膜分離技術在廢水深度處理及回用中的應用

晏禮

摘要：現今，人們的環保意識逐漸增強，國家也對廢水深度處理及回用提出了更高的要求。膜分離技術作為污水深度處理及回用中的一項重要技術，受到了越來越多的人的關注。本文先介紹了膜技術的分類及其應用領域，接著聯系現實，重點介紹了膜分離技術在造紙、印染、電鍍、半導體等行業廢水深度處理及其回用中的應用情況。

關鍵詞：膜分離技術；廢水深度處理及回用；應用方法；環境保護

雖然我國水資源總量的排名占到了世界第6位，但淡水量卻只占世界總淡水量的7%，是一個非常缺乏水資源的國家，是十二個貧水國家中的一個。因此，開發行之有效的污水深度處理及回用技術對促進生態可持續發展與工業可持續發展尤為重要，其現實意義也是極其重要的。

20世紀60年代，興起了一種新的廢水深度處理技術--膜分離技術，它利用一種具有選擇透過性的薄膜材料，對廢水中的物質進行分離、提純和濃縮。傳統過濾技術與此薄膜技術的不同在于，薄膜技術可以在分子范圍內進行分離，而且是一個純物理的變化過程，具有節約能源、無相變、設備占地面積小等優點。在膜分離過程中，通過施加一定壓力，水中質量不同的各種成分在流經膜表面時，水、溶解性固體（無機鹽）和低分子溶質就能夠透過薄膜，其他大顆粒雜質和高分子溶質則不能通過膜而被截留，從而對廢水中的不同組份進行分離和濃縮，達到廢水深度處理及回用的目的。

1 膜技術分類

薄膜技術分為納濾膜（NF）、超濾膜（UF）、微濾膜（MF）和反滲透膜（RO）等，分類的根據是薄膜的孔徑或者薄膜的過濾精度

1.1 微濾膜技術

微濾膜技術利用的原理是薄膜的篩分原理，在壓力的驅動下，微濾膜會截留直徑在0.1～1之間的微小顆粒，如懸浮物、大分子膠體等物質。微濾膜的特點是分離效率高、過濾精度高、可靠性很好，被廣泛應用于醫藥行業的廢水處理、食品行業如白酒的過濾和飲用水的處理、地表水藻類和顆粒雜質的去除、或者為納濾技術和反滲透技術等膜分離技術做預處理等。

1.2 超濾膜技術

超濾膜孔徑的范圍在0.01～0.1微米，一般來說超濾過程可以看做是和膜孔徑大小相關的篩分過程，是一種處理精度介于微濾技術和納濾技術之間的一種處理技術。超濾技術的過濾介質是超濾膜，它的驅動力是薄膜兩側的壓力差。在施加一定壓力作為驅動力以后，污水會流過膜表面，強行讓水分子和比膜孔徑小的小分子物質通過，并將大分子物質和有機物等截留在薄膜的另一側這些大分子物質包括蛋白質、細菌、膠體、懸浮固體等，以此來達到凈化和分離污水的目的。

1.3納濾膜技術

納濾技術是一種不同于超濾技術和反滲透技術的一種新技術，因為它已經從反滲透技術中分離出來。納濾膜的孔徑只有幾納米，它會截留出分子量在80-1000范圍的大分子物質，被廣泛應用在海水淡化工程、超純水制造、食品工業污水處理、環境保護等眾多領域。

1.4反滲透技術

反滲透技術是一種能夠從溶液中分離出溶劑的新型污水處理技術，反滲透過程的推動力同樣是薄膜兩側的壓力差。運用該技術時，在薄膜的一側施加大于滲透壓的壓力后，溶劑就會逆著自然滲透的方向作反向滲透，就會在薄膜的高壓側得到經過濃縮的溶液，即濃縮液；低壓側就會得到滲透過溶劑，即滲透液。污水中的各種膠體物質、無機離子等大分子溶質會被反滲透膜截留下來，從而獲得純凈的水。海水和苦咸水的淡化處理、鍋爐用水軟化和廢水深度處理及回用等眾多領域都已經開始運用反滲透膜技術。

2 膜技術在廢水深度處理及其回用中的應用

2.1 造紙廢水深度處理及回用

量大、COD含量高、纖維懸浮物較多、而且含有二價硫、帶有顏色、并且會發出硫醇類物質特有的惡臭氣味等都是造紙業污水所具有的特點。在傳統的污水處理方法中，往往會利用物理法、化學法氧化、和生物處理法等，但是這些傳統的方法只能做到達標排放，近年來，國家環保標準以及對廢水回用率的要求逐漸提高，造紙企業的用水與環保壓力變得越來越大，膜分離集成技術對造紙廢水及回用問題的解決是非常有效的。

造紙廢水處理中的通常會用到膜技術與生化工藝相結合而成的膜生物反應器（MBR）、深度處理的連續膜過濾技術（CMF）和反滲透純化技術（RO）等衍生技術，這些衍生技術都是處理與回用問題的關鍵膜技術。過濾和絮凝沉淀等傳統的物化方法能夠去除污水中的大部分懸浮物和膠體類物質，然后經過缺氧/好氧生化處理，再經過MBR膜分離單元，處理后的滲透液再經連續膜過濾和反滲透膜處理，滲透反滲透滲透液經檢測可以滿足造紙生產用水的要求。

2.2 印染廢水深度處理及回用

印染廢水是環境污染源的重點問題，首先是污水量大，其次是有多種的染料都能成為環境污染物、并且這些染料結構復雜，第三是多數印染劑都含有可以致畸、致癌和致突變的“三致”有毒有害物質，這些物質大都是難降解的有機物，并且化學穩定性較強。

印染廢水的處理方法包含物理法、化學法和生物法等多種方法。使用傳統的污水處理工藝，通常只能做到達標排放。工藝用水對回用水的水質指標要求比較嚴格特別是硬度、色度、有機物等指標的要求就更為嚴格，將原已經能夠達標排放的廢水再通過連續微濾、超濾、納濾或反滲透等一系列的膜處理后，其水質的主要指標相當于地表水或市政自來水，電導率、懸浮物、色度等指標明顯優于工藝用水要求。

2.3 電鍍廢水深度處理及回用

電鍍廢水中所含有的酸、堿、重金屬鹽類等隨廢水排出會對自然環境造成嚴重威脅。防止水體污染的最佳途徑是使廢水實現閉路循環。在進行電鍍廢水治理的過程中發現，經過傳統物化沉淀等處理后達到排放標準的電鍍廢水，再采用超濾和反滲透雙膜法分離技術是一種較為經濟實用的回用技術，它不僅可以使廢水回用率達到百分之75以上，而且回用水的主要水質指標達到了工業用水標準。

2.4 半導體廢水深度處理及回用

半導體工業的污水排放量很大，污水中的污染物成份復雜，種類也很。半導體工業所產生的污水中往往含有酸堿物質、有機物和重金屬離子等，處理難度非常大。目前國內通常通過合理的分類收集，再采用混凝、氣浮、沉淀、過濾、酸堿中和等物化法以及生化法等傳統方法進行處理并達標排放，如需進一步達到回用標準則需采用新的技術，膜分離技術則能很好地應用在該類廢水的深度處理及回用上。對于劃膜片廢水，在原有混凝沉淀的基礎上，采用管式微濾膜（TMF）能較好的對該廢水進行分離和濃縮，其出水可達到工業用水水質標準，其濃液則排放至污泥系統進行處理。對于酸堿廢水、重金屬廢水、有機廢水等在經過初步處理以后，一般能夠達到排放標準，后續可采用超濾（MBR、浸沒式超濾或壓力式超濾等）和反滲透相結合的處理方法進行深度處理，其出水主要指標也可達到工業用水水質標準。

3 結束語

膜分離技術作為一種新型的廢水深度處理及回用技術，在國內外已經受到了廣泛關注，具有很大的發展前景。但是目前膜分離技術也存在較為明顯的劣勢，那就是初期投資成本高，運行成本高，因此對企業提出了較大的挑戰。但是，隨著科技的進步，制膜技術將不斷改進，更多高性價比的膜產品將會產出，運行成本和投資成本將會不斷降低。相信在不久的將來，膜分離技術在廢水深度處理和回用領域將會成為最重要的技術之一。

參考文獻

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（作者單位：深圳市超純環保股份有限公司）