膜分離技術在污水處理中的應用

黃旋律（貴陽市建筑設計院有限公司，貴州貴陽550001）

膜分離技術在污水處理中的應用

黃旋律（貴陽市建筑設計院有限公司，貴州貴陽550001）

膜分離是一種新型高效的精密分離技術，在污水處理領域中獲得了較為廣泛的應用，當前，水體污染情況日益嚴峻，膜分離技術具有優良的、廣闊的發展前景。對此，本文首先分析了膜分離技術的相關內容，其次對膜分離技術在石油化工污水處理中的應用進行了相應的闡述，以供參考。

膜分離；膜技術；污水處理；應用

1　引言

近年來，隨著社會經濟的進一步發展，人們生活水平與質量得以提高的同時，對環境與能源問題的重視程度越來越高，膜分離技術是一種新型分離、凈化與濃縮技術，其分離過程清潔、操作簡單、能耗低、化學藥劑用量少，在污水領域中獲得了較為廣泛的應用。為了更好的處理社會發展中日益嚴峻的污水問題，有必要對膜分離技術的應用進行深入的分析研究。

2　膜分離技術闡述

2.1膜分離技術的定義

所謂膜分離技術，即為在分子水平上，不同粒徑分子的混合物在通過半透膜時，選擇性分離的技術，半透膜又可稱為分離膜或是濾膜，膜壁上布滿了小孔，依據小孔的實際大小，可將其分為微濾膜（MF）、超濾膜（UF）、納濾膜（NF）、反滲透膜（RO）等，膜分離操作通常采用錯流過濾的方式進行。同時，將膜分離與蒸發、吸附、萃取、化學反應、生物技術等進行有機的結合，還可形成膜蒸餾、膜分相、液膜、膜萃取、膜生物反應器等一系列新型膜分離技術。

2.2膜分離技術的特點

①分離效果良好。通常情況下，膜分離可對納米級的物質進行分離，并且還可有效分離水中存在的消毒副產物、有機物與細菌、病毒等微生物。②分離能耗低。大多數情況下，在膜分離過程中，往往不會發生相變，節省了大量的能量損耗。同時，膜分離過程大多在常溫環境下進行，需要加熱或者是冷卻的能量損耗極少，以反滲透法為例，其與其他分離法的能耗情況比較如表1所示。③操作簡便。大部分膜分離設備均安裝了中控系統，能夠實現一鍵操作，快捷便利，一般不需要維護，安全可靠。④成本低廉。膜分離過程通常不需要添加藥劑，在一定程度上降低了分離成本，且還能夠避免增投藥物產生的二次污染問題。

表1　幾種海水淡化方法能耗比較

2.3膜分離技術的原理

2.3.1反滲透的基本原理

采用理想半透膜將純水與鹽水隔開時，理想半透膜僅允許水通過、不允許鹽通過時，膜純水一側的水便會自動通過半透膜流入鹽水一側，此種現象即為滲透。如果在膜的鹽水一側施加一定的壓力，水的自發流動就會因為受到抑制而減慢，當施加的壓力達到某一數值時，水通過膜的凈流量為零，此種壓力即為滲透壓力。當施加在膜鹽水一側的壓力不低于滲透壓力時，水的流向便會逆轉，此情況下，鹽水中的水將會流向純水一側，此過程即為水的反滲透（RO）處理的基本原理。

2.3.2微濾原理

微濾主要運用微濾膜的篩分機理，在壓力的驅動下，截留直徑處于0.1～1μm范圍內的顆粒，例如懸浮物、細菌、少數病毒、大尺寸膠體，通常用于給水預處理系統。

2.3.3超濾原理

超濾主要運用超濾膜的微孔篩分機理，在壓力的驅動下，截留直徑處于0.002～0.1μm范圍內的顆粒與雜質，去除膠體、蛋白質、微生物與大分子有機物，筒倉用于鍋爐給水處理、工業廢污水處理、飲用水生產、高純水制備等。在給水處理中，常作為反滲透、離子交換的預處理。

3　膜分離技術在在石油化工污水處理中的應用

3.1含油污水

由近年來我國的相關報道分析可知，我國每年產生的采油廢水達2～3億t，其含油量大多處于幾百到幾千mg/L。基于經濟與環境角度，回注或是再利用含油廢水很有必要，通常運用化學淤漿法與生化講解法進行相應的處理，處理之后再回注或是再利用，往往無法達到使用要求，而通過膜分離技術的應用，可較好的解決此問題。在進行油田污水處理時，通過中空纖維UF膜的應用，當進水含油超過100mg/L，進出口壓力分別為0.16MPa、0.08MPa時，膜的透水量超過15mL/（cm2·h），透過液含油量不足10mg/L。采用磺化聚砜膜材料制作成平板式、管式UF膜，對含石油類物質的煉油廠與油田污水進行處理，原水含石油類物質為10～80mg/L，處理截留率是石油類物質的99.04%，懸浮物99.68%，硫酸鹽還原菌98.5%，腐生菌97.94%。通過UF膜對某油田河口水站的含油污水進行1年的處理發現，水中的懸浮懸浮固體含量為0.56mg/L，含油量為0.5mg/L，透過液滿足低滲油田注水水質要求。此外，膜生物反應器在石油化工含油污水處理中對COD、BOD5、SS、濁度、石油類物質的去除率分別可以達到76～98%、96～99%、74～99%、98～100%、87%，氨氮的脫除率超過90%，出水濁度低，水質穩定，易于回用。

3.2合成纖維污水

對于聚酯纖維，通常采用強堿水解重組的方式提升其纖維性能，水解之后的污水中往往含有一定的水解產物，可以先采用UF膜除去懸浮固體與膠體，然后再采用透過液酸化，經NF膜濃縮后，重新用于生產聚酯纖維。在處理PET聚酯生產高濃度污水時，一般采用上流式厭氧生物膜工藝進行，厭氧生物膜法具有較強的抗沖擊負荷能力，即便溫度低于30℃，依舊具備較高的去除效率。同時，當進水COD為5000～11000mg/L時，出水COD為1000～2500mg/L。采用UF技術對滌綸絲廠短絲油劑廢水進行處理時，生產裝置經過為期10個月的運行，性能十分穩定，對油計的截留率達到91～92%，通量達11～15L/（m2·h）。經過相應的處理之后，濃縮的油劑可回用于再紡纖維上油，成品纖維性能良好。

3.3含氨及胺的污水

在氨肥、合成纖維、煉油等石油化工行業實際生產過程中，往往會產生大量的含氨廢水，采用疏水性聚丙烯中控纖維膜對這些含氨污水進行處理，氨的脫除率可達90%，不僅革除了水洗工序，還可實現氨的零排放目標，并且還可對氨進行良好的回收再利用。通過MF膜的應用，可實現膜的膜基氣體吸收過程，將其用于石油化工含氨污水的處理，氨的脫除率超過90%。同時，通過MF膜生物反應器的應用，可將水中的COD、BOD、SS降低90～99%。此外，在催化劑生產過程中，通常會排放大量含有比例大約為0.8～1.5%的高濃度季胺鹽污水，先采用弱酸性離子交換樹脂吸附污水中的胺，然后采用NF膜處理，對其中的有用物質進行回收，處理之后的水可以重新使用。

4　結語

綜上所述，膜分離技術是一種有效的分離工藝，將其用于含油污水的處理，不僅能夠達標排放、節約能源，還可回收有用物質，具有十分廣闊的應用前景。但在其實際應用過程中，應充分意識到，單一的膜分離技術一般無法徹底解決含油污水中的諸多問題，還應將其與其他處理技術進行有機的集合，以充分發揮各項技術的優勢，獲得最優的處理效果與最佳的經濟效果。

[1]蒲美玲，羅森曼，李少明.膜分離技術在低滲透油藏含油污水處理中的應用[J].工業用水與廢水，2014（45）：6～8.

[2]吳印強，曾順鵬，曾 剛，等.金屬膜分離技術在冀東油田污水處理中的應用[J].油氣田地面工程，2013（11）：61～62.

[3]顏家保，王孝勤，周 敏，等.膜分離技術在循環冷卻排污水處理回用中的研究進展[J].能源環境保護，2010（24）：12～15.

X703

A

2095-2066（2016）31-0013-02

2016-10-22