膜分離技術在水處理環境工程中的應用

季敬福

摘要：膜分離技術有成本低，效率高和操作簡單的特點，并且使用的化學藥品相對比較少，可以有效的辨別分離出來的物質。從而進行高度提純，和傳統的方法相比有很多優勢。文章分析其技術原理，探討其應用。

關鍵詞：膜分離技術；水處理環境工程；應用

引言

經濟的快速增長使得大量的工業、農業、生活廢水排入水體，造成嚴重水污染，雖然不像洪水和旱災那樣更易沖擊人們的視線，但日益加劇的水污染實際上已逐漸成為世界性的災難，無論是對人類生存安全所造成的威脅。

一、膜分離技術的原理

膜分離技術的原理是，在液體混合物中，對不同組成成分的液體或者液體膜的選擇通透性也是不相同的，膜的分離技術是指利用膜的選擇選擇滲透性的不同發揮其工作，借助外界能量、化學位差，對不同成分組成的氣體和液體，進行分離提純，在污水處理、食品、能源和化工生產中得到了廣泛的應用，并且得到快速的發展，膜分離技術是一種新型的分離方法和傳統的分離技術相比，其主要優點是工藝簡單、消耗的能源比較小，不會造成二次污染，能夠取得很好的分離凈化效果。膜分離技術有很多功能，主要包括：對混合氣體或者液體的分離、濃縮、凈化，并且操作過程十分簡便，能夠起到很好的凈化效果，消耗的能源比較小，有一定的環保特點，方便對操作過程的控制。所以，現今在食品行業、醫藥行業、生物研究領域、 水處理、化工行業、石油和電子領域應用廣泛，給企業帶來了巨大的經濟效益，而且有一定的環保效果，在目前的分離技術中，膜分離技術受到了全社會的廣泛關注。

二、膜分離技術現狀

膜分離是指利用具有選擇性透過能力的薄膜作為分離介質，在外界能量或化學位差的驅動下實現雙組分或多組分混合物的分離、純化、濃縮等處理的一種新型分離技術。目前工業化應用較為成熟的膜分離技術主要有微濾、超濾、納濾、反滲透和電滲析等。與傳統水處理技術相比，膜分離技術具有顯著優勢：a. 過程能耗低，大多數膜分離過程是在低溫或室溫條件下進行的，且分離過程中無相變發生，與萃取、蒸餾、蒸發等傳統分離過程相比，能耗得以大幅降低；b. 膜分離技術的分離效率高，產水水質優良，傳統混凝、沉淀等技術以重力分離為主，其最小極限是微米級，而膜分離技術可以實現對納米級物質的分離，水中的消毒副產物、病毒、細菌及有機物都可以通過膜分離技術去除，而且經膜分離處理后的水質明顯優于其他處理方法；c. 膜分離過程中藥劑添加量極少，傳統水處理技術需要投放大量化學藥劑，可能對水質產生二次污染，而膜分離技術可以從根本上解決這一問題；d. 膜分離技術操作簡單，維護成本不高，且可以提供可靠穩定的水質，出水水質只和膜選擇性有關，與原水運行條件和水質關系不大；e. 膜分離技術所需設備占地面積小，膜分離環節通常可以直接引入到企業原有的生產工藝流程中，避免了對生產線的大幅度改變；f. 膜分離過程通常以壓力作為推動力，易于實現自動化。

三、膜分離技術在水處理中的應用

1.處理工藝廢水

隨著工業發展的進程的逐漸加快，工業廢水的排放造成了環境的污染，也成為了環保部門頭疼的問題。一些工業廢水的排放沒有按照指定的要求進行排放，廢水排放的范圍比較廣、排量大、化學物質含量超標，有的含有的一定的毒性，對人類的健康和環境的保護都產生了很大危害。為了人類的生活的健康和環境保護，對廢水進行回收處理，有效的節約能源，促進經濟的不斷發展，工業廢水的回收要進行嚴格的處理并進行一定的檢驗，只有檢驗合格后，才可以進行排放。在進行廢水處理的過程中，膜分離技術發揮了重要的作用，對工業廢水而言，不但可以有很好的分離凈化效果，經過相關的處理之后工業廢水可以達到排放標準，廢水中的有效成分可以得到回收和在利用，實現能源的在循環，還能達到節能和環保的效果。所以，膜技術在工業廢水的處理中得到了廣泛的應用。工業廢水在經過膜處理之后，可以達到排放標準，對廢水中有用的物質可以實現再回收，實現了資源的循環，在一定程度上促進了經濟的發展。

2.處理飲用水

經濟發展逐漸加快，環境的污染問題也越來越嚴重。人們對飲用水的質量提出了更高的要求，水污染的因素有很多，飲用水的凈化問題也越來越突出。對水體進行凈化，主要是去掉水中的雜質、細菌和一些有效的成分。膜分離技術的應用為水資源凈化提供了便利，以其自身特點，為飲用水進行處理帶來了歷史性變革。膜處理技術在凈化水資源會有多種方法，主要包括了微濾方式、超濾方式和納濾方式等等，膜處理技術有著強大的過濾功能，對去除水中細小的顆粒有著很好的效果和傳統水處理技術相比，有一定的優越性，對納米型的微粒，常用的過濾方式是不能將其去除的，應用膜分離技術對以上現象有很好的效果，能夠有效的去除水中的漂浮的雜質和有害物質，有效的提高了飲用水的質量。

3.海水淡化

海水是地球分布比例最大的水資源，針對水資源的危機，對海水進行淡化處理，是解決水資源危機的有效方法。現階段，運用海水資源淡化技術，包括反滲透、電滲透和膜蒸餾技術等等。利用電滲析技術對海水進行淡化處理，淡化處理后的海水可以當成飲用水使用，主要缺點是對能源的消耗比較高。回收在利用效率低。然而利用反滲透膜進行海水淡化處理，可以消耗較少的能源，得到更高的脫鹽率。反滲透技術的應用，是海水淡化領域的重大突破，它降低了海水淡化的成本。現今，利用反滲透技術對海水進行淡化處理，并用這種處理方式制造飲用水，可以解決水資源危機，有效的降低水資源的淡化成本。正是因為以上的優勢在海水淡化的過程中。反滲透技術得到廣泛的應用。膜蒸餾技術有很多優點，如操作簡單、能源的消耗小、環保，有效延長了膜的使用時間。

四、膜技術應對水安全問題的發展趨勢

隨著經濟社會發展，人工合成化合物的種類與數量劇增，新型污染物不斷出現，水污染導致的水安全問題也日趨復雜。膜技術在水安全保障方面得到了廣泛的應用，但是部分膜過程效率低及膜污染問題是制約其更好應用的主要因素，因此未來研究工作應主要集中于提高膜性能及過程效率，具體主要有以下5 個方面：a. 新型膜材料與膜組件研發，發展耐污染、高性能的膜材料與膜組件，延長膜組件使用壽命，增加運行穩定性；b.通過開發更高通量和截留率的膜來降低反滲透等壓力驅動膜過程的高運行壓力，從而降低過程的能耗；c. 膜分離機理研究，目前對膜分離機理的研究還不夠系統、全面，加強對膜分離機理的研究有助于更好地了解相關膜過程，從而增強對實際應用的指導性；d. 新型膜工藝流程設計與優化，單一膜過程難以達到滿意的處理效果，因此需要對膜工藝進行組合優化，

控制膜污染程度，提高處理效率；e. 提高膜法海水淡化的產水水質，降低產水中硼酸等有害物質的含量，保留部分微量元素和礦物質。反滲透作為目前在脫鹽方面應用最廣泛的技術，需要較高外壓力且膜易污染，而新興的正滲透過程因具有高水回收率、低膜污染和潛在的低能耗等優勢，在發電、脫鹽和食品濃縮等領域顯示出較好的發展前景，正滲透也將會在應急供水等領域發揮重大作用。另外，可以利用太陽能、風能等可再生能源的膜蒸餾及其他新型膜過程為一些遠離陸的島礁開發提供用水保障。

五、結語

綜上所述，膜分離技術在水處理領域應用廣泛，隨著該技術的發展，其應用的領域和前景將會不可限量。

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