膜法水處理技術應用于生活污水深度處理

李先元

(煤炭工業太原設計研究院，山西 太原 030001)

膜技術是一種較為嚴格的物理分離技術，其主要技術特點是不會出現化學變化或反應，同時分離裝置相對比較簡單，占據的空間較小，利于實現自動控制的要求。對膜法水處理技術展開研究，進一步分析其在生活污水處理中的應用。

膜法；水處理技術；生活污水

隨著社會整體經濟水平的提升和發展，中國在資源利用環節上也有了顯著的提升。但是，當前世界上仍然有很多國家和地區存在明顯的資源短缺現象。特別是淡水資源的匱乏，始終困擾著人們，淡水資源的缺乏也成為了現階段地區工農建設和城市發展中最為關鍵的影響因素之一。

1 膜法概述

膜指的是一種流體中或兩種流體之間有一種層薄凝聚物質，其將流體相隔成兩個部分，并將兩個環節中的物質產生傳質作用。膜的存在方式既可以是的固態的，也可以是液態的，其具備較強的滲透性和半滲透性。經過實際研究可以發現，膜存在兩個顯著特點：第一，無論膜多薄必然存在兩個界面。從而在兩個界面中和兩個側面的流動物體產生接觸 。第二，膜具備選擇透過性。膜可以將流體中的一種或是多種物質進行透過，但是不允許和其他物質透過。針對膜的選擇透過性，對物質進行分離或是濃縮的方式就被稱作膜法分離技術。常見的膜分離法有超濾、微孔過濾、反滲透和電滲析等。本文將對應用在生活污水處理中的反滲透和超濾膜分離技術展開研究。

2 反滲透原理和膜透過機理

滲透現象最早是在1748年被阿貝·諾倫特發現并得到證明的現象，但是一直到上世紀五十年代，廣大科學家才逐漸對的反滲透分離方式展開更深入的研究。

按照物理學的理論，在實驗過程中可以發現，純凈水的化學反應位要比廢水的化學反應位高，所以純水就可以利用半透膜的工作方式對廢水進行滲透。在實驗結束后，廢水的液面也呈現明顯提升，最后膜的兩側將呈現固定的液面差。在此環節中，滲透也呈現出動態平衡的趨勢，我們通常也將這種現象稱之為正滲透，而對于二者中的液面差，也被稱作是滲透壓。在對廢水側增加壓力Pa的時候，將出現Pa大于液面差的情況，因此廢水中的水分子也將逐漸向著具備選擇性的半透膜轉變，在此環節中，施加的壓力越大，透過的速度也將得到更顯著的提升，在此種背景下透過的速度越大，反滲透現象就越明顯。對淡水海水進行滲透，或是對廢水的凈化都是在此背景下實現的[1]。

當前，普遍認為溶解擴散理論能對膜透過現象進行良好說明。在該理論中將水分子和溶質在膜內進行溶解，并實現在膜內的擴散，但是由于膜自身具備推動力，因此濃度差和壓力差效果并不樂觀。由于溶質擴散系數和水分子擴散系數相比較小，所以高壓作用下水在膜中的移動速度也將明顯提升，那么透過膜的水分子數量也十分繁多。這也說明膜具備較高的選擇性，對于溶質有著較強的截留作用，但當前反滲透膜透過機理同發達國家相比，我國仍然處于發展和完善的重要階段，和世界先進水平仍然存在一定距離[2]。

3 反滲透在對生活污水處理中的應用

當前，國際社會普遍存在淡水資源不足的情況，因此生活污水再次利用于工業生產或城市建筑、居民區的中水也具備十分積極的影響和作用。在傳統工作中，將生活污水進行深度處理就是對二級處理水在此進行過濾或是利用活性炭等吸附性較強的物質對水中的各項雜質進行去除。但是上述方法雖然能在一定程度上減少水中雜質，卻很難將水中的有機物質和不溶性雜質進行去除。而利用反滲透的方式對生活污水展開有效的深度處理，不僅能將水中的有機物質和鹽分進行去除，同時此種方法也是當前對污水進行回收利用的最佳方案[3]。

美國加利福尼亞州的波莫納污水廠是較早開展反滲透水的研究地區。在這個污水廠中設置了一臺日處理可達37.8 m3的反滲透設備，對于二級處理后的污水資源能進行有效處理，經過實際應用發現，其可以對有機物和無機物進行良好的去除。

4 超濾原理和透過機理

反滲透環節中得出的溶質，一般的分子量基本都在500 g/mol以下，在這個過程中，溶液的滲透性也很高，所以為了對滲透壓進行克服，我們在工作過程中應該采用較高的壓力，將水的透過率控制在0.1 m3/(m2d·)～2.5 m3/(m2d·)。

超濾分離物質工作中基本原理就是：被分離出的溶液需要在外界壓力影響下，從而在流速影響下孔徑的超濾上進行流動，確保溶液中的無機離子和低分子量透過膜，以便微生物和細菌等物質的截留，進一步實現分離和濃縮的目的。

超濾能對大分子和微粒進行截留的主要目的就是在膜表面之間孔徑具備篩分作用。但是一般都認為其在分離的過程中是借助物理作用[4]。

5 膜分離法在生活污水深度處理的綜合研究

膜分離法是當前社會中高新科技領域中全新的學科，其應用范圍比較廣泛，在對膜法進行生活污水的處理過程中，可以發現其具備以下特征：

1) 在開展分離和濃縮工作的過程中，不會發生相應的變化，因此相比于其他分離方式，此種方式所耗費的能源較低。

2) 膜分離技術除了適合在有機物和無機物中進行應用，對病毒、細菌乃至微粒的分離上，同時還可以被應用在多種特殊溶液或是體系的分離過程中，比如我們常見的溶液大分子或是無機鹽的分離等。

3) 在膜分離裝置的應用上，其具備工藝適應性強的特點，因此在對其進行規模處理的過程中可大可小，操作手段相對比較簡單。容易開展自動化的管理控制工作。作為當前社會發展中一種全新的水資源處理方式，具備十分顯著的優勢：工作占地面積小、廢水資源的處理效率高等[5]。

6 結束語

綜上所述，隨著當前社會整體經濟水平的提升和發展，我國在資源利用環節上也有了顯著的提升，但是當前世界上淡水資源的匱乏，給人們的生活和發展也帶來了極大的不利影響，同時淡水資源的缺乏也成為了現階段地區工農建設和城市發展中的重要因素。當前，我國的膜分離技術還存在很大的提升空間，膜技術也將在我國得到更廣泛的關注和重視，人們對于水資源的認識也將得到顯著提升。通過對技術水平的提升和創新加強此技術的應用，從而有效緩解我國水資源缺乏的問題，為實現資源的可持續發展提供更有效的幫助。

[1] 李雅婕.淺談放射性廢水處理技術[J].化工技術與開發,2015,40(10):62-64.

[2] 邱建華.淺談我國廢水處理技術的研究與進展[J].江西化工,2012,62(4):125-128.

[3] 陳志強.淺談幾種新型水處理技術的研究應用進展[J].現代農業,2015,36(7):86.

[4] 賈榮霞.淺談循環冷卻水系統水處理技術及運行管理[J].城市建設理論研究(電子版),2014,58(25):590-592.

[5] 付偉,劉光偉.淺談反滲透膜法工藝在核電站海水淡化中的應用[J].中國新技術新產品,2014,33(5):3-3.