水质石油类和动植物油类的测定红外分光光度分析法》HJ 637—2018 中的相关规定来测定试验污水里的石油类污染物浓度；按照《水质悬浮物的测定重量法》GB/T 11901—1989 中的相关规定对其中的SS 进行测定[3]。测定中，对于累积在表征膜表面上的污染物形貌，主要通过S48000 扫描电子显微镜进行检测；对于污水中的组分，主要通过TEAM型X 射线能谱仪进行检测。

2 现代环境工程中的膜分离技术应用试验结果分析

2.1 膜分离工艺处理效果分析

经本次试验发现，在有机金属膜通量不同的情况下，污水中的石油类污染物去除率基本相同，且经处理之后的水质均符合排放标准。对于含油污水中的SS，在有机金属膜通量不同的情况下，其去除率也无明显差异，经处理之后的水质也完全符合排放标准。表2 为本次有机金属膜分离处理技术试验中的含油污水处理情况：

表2 本次有机金属膜分离处理技术试验中的含油污水处理情况

经上述处理数据可知，本次试验中的含油污水处理效果完全符合排放标准。由此可见，有机金属膜分离处理技术在含油污水处理中的应用效果十分显著。

2.2 污染物堵塞和清洗效果分析

通过试验中累积在膜表面上的固体颗粒和其他相关物质的分析发现，污染区内主要的组成元素包括以下几种：碳，其摩尔分数为35.6%；氧，其摩尔分数为37.8%；钙，其摩尔分数为9.8%；铁，其摩尔分数为2.4%；锰，其摩尔分数为1.0%。由此可见，堵塞在金属膜上的污染物主要是石油类物质以及无机固体颗粒。

经具体试验发现，在通过CEB 以及CIP 工艺进行有机金属膜的清洗过程中，对于通量是30 t/m2·h的金属膜，通过CEB 清洗之后，其跨膜压差将下降60%以上，通过CIP 清洗之后，其跨膜压差可下降60%以上；对于通量是40 t/（m2·h）的金属膜，通过CEB 清洗之后，其跨膜压差将下降40%～55%，通过CIP 清洗之后，其跨膜压差可下降70%以上；对于通量是50 t/（m2·h）的金属膜，通过CEB 清洗之后，其跨膜压差将下降10%～15%，通过CIP 清洗之后，其跨膜压差可下降80%以上。

3 结语

膜分离处理技术是当今环境工程污水处理中的一种关键技术形式。通过此项技术的合理应用，不仅可实现污水的良好处理，避免污水处理不达标对环境质量的不利影响，同时也可以进一步简化污水处理流程，降低其处理成本，从而为环境工程中的污水处理提供足具科学性的技术支撑。基于此，在具体的环境工程污水处理工作中，相关单位与工作人员一定要结合实际情况，对膜分离处理技术做到合理应用，以此来满足其实际的污水处理需求，提升环境工程污水处理质量。