关于新型膜分离技术在污水处理中的应用研究

关于新型膜分离技术在污水处理中的应用研究

蔡霞

广西南宁科环环保科技有限公司广西南宁530007

摘要：膜分离作为一种高精尖的科学技术，已经在污水处理方面得到了十分广泛的应用，具有较好的应用前景。目前，水污染的状况十分严重，亟待解决，因此膜分离技术有着较大的应用范围。笔者依照多年来的从业经验，首先针对技术本身做出相关分析，再结合污水处理领域内的技术应用做出相应解释，以期为相关人员提供参考价值。

关键词：新型膜；污水处理；分离技术；应用

前言

膜分离技术一直以来是污水处理领域发展最迅速、应用最广泛的技术之一，通过膜的隔离作用，可实现污水净化、海水淡化和饮用水纯化等。其基本原理是在外力作用下，以反渗透的方式对水分子进行分离，而胶体、颗粒、污染物不能透过分离膜，从而达到提高水质的目的。与传统的生化工艺进行比较，膜分离技术有着许多优点，例如处理效率高，占地面积较小、投资少、耗费能源少、操作以及维护工作简单，是水处理市场旗舰般的技术工艺。

1膜技术的种类

膜材料的定义是指自然产生的或经由人工合成的拥有选择透过特性的薄膜，可以进行液体或者气体的分离、分级以及提纯、富集工作。

根据膜过滤孔径，可划分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜。反渗透技术一般作为优先选择的技术广泛应用于海水淡化以及超纯水制备方面；纳滤技术也可以称作低压反渗透，一般应用于水的软化工作；而超滤和微滤技术一般归属于低压膜处理。

依据膜形状进行分类，可划分为四种，分别是平板膜、管式膜、卷式膜以及中空纤维膜。中空纤维膜应用最为广泛的领域一般在水处理方面；而管式膜技术则被用于进行高固相含量以及垃圾渗滤液等液体的分离工作；平板膜近年在水处理应用中异军突起，如应用于膜生物反应器（MBR）。

根据膜材质不同进行划分，可将其细分为无机膜以及有机膜。有机膜通常经由高分子材料加工合成，而无机膜具有耐高温、化学性质稳定等等特性，这些都是有机高分子膜材料不包含的性能，拥有更为宽广的应用范围。

2膜分离技术的原理

2.1反渗透的基本原理

当利用理想状况下得半透膜分离纯水与盐水之后，理论上，此时半透膜能够通过的物质只有水，而不能使盐通过，因此纯水中的水分子会经过渗透作用由半透膜流向盐水一侧。假如此时我们向盐水一侧施加部分压力，水分子因渗透作用的流动速度就会减缓；同时，当压力施加力量过大时，水分子的流动速度可能降至为零，这种压力就被称为渗透压力。假如施加在盐水方的压力大小不低于这项临界值时，水分子的流向甚至会发生反转，在这种情况下，盐水中的水分子将流向纯水方，这被称为水的反渗透作用，即RO处理的基本原理。

2.2微滤原理

微滤技术主要借助微滤膜所包含的的筛分机制，通过施加压力，将直径范围处于0.1-1μm内的颗粒物拦截，包括可能存在的悬浮物以及细菌、病毒、胶体等等物质，这项技术一般广泛应用于水预处理系统。

2.3超滤原理

超滤技术同样借助超滤膜所包含的微孔筛分机制，借助压力的驱使，同样拦截直径范围在0.002-0.1m之间的颗粒以及杂质，达到有效除去胶体、蛋白质以及其他微生物、大分子有机物的目的。而筒仓部分一般应用在锅炉供水处理、废水以及污水处理、制备高纯水等等方面。在处理供水工作中，一般承担反渗透以及离子交换的预处理工作。

3新型膜技术的特点及优势

近年来，在污水处理领域平板陶瓷膜异军突起，本文将重点介绍该新型膜处理技术。

3.1平板陶瓷膜的技术特点

在污水处理应用领域，平板陶瓷膜具有较高的化学稳定性、耐酸碱以及高温、较强的抗微生物能力以及分离精度高、机械强度高等等各种有机膜不能具备的优势，其技术参数见表1。尤其将其应用于MBR工艺，在村镇污水治理、传统工艺升级改造、废水再生、应急饮水方面得到广泛应用。

3.2平板陶瓷膜的技术优势

（1）温度适用范围广：在正常条件下，陶瓷膜组件以及膜装置均可以适用于温度在800℃以下的工作环境中，因此陶瓷膜这种材质更适合应用在高温高粘度的特殊废水。一些不适合化学清洗的液体可以进行蒸汽灭菌。

（2）较强的化学稳定性：进行强酸以及强碱物料的处理工作时，较强的化学稳定性显得尤为重要，陶瓷膜可以经受各类有机溶剂的侵蚀，且抗微生物降解能力强，清洗工作完成后可直接使用热碱或酸，同时能够稳定存在于此类高温环境中。

（3）力学性能优良：陶瓷膜的耐受力一般在3MPa左右，一般水处理压力下不变形，且耐高速冲刷、摩擦，便于反冲洗，故对物料的前处理要求较低，对高含固量、高黏度、含硬性颗粒的复杂流体物料的分离效果更佳。

（4）耐污染能力强：无机材料自身具备较强极性，故平板陶瓷膜在处理含有油类、蛋白等非极性污染物时，与膜表面或者膜孔内部的粘附作用强度都较小，进而导致陶瓷膜流量的衰减速度小，即使堵塞程度较严重流量值也不会处于太低水平。

（5）使用周期长：陶瓷膜元件的可使用寿命一般为有机高分子膜寿命的3-5倍，因此后期工作中可能花费的更换与维护成本将大大降低。

4膜技术在污水处理中的应用

随着平板陶瓷膜技术的认可和接受，实际应用案例数量也在不断提升，进而保证了平板陶瓷膜发展的高速度。然而鉴于陶瓷膜技术的发展历程较短，将陶瓷膜作为核心技术的膜分离工艺在国内尚不成熟，尤其在污水处理方面的应用，更鲜有报道。水处理领域作为该项技术的一项重要领域，当前技术已处于相对成熟的状态同时所占比例较低，今后在水处理市场的份额将有所提升。以膜生物反应器MBR为例，MBR平板陶瓷膜的运行参数见表2。

4.1广西某村镇污水处理项目利用平板陶瓷膜分离技术

平板陶瓷膜分离技术应用于某村镇污水处理项目，该项目地处南宁市郊区，处理规模100t/d，主要收集处理周边几个行政村的生活污水，处理工艺采用“AO+平板陶瓷膜MBR生物反应器”工艺，主要设备包括格栅、调节池、平板陶瓷膜MBR

生物反应器及配套管线。

本项目进出水水质指标如表3，出水水质符合南宁市地标《水污染物综合排放标准》（DB11-307-2013）新建污水处理站排放限值标准中A排放限值。经第三方监测数据统计，本项目污水处理出水年平均值CODCr18.95mg/L、SS4.62mg/L、NH3-N1.04mg/L、BOD53.51mg/L、TP0.27m/L、TN6.96mg/L，系统出水水质完全符合排放标准要求。

4.2广西某提标改造污水处理项目利用平板陶瓷膜分离技术

某污水处理厂升级改造工程应用平板陶瓷膜分离技术，该项目占地20000m2，处理规模为2万t/d，主要收集处理某园区工业废水和生活污水。污水处理厂升级改造工程项目主要对原有污水系统进行升级改造，采用“A2O+平板陶瓷膜”，主要设备包括格栅、沉砂池、厌氧池、缺氧池、好氧池及配套泵、阀门、管线、电气设备等。

本项目进出水水质指标如表4，污水处理厂采用新型纳米陶瓷膜污水处理技术处理后水质指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。经第三方监测数据统计，本项目污水处理出水年平均值CODCr20.15mg/L、SS7.33mg/L、NH3-N1.54mg/L、BOD53.44mg/L、TP0.33m/L、TN7.46mg/L，系统出水水质完全符合排放标准要求。

结语

综上所述，平板陶瓷膜应用于污水处理方面的工作才刚刚起步，继续提升平板陶瓷膜自身具备的优势，势必大有前途，未来陶瓷膜在这项领域的发展还包括：①陶瓷膜结合各类先进的污水处理技术，开发更为前沿的陶瓷膜污水处理技术；②积极开拓陶瓷膜在海水淡化、高盐废水、含油污水处理及饮用水处理等领域的应用；③大力开发陶瓷膜集成化、标准化污水处理系统，推广陶瓷膜污水处理的应用。

参考文献

[1]蔺爱国,刘培勇,刘刚,张国忠.膜分离技术在油田含油污水处理中的应用研究进展[J].工业水处理,2006(01):5-8.