膜法在工業污水處理設計中的應用

蔡峰

摘 要：現代社會的發展進程突飛猛進，環境污染給人們帶來的困擾越來越嚴重，水污染也引起了人們的關注。膜分離技術為水資源能夠合理循環利用開啟了新路程，本文以膜法在工業污水處理設計中的應用為課題進行分析，首先對膜技術做出闡述，以膜技術怎么才能成功應用在各大工廠和企業等問題為核心進行探討，并介紹了全膜法的原理以及在實際應用中的案例，以進一步完善膜技術在水資源循環利用的研究，為我國工業污水處理作出貢獻。

關鍵詞：膜法;膜技術;應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）22-0015-02

1 膜與常用膜分離法

1.1 膜與膜技術

膜在自然界中廣泛存在，通過對膜的延伸并加以開發研究便有了膜分離技術，其有分離濃縮、純化和精制的功能?？梢赃_到分子級過濾的功能，并且過程簡單、效果好、成本低、耗能低、容易控制管理且占地面積不大，實現高效節能目的。所以，膜分離在人們日常生活中已廣泛應用于衣食住行中，給社會帶來了很大的經濟效益，在日常生活中有著重要作用，對當今分離科學也有著重要意義，顯示出其重要性以及光明前景。

膜技術是一種新的分離技術，目前氣體分離、水處理以及物料分離都采用這種新型技術，尤其是水處理。例如我們日常飲用水，人們在自來水中發現了農藥、各種洗滌劑，并且水塔與自來水管也受到了二次污染，于是人們利用超濾膜或反滲透膜來提取純凈水。可是由于開始技術的不發達，經研究發現在將水中含有的有害物質去除的同時，一些我們必不可缺的無機鹽也被去除了。于是，人們又開始對此進行研究改進，就將純膜裝置過濾出的礦泉水與純凈水優點相結合，于是有了有生物活性并且能夠直接飲用的過濾水，膜技術的改進和應用越來越成熟，已經逐步由凈水領域邁入了污水處理領域。

1.2 膜分離法概述

膜法水的處理是利用滲透膜，技術最早源于20世紀60年代，膜分離技術主要有透析、微濾、超濾、反滲透等。透析是利用親水膜以濃度差為推動力，使高分子溶液中的小分子溶質透過膜向水滲透的過程，主要應用在脫鹽、去除變性劑、還原劑之類的小分子雜質。反滲透是在水中存在有機鹽的狀態下，用相對于自然滲透力來說更大的壓力，將鹽分子因壓力原因分離出去，雜質也隨之壓到一旁，從而提純。在膜處理法的多次改進后，研究出了能夠結合膜與生物的新型技術，也就是反應器，人們在日常生活中處理污水都是采用曝氣池的方法，讓污水充分接觸到氧，這樣污水就能夠分解有機物，并且由于微生物能夠助其氧化，從而可以降低生活污水中各類有害物質的含量。因為微生物有很長的生長周期，所以通常濃度都很低，而且降解后的產物也在將其濃度逐漸稀釋，所以處理污水的過程就會很長。

膜的分離層厚度非常薄，以微米級計算，膜的種類主要有微孔膜、致密膜、帶電膜三個大類。膜技術實現物質的分離主要靠滲透壓的推動力，同時還可以利用不通的濃度差、電位差、送種分離等方法進行不同行業不同的物質在膜的表面進行分離。對于工業污水處理來講，使用膜生物反應器進行處理是一種特別有效的方法，它可以將水及生物降解的物質分離出去，而將微生物留在污水處理池中。這樣可以保持微生物的含量處于一個最佳的濃度，反應速度最快。通過大量的研究且表明，在相同地點時間等統一條件下，這種處理污水的方法中反應器能夠將不易降解的物質停留更長的時間，因此有更好的去污效果，水質也更好，并且能夠防除細菌以及提純。

2 膜分離基本原理

通常情況下都是利用物理結構對物質進行篩選分析的原理，吸附以及電性能等對物理分離也有作用。因為膜結構上存在差異，所以膜的截留機理可分為表層截留和內部截留兩大類，表層截留一般是機械式通過物體分子大小的差異分離出大物質或大分子，與生活中的過濾器原理相同，有吸附截留作用。內部截留微粒除了在膜表面被截留外，還能被膜的內部網絡截留。膜分離技術越來越成熟，膜的利用也越來越廣泛，無論是海水、苦堿水淡化還是工業上的廢水處理都逐步轉向膜分離為主的處理方式上來。因此如何使提高膜分離技術在應對工業廢水處理中的抗污染性、使用壽命及機械強度等性能都是一個值得我們進行深入研究探討的問題[1]。

3 膜法在工業化中的應用領域

膜技術從最初的醋酸纖維膜歷經了各種不同階段的膜發展到了現在的復合型抗污染膜，已廣泛應用于牛奶脫脂、果汁濃縮、黃酒純化、白酒陳化、啤酒除菌、味精提純、蔗糠脫色、氨基酸濃縮、醬油除菌等生產中，而且還廣泛應用于醫療針劑水、輸液水、洗瓶水、外科手術洗潔水的制備。因其克服了蒸餾水中含有細菌尸體的缺點，且具有生物活性，所以更有利于病人恢復健康而備受醫學界推崇。運用的范圍從最開始的咸水脫鹽以及淡化海水到食品、石化、染料等工業類廢水的處理。

3.1 膜法在造紙廢水處理中的應用

造紙工業耗水量極大，因此污水的排放量對環境造成的影響也很嚴重。根據造紙廠的廢水成分的不同因此處理的方法也不同，往常普遍采用化學沉淀、藥浮以及氣浮等方法處理廢水。但通常處理的結果都沒有到排放標準，目前根據對膜的研究技術在不斷普及進步，所以造紙廠改用膜處理造紙廢水，混合的廢水通過反應器把大顆粒分子過濾掉，剩下的水進入調節池，經過反應器的多重過濾與作用下最終有機物被降解成二氧化碳與水，從而使反應液固液分離，廢水就能夠達標排放了。這一過程簡單方便、成本低，并且能夠節約資源且將處理的廢水再次利用到造紙技術上以達到反復利用的效果，體現了膜法在工業技術的廢水處理中有著重要作用[2]。

3.2 膜法在印染廢水處理中的應用

印染企業的廢水排放量約是總工業的10%，若不合理處理印染企業的廢水，將對大自然的污染極其嚴重，并極大危害人類健康。印染企業的廢水有物化法、生物法、物化生物結合法以及膜法四類處理方法，由于膜法可以將廢水重新回到用水的標準所以得到印染企業的廣泛應用。反應器中包含的超濾組件用的是可以耐95℃高溫并過濾出廢水中的長鏈及微粒有機物的隔膜，使印染廢水能夠重新到達工業用水的標準并讓印染能夠安全的進行。這樣一來印染的廢水就能夠多次持續循環利用從而節約資源，減少二次污染，在安全且合理的條件下用膜法凈化的水重新用在印染的水資源上，降低了印染成本[3]。

3.3 膜法在重金屬廢水處理中的應用

重金屬對人體以及水生物危害極大，但在很多工廠企業中都存在著很多飽含重金屬的廢水，例如電子、印染、冶金等。膜分離的技術不僅可以讓廢水的排放能夠達標，還能回收有用物質，去除重金屬的膜法是利用生物膜吸附重金屬，因為組成生物膜的物質能夠產生由多聚糖、核酸、蛋白質、脂類等物質組成的細胞外聚合物質，這些聚合物含很多帶負電離子的物質，因此生物膜表面也具有負電離子，這些離子電荷能夠與重金屬相互作用而逐漸吸附重金屬離子。將生物膜法用于污水中重金屬的去除，不易產生二次污染，操作簡便，并且很大程度的降低了成本，其實際意義十分重要。

3.4 膜法在含油廢水處理中的應用

膜技術也可以應用于含油廢水的處理，一般采用無機膜，有機膜很容易污堵塞。油污水量的排放量決定著怎么設置處理有油廢水的裝置，然后再用有油廢水的處理裝置將含油廢水集中在一起，油污水的排放標準要達標，廢水處理后的含油量不能超過15ppm。檢測已經過濾好的廢水的油濃度，如果含油量沒有達標，那么監測方將會把超標的廢水重新退回要求再次降低油濃度并且到合格。目前決議也調整了油污水的處理設備的技術條件，之前一直使用的重力法無法去除部分活性劑，所以改進了處理含油廢水的處理設備，改善了原重力法的不足，所以采用了最新技術膜分離以及超濾等技術處理已經乳化的含油廢水，含油的廢水源很廣泛。例如鋼鐵廠、石油以及用于金屬類的潤滑油等都是直接接觸油的用水，含油廢水若不嚴謹處理會嚴重污染環境。清洗機和車床的廢水通常是乳白色，含油量約為1-5g/L，其中COD有10-50g/L。在膜的處理下水呈透明色，含油低于0.01g/L，COD降到1.7-5g/L，去油率高達99%以上，并且可除去水中的病毒、膠體、熱源等有害物質，還能夠透析出有益無機鹽。由于含油廢水對環境污染非常嚴重，所以含油廢水一定要在仔細認真反復監測并且確認排放污水中的油濃度已經降低至排放標準后再排放[4]。

3.5 膜法在食品工業廢水處理中的應用

食品廢水中有機物濃度很高，譬如蛋白質等，因為水量使用過大，并且有用物質較多，所以膜技術的處理目的最終是重新利用有用物質。并將COD值降低等等從而節約資源，保護環境。以利用膜技術處理大豆乳清廢水為例，將蛋白質變性后使用超濾膜濾掉蛋白，將剩余廢水通過超濾系統兩級納濾分出0.3～0.7mg的低聚糖，然后雙效蒸發器與噴霧干燥相結合最終出現粉狀的低聚糖實現分離，兩級過濾透過液匯合在一起進入串聯的兩級反滲透系統，進行除鹽。鹽水進入污水處理車間，凈化水回到分離蛋白車間用于浸出用水[5，6]。

4 結語

膜分離技術的研究越來越成熟，工業污水應用全膜法處理的工藝越來越簡單方便，有更好的發展前景。膜法處理的原理以及實際應用的案例證明膜技術能夠深度處理并回用廢水、節約資源，這對實現可持續發展有著重要的意義。

參考文獻

[1] 曹晨茜.膜法水處理技術在工業污水回用中的應用[J].化工管理，2019（22）：30.

[2] 管蘇建，沈陽，張景樂.全膜法在工業污水處理設計中的應用[J].建材與裝飾，2017（14）：92-93.

[3] 李曉輝，張利輝，郭茹輝，劉振法.膜法水處理技術在工業污水回用中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2017（20）：154-155+157.

[4] 龍源.生物膜法在城市污水處理中的研究[J].中國資源綜合利用，2019（04）：41-43.

[5] 李懷明.工業水處理雙膜法除鹽工藝在鍋爐給水中的應用與優化[J].冶金動力，2017（12）：47-49.

[6] 沈光林.膜法富氧技術及在工業上的應用進展[J].深冷技術，1997（06）：46-49.