膜法水處理工藝在生活污水處理中的應(yīng)用研究

中國(guó)市政工程?hào)|北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130021

城市地區(qū)的污水產(chǎn)出量逐年提升，正在給我國(guó)的污水處理行業(yè)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。生活污水中存在許多難處理、成分較復(fù)雜的污染物，還含有大量的磷元素及其化合物，如果不對(duì)生活污水進(jìn)行有效處理就直接排放，必然會(huì)造成自然水體富營(yíng)養(yǎng)化的問(wèn)題。為此，有關(guān)人員對(duì)此進(jìn)行了研究，并取得了一定的成果。膜法水處理工藝正是其中最具有代表性的一種污水處理技術(shù)，在生活污水處理中發(fā)揮著不可替代的積極作用，能夠有效避免生活污水對(duì)環(huán)境造成破壞。

1 膜法技術(shù)與生活污水處理

膜法水處理工藝中的“膜”指的是一種薄凝聚物質(zhì)，它能夠?qū)α黧w進(jìn)行分離，起到一個(gè)介質(zhì)性作用，可以將固態(tài)物質(zhì)和液態(tài)物質(zhì)二者分離，達(dá)到處理污水的作用，具有突出的滲透性與半滲透性特點(diǎn)。另外，膜法水處理工藝離不開(kāi)各種分離設(shè)備的支持，整體應(yīng)用效果比較好，還具有處理難度低、自動(dòng)化處理效率高等一系列優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛的認(rèn)可和重視。目前比較常見(jiàn)的膜法水處理工藝主要包括微濾、納濾、反滲透、超濾等處理技術(shù)，它們有著截然不同的特點(diǎn)，因此也適用于不同的領(lǐng)域和方向。

從中國(guó)水資源分布情況來(lái)看，主要存在水資源分布不均勻、東西部失衡嚴(yán)重等特點(diǎn)，東南沿海地區(qū)的水資源豐沛，而西北地區(qū)、東北地區(qū)及華北平原一帶的水資源相對(duì)緊缺，缺水地區(qū)的生活用水比較匱乏。因此，加強(qiáng)生活污水處理、提升水資源的利用率是未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)必須攻克的重要課題之一。人們的生活與水資源聯(lián)系密切，無(wú)論是日常飲水還是清潔食品都離不開(kāi)水資源，這也正是生活污水雜質(zhì)較多且難以處理的原因。生活污水中包含的芳香烴、鹵代烴等多種烴類，很難在自然條件下分解，會(huì)給自然水體造成不可逆的負(fù)面影響，而經(jīng)過(guò)自然水體的大循環(huán)，這些污染物又會(huì)重新富集到人類體內(nèi)，給人們的身體健康造成巨大影響。因此，必須盡快采取措施提升生活污水處理效果，通過(guò)先進(jìn)的膜法水處理工藝對(duì)污水中的芳香烴、鹵代烴等多種烴類進(jìn)行過(guò)濾，使處理后生活污水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，從根本上提升水資源重復(fù)利用的效果，同時(shí)還需要確保處理以后的生活污水中的物質(zhì)不會(huì)對(duì)自然水系造成嚴(yán)重污染，避免生活污水帶來(lái)的嚴(yán)重污染問(wèn)題，進(jìn)而確保我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

2 常見(jiàn)的膜法水處理工藝在生活污水深度處理中的應(yīng)用

膜法水處理工藝是各種高新科技不斷發(fā)展的產(chǎn)物，在生活污水處理過(guò)程中扮演著極為重要的角色，特別是在具體應(yīng)用中，膜法水處理工藝包含的各種處理技術(shù)往往能夠適應(yīng)多種生活污水處理的需求。工作人員可根據(jù)生活污水處理標(biāo)準(zhǔn)、生活污水污染程度等，選擇合理的膜法水處理工藝，保證生活污水的最終處理效果。

2.1 微孔過(guò)濾技術(shù)的應(yīng)用

微孔過(guò)濾技術(shù)是較為基礎(chǔ)性的膜法水處理工藝，其作用在于高效攔截直徑較大的物質(zhì)，從而讓水和污染物能夠順利地分離開(kāi)來(lái)，屬于傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)的更新?lián)Q代，孔徑比較小、直徑大于孔徑的污染物都會(huì)被攔截分離。在選用微孔過(guò)濾技術(shù)時(shí)，應(yīng)考慮污染物的相關(guān)參數(shù)，合理選擇過(guò)濾膜型號(hào)，并調(diào)整好微孔濾膜兩側(cè)的壓力差，既要為水體流動(dòng)提供充足的動(dòng)力，又要避免壓力差過(guò)大造成的微孔濾膜破裂問(wèn)題，從而確保微孔過(guò)濾技術(shù)的性價(jià)比。這種過(guò)濾技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用比較多，微孔陶瓷就是其中具有代表性的一種。相對(duì)于普通的微孔濾膜，微孔陶瓷顯然具有更突出的穩(wěn)定性，能適應(yīng)更加復(fù)雜的使用條件且使用時(shí)間比較長(zhǎng)，能夠?qū)τ头帧⒌鞍踪|(zhì)、脂肪分子等進(jìn)行有效分離，保證生活污水的處理效果。

2.2 反滲透技術(shù)的應(yīng)用

反滲透技術(shù)有別于傳統(tǒng)滲透過(guò)濾技術(shù)，其過(guò)濾動(dòng)力同樣來(lái)自過(guò)濾膜兩側(cè)的壓力差。然而反滲透技術(shù)的壓力來(lái)自外部加壓，從而在抵消過(guò)濾膜兩側(cè)原有壓力的基礎(chǔ)上使溶質(zhì)停留在高壓一側(cè)，從而確保生活污水的處理效果。最開(kāi)始，反滲透技術(shù)主要在海水淡化中發(fā)揮作用，后續(xù)才被引入生活污水的處理中。經(jīng)反滲透處理后，生活污水中溶解的污染物，不能溶解的懸浮物、膠體等都能夠被分離出去，整體應(yīng)用效果非常好、處理速度極佳。該技術(shù)在歐美國(guó)家已經(jīng)得到了大規(guī)模應(yīng)用，同時(shí)也得到了我國(guó)業(yè)內(nèi)人士的認(rèn)可和關(guān)注。從反滲透技術(shù)出現(xiàn)至今的近30年間，該技術(shù)的應(yīng)用范圍在不斷拓展，從簡(jiǎn)單的含油脫脂廢水處理到較為復(fù)雜的放射性廢水和高層建筑廢水處理，反滲透技術(shù)都發(fā)揮了極其關(guān)鍵的作用，特別是在膜蒸餾、液膜、膜生化反應(yīng)器等逐漸面世的情況下，反滲透技術(shù)的應(yīng)用效果更上一層樓。例如，在日本東京某建筑面積在3萬(wàn)m2以上的高層建筑生活污水處理中，反滲透技術(shù)就發(fā)揮了一定的作用，大樓排水包括洗手水、洗臉?biāo)N房水等，這類生活污水屬于清潔污水，要求處理效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)流暢、水回收率大、無(wú)異味等，反滲透技術(shù)恰好能夠滿足這些要求，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了極佳的效果。

2.3 超濾技術(shù)的應(yīng)用

超濾膜的孔徑比微孔濾膜更小，讓污水在通過(guò)大致過(guò)濾以后再通過(guò)超濾膜進(jìn)行處理，可保證最終的處理效果。污水在受到外加壓力的情況下，會(huì)通過(guò)超濾膜，而污水中存在的直徑比超濾膜孔徑大的污染物分子就會(huì)被分離出來(lái)，從而達(dá)到處理生活污水的目標(biāo)。超濾膜的污水處理過(guò)程屬于物理性質(zhì)，因此不能對(duì)污水中含有的微生物進(jìn)行過(guò)濾和處理，其屬于通水量較大、應(yīng)用難度比較低的過(guò)濾處理技術(shù)，目前在日本等國(guó)家取得了突出的應(yīng)用成果，在城市地區(qū)生活污水處理中發(fā)揮了重要作用。經(jīng)過(guò)超濾膜處理以后的水質(zhì)比較好，在進(jìn)行殺菌消毒后就可以用于空調(diào)制冷、馬桶清潔、綠化灌溉、消防安全等方面，重復(fù)應(yīng)用效果非常好。更重要的是，超濾膜系統(tǒng)的清潔難度非常低，定期進(jìn)行一次反沖洗，將殘留在孔徑附近的污染物清洗掉即可保證超濾膜系統(tǒng)的正常使用。

2.4 電滲析技術(shù)的應(yīng)用

電滲析技術(shù)是在外加電場(chǎng)影響下、推動(dòng)陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)的一種膜法水處理工藝，常見(jiàn)于海水淡化及生活污水處理，其中包含兩組膜組件，這是電滲析技術(shù)比較明顯的一個(gè)特點(diǎn)。在生活污水處理過(guò)程中，電滲析技術(shù)的主要應(yīng)用對(duì)象為木質(zhì)素。木質(zhì)素是生活污水中最常見(jiàn)但也比較容易被忽略的污染物，如果不能對(duì)其進(jìn)行有效處理，則可能造成嚴(yán)重的自然水體污染，而利用電滲析技術(shù)能夠有效分離和處理污水中的木質(zhì)素，保證生活污水的處理效果。更重要的是，經(jīng)過(guò)電滲析技術(shù)處理以后得到的木質(zhì)素可以直接用于造紙生產(chǎn)，資源將會(huì)得到十分有效的再利用，能夠在避免造成水體污染的情況下，提升資源重復(fù)再利用的效率。

2.5 其他膜法水處理技術(shù)

（1）EDI技術(shù)。這是一種比較新穎的純水凈化及制備技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)深度的鹽分離，有效改變污水酸堿問(wèn)題，使處理后的水體符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)質(zhì)上，這是一種電滲析技術(shù)及離子交換技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物，通過(guò)電滲析膜的合理選用，借助陰陽(yáng)離子交換作用，以溶液中接入的直流電場(chǎng)為動(dòng)力，推動(dòng)陰陽(yáng)離子定向轉(zhuǎn)移，最終達(dá)到深度脫鹽的目標(biāo)。除此之外，電解水反應(yīng)作用下生成的水還能實(shí)現(xiàn)水再生目標(biāo)，完成純水再生的任務(wù)。這種技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、應(yīng)用效果好、成本低廉等一系列優(yōu)勢(shì)，在生活污水處理中扮演著極為重要的角色。

（2）納濾分離工藝。納濾分離工藝也是膜法水處理工藝中比較具有代表性的技術(shù)，主要能夠?qū)θ芤褐械奈廴疚镞M(jìn)行分離和攔截。利用納濾分離工藝進(jìn)行污水處理時(shí)，一般需要將壓力控制在0.5～1.0MPa，在保證驅(qū)動(dòng)效果的基礎(chǔ)上避免過(guò)濾膜破損問(wèn)題。納濾分離工藝的納濾膜同樣具有選擇透過(guò)性，能夠攔截過(guò)濾特定的離子，因此其具有十分突出的過(guò)濾效果。一般而言，納濾分離工藝對(duì)二價(jià)離子的處理能力比較突出，實(shí)驗(yàn)測(cè)定其處理效率可高達(dá)95%以上，而對(duì)一價(jià)離子的分離能力則比較有限，一般不超過(guò)40%。因此，納濾分離工藝一般用于地下水、河流等水體的處理，能夠有效截留其中的農(nóng)藥等污染物，保證水體的安全性和潔凈度。

3 結(jié)束語(yǔ)

城市地區(qū)排放的生活污水中往往含有大量的污染物質(zhì)，只有采取措施對(duì)其進(jìn)行處理和過(guò)濾，才能保證生活污水的安全排放，才能讓水資源循環(huán)利用成為現(xiàn)實(shí)，真正提高水資源的利用效率，避免造成生態(tài)環(huán)境污染及水資源浪費(fèi)。膜法水處理工藝正是有效處理生活污水的重要技術(shù)之一，微孔過(guò)濾技術(shù)、電滲析技術(shù)、超濾技術(shù)、反滲透技術(shù)等都在生活污水處理中發(fā)揮著極為重要的作用，能夠有效分離木質(zhì)素、農(nóng)藥、膠體及懸浮物等污染物質(zhì)。