全膜法水處理工藝技術在環境保護中的應用

于濤

（長春市環境保護研究所吉林長春130000）

全膜法水處理工藝技術在環境保護中的應用

于濤

（長春市環境保護研究所吉林長春130000）

全膜法水處理工藝技術是一種新型水環境處理保護的應用措施，它沒有繁瑣的操作步驟，卻能保證水質的純凈和穩定，在各項工業水系統應用中都有較高的使用效率，下面本文對傳統水處理工藝和全膜法水處理工藝分別進行分析，對比全膜法水處理技術的優點，同時對全膜法水處理技術在水環境處理中的應用進行探討，進一步提高相關工作人員對全膜法水處理工藝技術應用的認識。

全膜法；水處理；工藝；技術；應用

水污染在環境污染中占有重大比例，包括工業污水排放污染、市政污水污染、城市生活用水污染等等。隨著我國社會經濟的不斷發展，對環境污染的治理越來越重視，同時在不斷探究對廢水循環處理并回收利用的高新技術，這樣不僅可以降低廢水對環境的污染，同時可以降低水資源的消耗量，提高我國水資源的有效利用率。傳統的水處理工藝對污水處理效果不佳，增加了污水處理的困難，一種能夠有效、高質處理水環境的技術越來越難得。隨著科學技術的不斷發展和創新，全膜法水處理工藝技術逐步被廣泛應用，它不需要采用酸堿脫鹽流程，就可以確保水質的純凈及再次循環利用，下面進行全膜水處理工藝技術的詳細分析。

1傳統水處理工藝分析

水處理中根據水質差異，可將其分成地下水、地表水和污水，地下水的水質濁度是比較低的，污染程度也降低，水質中含有的微生物或有機污染物等雜質也比較少，所以水質純度可算潔凈，但其硬度會比較高，因此需要進行處理。地表水的水質中污染程度及濁度也比較低，但會出現各類藻類、有機物或微生物等雜質，在水位上漲或水位下降等不同時期，水質都會受到城市污水或工業廢水等的嚴重污染，影響水環境，需要加強工業廢水及城市污水的處理。污水的界定非常明顯，水質濁度及污染程度比較高，水質中含有的膠體、懸浮物、礦物質及微生物等各類雜質均比較高，其中有工業廢水、城市生活污水、受到污染的雨水等，為了加強環境保護，這些污水均需在源頭進行水處理。

傳統水處理的主要方法是利用活性炭對污水中雜質進行吸附，在通過過濾器對一些膠體、大分子物質進行濾過作用，并將其去除，但對一些微生物、有機雜質的處理沒有顯著效果，尤其對工業廢水等的處理，效果更低，雖然活性炭可利用較強吸附能力進行小分子吸附，但也只能做到部分去除。因此需要一種高效去除水質雜質的技術。

2全膜法水處理工藝技術分析

2.1全膜法水處理工藝介紹

全膜法(IMT)水處理工藝技術是一項新型水處理技術，它是利用超濾、微濾、反滲透和EDI技術等的有效結合，對工業廢水及市政污水等污染的水質中的微生物、大分子、礦物質等各種雜質進行去除并深入進行脫鹽的一種超高技術，并能通過電滲析結合離子交換技術進行高純水提取，達到水質完全循環利用的效率，有效改善廢水對環境的污染率。也就是說全膜法水處理是一種高效率排污、深度脫鹽的一種先進水處理技術和工藝，它不僅能夠直接進行鍋爐水補給、工藝用水，而且也能滿足電子超純水、循環用水等的高標準和高要求。其中EDI技術的應用最為關鍵，EDI結合了電滲析技術與離子交換技術，因而在水處理過程中能夠起到持續除鹽、無酸堿排放污染及操作簡便等作用；超濾和反滲透技術的應用則可以進行廢水的濾過和回收利用。

全膜法水處理工藝又被叫做第三代水處理技術，主要的工作流程是：先進行膜法預處理（超濾），到反滲透操作，再進行EDI技術處理，最終得到高純水。膜法預處理中，利用超濾膜的濾過作用對水質進行初步過濾，它替代了傳統活性炭或砂濾等介質的過濾作用，在污染嚴重的水質中，也可將一些大分子組分及懸浮物或膠體等進行去除，有效降低水污染及化學耗氧量等的指標并降低濁度，同時可保證下一步操作的安全性。反滲透操作則利用獨特的反滲透膜在壓力的促使下進行進一步水質處理操作，將水質中含有的有機物、細菌等雜質去除，同時排除鹽類物質，加強水質的純度。EDI技術的操作是利用通電技術產生的陰陽電極進行高純水處理的過程，是全膜法水處理技術應用的升級步驟，它可以有效進行電離樹脂再生，將水質中的鹽分進行反復電離分解，促使得到高純水，同時不會發生廢水的再處理現象，完全替代了酸堿再生的應用，也有效避免了酸堿對水質造成的危害，大大提高了水處理的高效性，有效加強了水環境保護的效率。

2.2全膜法水處理工藝技術特點分析

全膜法水處理工藝中膜分離技術的應用是此技術運行中的重要組成部分，膜分離技術主要包括微濾、超濾和反滲透等幾種類型。每種類型的作用都是攔截、過濾，通過攔截將水中的雜質顆粒去除。在水中的應用是利用壓力作用，將水中的混合物質作用到膜的一側，直徑較小的物質可以透過纖維孔膜，直徑大的物質則會被攔截，然后被篩出。而在這個濾過過程中，濾過的效率與膜的精度及濾膜孔徑等有直接聯系，一般把能夠透過較大孔徑的過濾叫做微濾，能夠透過較小孔徑的過濾叫做超濾，比超濾作用更強的一種濾過作用叫做反滲透或者納濾。其中微濾的作用是將水中的懸浮物、灰塵或細菌等較大的濁無過濾排除；超濾則將水中的大分子物質、膠體或病毒等濾過排除；反滲透則將超濾后水中的鹽排除，這個過程的精細程度是傳統過濾不能達到的結果，因為傳統的過濾只是通過砂濾或多介質過濾來實現，因而無法達到全膜法水處理技術的效果。對膜技術在全膜法水處理中的應用如下分幾點進行具體分析。

2.3膜法預處理

膜法預處理的目的就是通過超濾保證水質的可靠性，超濾就是利用篩孔對水質中含有的微粒、細菌、大分子物質及膠體等進行分離和去除的一個過程，在這個過程中，超濾膜的孔徑各不相同，可對不同材質的物質進行過濾，同時它過濾的方式包括外壓式和內壓式兩種，在不同壓力的水環境中，均可有效對水中含有的物質進行過濾，超濾膜有較強的抵抗高溫、抗酸堿和抗氧化等功能，濾過精度較高，達到0.005μm~0.01μm。過濾膜在不同壓力下的水環境中，都可以利用相應的壓力作用到達最低壓區域，通過孔隙的阻滯將大分子物質擋住，所以對膠體、微生物及懸浮物等各種雜質具有較好的過濾作用，同時過濾膜所占空間較小，易在各種水質條件下操作且操作方便，所以進一步提升了濾過效率，達到預處理的目的。

2.4反滲透

反滲透（RO）是一項膜分離技術，此技術中還包含三個不同的裝置，反滲透裝置、保安過濾裝置和高壓泵，反滲透裝置在整個全膜法流程中體現了更精密的作用，主要目的就是將水質中溶合的鹽類及其他分子去除，實現水質的淡化和潔凈。反滲透的實現是利用一定材質的膜和高壓泵加壓來完成的，反滲透膜的制造技術比較先進，是利用一定材料進行獨特的加工而形成的一種半透膜，它的特點就是只準許水分子順利有效透過，同時阻滯其他分子及鹽類。膜分為醋酸纖維素反滲透膜和反滲透復合膜兩種，這兩種膜都具有較高的脫鹽率，其中醋酸纖維素反滲透膜的脫鹽率更高，效率可達98%；反滲透復合膜脫鹽的效率也可達95%，因此對溶在水質中的各類有機物、礦物質或微生物等雜質有較強的阻滯作用，去除水質中的細菌、鹽類、膠體及大分子等物質。保安過濾裝置的精密度非常高，保安過濾器的密度在5μm，它可以將大于5μm以上的各種微粒、大分子物質全部過濾出去，還具備濾芯更換功能，確保過濾質量。高壓泵裝置的存在主要是確保反滲透過程中能夠有充足的壓力提供，而高壓泵則可以實現高壓沖水的作用，確保反滲透操作的正常運行及濾過作用。因此，反滲透保證了水質的潔凈、安全和無污染性，而且操作比較方便，應用費用合理，所以對水環境污染具有較高的處理作用，起到的確保水質純凈，改善環境污染的效果。

2.5 EDI技術

EDI技術通俗講叫做“電混床”或“填充床電滲析”，是一種把電滲析技術與離子交換技術相結合應用的高新技術，它的應用不需要酸堿參與，摒棄酸堿對樹脂的再生作用，而持續提取高純水的一種先進技術。可總結成EDI技術就是一種利用電結合離子交換樹脂形成填充床進行高純度水不斷生產的技術。EDI技術在全膜水處理流程中的作用顯著，是提純水質的最后一個重要步驟，具有占據空間小、可持續生產和再生、保證水質穩定、操作簡便、應用費用低等特點，而且由EDI提純后的水中沒有化學污染及廢水出現，加強了對環境的保護，也有效降低了污水再次處理的費用。

EDI技術的應用機制就是將具有改善膜發生極化的樹脂充填到模堆，利用電極促使模堆發生電位差，通過離子交換膜吸附作用對源水中鹽離子進行吸附和去除。操作中，將直流電連接模堆兩側電極，通電后模堆發生電位差，促使水中的陽離子物質移向發生陰極作用的陽離子交換膜，促使水中的陰離子物質移向產生陽極作用的陰離子交換膜，不同極吸附的陰陽物質聚集，同時利用樹脂防止極化作用，升高電阻率將其再次分解進行電離再生作用，形成H+與OH-，從而反復進行水質鹽離子聚集和電解，最終電滲析生產高純水。EDI技術在運行過程中，水電導率可達到0.057us/cm～0.062us/cm，這與純水電導率的理想探討值0.055us/cm非常接近，同時EDI技術利用樹脂電離再生，持續進行脫鹽，生產高純水，完全不需要酸堿制高純水的操作，體現了全膜法的先進性。

3全膜法水處理工藝技術的優點

經傳統水處理分析及全膜法水處理工藝技術分析，膜分離技術在全膜法水處理中的應用具有除去雜質率高、高效清除水中化學藥劑防治再次污染、技術操作自動化、運行簡便、占地面積小、與傳統水處理費用相差不大、可靠性強等多種優點，可以明顯看出全膜法水處理工藝在水處理中應用的優勢。

全膜法技術應用的第一步是膜法預處理，其主要利用超濾膜的過濾作用對水質進行過濾，不僅具有操作面積小，可進行自動化操作的優點，而且可在前期將一些漂浮物、大分子物質等進行過濾，進一步降低水的濁度；反滲透則是利用特殊膜進行水質加強滲透作用的一項操作，它利用膜的穩定性、耐熱性進行膠體、顆粒、有機物及微生物等污染雜質的祛除，并只允許水分子透過，進一步提高了水質的純度和凈度，同時對水質進行脫鹽作用，加強水質濁度的大大降低，透過水的流動性，促使水質大部分得到回收利用，具有較高的安全性和促進水質回收的優點；EDI技術的應用則是全膜法水處理技術中的具有突破性的操作流程，是電滲析與離子交換技術的結合應用步驟，同樣是利用膜分離的技術對水質進行處理，不僅可以加強脫鹽的效率，改善傳統單純電滲析達不到的高度，又可促使離子交換工作可持續進行的效率，在脫鹽過程中不用酸堿進行水質再生，有效降低水酸堿的危害。而且EDI技術的應用具有操作簡單、操作面積較小和再生等優點，可利用通電作用進行樹脂再生，反復進行脫鹽，從而得到高純水。

總的來說，全膜法水處理技術就是利用超濾膜、反滲透膜及EDI技術進行操作的一種處理水過程，應用中均具有占用空間比較小，工作人員操作比較省力，各種設施費用比較低等優點；其次是全膜法技術具有操作自動化，系統運行具有高低壓保護設施，提高系統運行安全性，和大大減少工作人員操作量及人數利用率的優點；再次是全膜法技術具有操作方便，節省時間等優點，由于操作流程從預處理開始，每一步都有相應設備調試，不用進行復雜操作，還可以確保水質的安全與穩定性。同時由于全膜法技術中需經過反滲透和EDI技術的操作，污水能夠全部回收，不會有廢水或再次處理污水的發生，因而提高了高純水獲得的效率。

4全膜法水處理工藝技術在環境保護中的應用

在工業水污染中，加強水質處理，保護環境的要求越來越高，傳統水處理已經不能滿足現代工業污水處理的要求。因此逐步推出了全膜法水處理工藝的使用，目前有很多企業應用了此技術，例如半導體生產廠商及電子產品生產企業等，均將全膜法技術應用到了水處理中，有關研究表明，在25℃下水中電阻率均可穩定大于18MΩ。同時各企業在應用超濾到反滲透到EDI技術及超純水獲取的流程中，通過超濾系統的進一步觀察，為預防超濾使用中出現斷絲或膜污染的情況，添加了NAHSO滅菌劑，以此來殺滅細菌，同時加裝了ORP來防御膜的氧化，利用優化設置來提高膜的使用效率。

在反滲透的操作中，這個步驟的使用目的是對各分子雜質進行高效阻滯，膜的利用也非常特殊，材質也是特殊選用的，包括反滲透復合膜和醋酸纖維素材質的反滲透膜，它的細膩度較高，融水性強，可有效預防水質中雜質對其污染，同時可有效透過水分子，在利用高壓泵變頻器的作用下進行加壓工作，有效防止單純高壓泵的直接沖擊力，所以對礦物質及微生物等雜質具有較高的處理作用，反滲透是全膜水處理工藝中比較核心的一個流程，對膜的保護是非常重要的，因此企業在這個過程中還使用了阻垢劑，目的是將鎂及鈣等不溶于水的物質進行阻滯促使其結合形成污垢，便于反滲透作用。同時企業在全膜法反滲透中還利用了雙極反滲透，進一步加強了水質的純度，提高對環境的保護效率。雙極反滲透采用的是低壓復合膜，它的使用壽命比較長，可在五年以上，而且利用率仍能達到97%以上，這種膜的抗污染性能更強，對脫鹽的作用更好。

在EDI技術的應用中，利用電極作用，結合離子交換技術，對樹脂進行再生作用，反復對水質進行電解脫鹽，所以提高了水質的高純性，同時企業為了進一步提升水質，確保其安全性，還加用了拋光床的步驟，可將水質中含有的濃度非常低的離子排除，進一步精煉EDI技術的操作，從而獲取高純水。拋光床的使用是不可再生的，每年可定期更換一次，它的作用就是加強微粒的釋放，從而彌補樹脂再生達不到的要求，更進一步提純水質。而在鍋爐補給水的工藝中，傳統的過濾凈化是先進行混凝澄清，再通過砂濾進行過濾較大懸浮物，之后利用交換技術去除水中的鹽，這個過程的實施不僅形成了二次酸堿再生，出現較多酸堿污水需要再次排放，而且操作過程比較復雜，從而影響了水處理的效率，造成環境的再次污染，同時還具有較強的水處理不穩定性。

而采用了全膜法水處理技術，它利用超濾、反滲透和EDI技術，利用膜的透過作用將98%以上的各種離子物質去除，高度凈化水質，再利用EDI技術代替傳統混床提純技術，高效獲得純水，此過程無酸堿污水形成，有效實現了鍋爐補給水的應用，EDI是一種新的技術，與超濾、反滲透結合應用在全膜法水處理技術中，起到一種物理凈化水質的作用。全膜法水處理工藝技術不斷研發并優化操作流程、提高水處理技術，目的就是提高水質處理的精度，加強對水環境污染的處理，提升對環境的保護。

5結語

全膜法水處理工藝技術是超濾、反滲透和EDI技術的合成技術，不僅可以加強水質的濾過、脫鹽及持續凈化作用，保證水質的可靠性，而且操作簡單、方便，處理中沒有酸堿廢液的排出，對水質的淡化、純度都較高，具有全部回收利用的效率，將其利用到水處理中是必然的，它可以有效促進水質的純度，對環境保護起到一定的高效性，應廣泛應用于不同領域的水處理中，從整體上提高國家對環境保護的效率。

[1]趙凌俊,全膜水處理工藝技術的應用[J].山西電力,2009(04).

[2]夏愛華,申軍鋒,楊柳.關于全膜水處理系統與傳統工藝的比較分析[J].科技風,2013(12).

[3]楊平平.全膜水處理工藝技術的應用研究[J].資源節約與環保, 2015(08).

[4]王貴德,李朝燕.全膜法水處理工藝應用分析[J].河北電力技術, 2012(s1).

[5]張利翀,劉彩霞.全膜法工藝及應用[J].科技情報開發與經濟, 2008(14).

[6]劉善民,廖子先,姜云.EDI技術在水處理系統上的應用[J].中國特種設備安全,2014(03).

[7]曹國憑,趙萍,李文潔.膜法水處理技術研究進展與發展趨勢[J].水利科技與經濟,2006(08).

[8]李長海;張雅瀟,黨小建.全膜法水處理技術在電廠中的應用[J].工業水處理,2013(09).

[9]姚勇,大流量全膜法水處理技術在電廠中的應用[J].熱力發電, 2009(08).

[10]譚德君,呂偉婭,王雅琴.膜法水處理技術的研究與應用現狀[J].環境保護科學,2006(06).

[11]李晶晶,耿愛平.全膜法水處理在脫鹽水處理中的應用[J].河南化工,2013(15).

[12]王鑫,閆淑梅,榮令玉,李光日.膜技術及其在水處理中的應用[J].吉林電力,2012(03).

[13]吳泱.“全膜法”水處理工藝及應用[J].科技與企業,2013(03).