污水深度處理回用膜處理技術(shù)

據(jù)2021年相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全年我國總用水量上升至5921億t，與前一年相比，多用水108.10億t。其中，工業(yè)、生活總用水量分別為1030.4億t和863.1億t。預(yù)計2023年后，我國水資源將會有500億t左右的缺口量。隨著我國經(jīng)濟不斷發(fā)展，工業(yè)用水、居民用水量呈現(xiàn)大幅度地增長，我國面臨著非常嚴重的缺水問題。且我國每年所排放的污水量為600億t，許多污水未經(jīng)處理達到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)便直接排放，給江、河、湖段造成嚴重污染的同時，使可利用的水資源總量降低。

常見的用混凝沉淀/砂濾/生物活性炭－消毒－出水深度處理二級出水時，雖然出水水質(zhì)滿足相關(guān)指標(biāo)，但出水中可能形成一些難降解小分子物質(zhì)，對于水質(zhì)要求比較高的行業(yè)，暫時還不能滿足其相關(guān)回用標(biāo)準(zhǔn)。想要使得出水水質(zhì)滿足相關(guān)的要求，就必須進行更深程度的處理。

膜處理技術(shù)作為一種污水深度處理回用技術(shù)，能夠利用膜本身具備的選擇透過性，將污水中污染物進行分離去除，在降低污染物外排量的同時，提高水資源利用率，緩減水資源匱乏等問題。

1、膜處理技術(shù)原理及特征

膜技術(shù)處理污水的原理是：通過外界壓力和膜本身具備的選擇透過性，利用污水中各種物質(zhì)所具備的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)的不同，使其進行選擇性地分離。

膜處理技術(shù)具備以下幾個特征：

1）膜處理技術(shù)能耗少。由于膜處理技術(shù)運行過程中，不會改變污水中各物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，且膜技術(shù)在常溫下即可進行，故系統(tǒng)能耗較少；

2）膜處理技術(shù)是利用膜本身具有的選擇透過性來進行分離過濾，不需要額外增加任何化學(xué)藥劑即可實現(xiàn)溶液的有效分離，故膜處理技術(shù)系統(tǒng)出水水質(zhì)高，且后期投資成本較低；

3）膜處理技術(shù)可應(yīng)用于多種不同的水質(zhì)，應(yīng)用范圍廣，且設(shè)備操作簡單、自動化程度高，后期投入的人力、技術(shù)成本較低。

2、膜處理技術(shù)的分類

膜處理技術(shù)主要分為微濾、超濾、納濾、反滲透、滲析膜技術(shù)等，其原理特點和應(yīng)用范圍如下。

2.1 微濾

微濾通過利用濾膜使污水中的無機鹽和分子通過，從而將膠體物質(zhì)、SS細菌等污染物質(zhì)從水中分離去除。微濾主要用于污水中SS、細菌及微小物質(zhì)的分離去除；半導(dǎo)體工業(yè)超純水、集成電路清洗用水終端處理；醫(yī)用純水除菌、除熱原，藥物除菌等；飲料、酒類、醬油、醋等食品中的懸濁物、微生物和異味雜質(zhì)、酵母和霉菌的去除，果汁的澄清過濾。

2.2 超濾

超濾是以壓力為推動力的膜分離技術(shù)之一，以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在0.03μm～0.1μm之間。超濾的作用是深度去除廢水中對后續(xù)反滲透工序造成膜污染的一些物質(zhì)，如微生物、膠體物質(zhì)、SS、細菌和病毒等雜質(zhì)，進而保證廢水進入反滲透系統(tǒng)的參數(shù)要求。超濾膜主要用于工業(yè)廢水和生活污水的凈化處理。

2.3 納濾

納濾膜對于特定的溶質(zhì)才有著較高的去除率納濾膜能夠去除二價、三價離子、微生物、膠體、熱源、病毒等物質(zhì)。由于納濾技術(shù)中操作壓力小，在制備飲用水和深度處理凈化水中具有廣泛的應(yīng)用價值。另外，納濾技術(shù)廣泛應(yīng)運于海水淡化過程中。納濾技術(shù)用于處理各種含鹽廢水。

2.4 反滲透

反滲透又稱逆滲透，通過壓力差作為推動力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。反滲透的作用是除去水中的有機物及溶解鹽類等物質(zhì)。反滲透主要應(yīng)用于市政污水、重金屬廢水、含油廢水等工業(yè)廢水中的處理。

2.5 滲析膜技術(shù)

滲析的工作原理是：溶液中的溶質(zhì)本身具備一定的濃度梯度，在這種梯度作用條件下，溶質(zhì)從滲析膜的一側(cè)傳向膜的另一側(cè)的過程。滲析技術(shù)的主要作用是去除包含很多不同種類的溶質(zhì)、溶液中的小分子量的組成成分，因此，滲析膜主要用于電鍍廢水、重金屬廢水等的處理，食品工業(yè)、生化行業(yè)等。

3、發(fā)展現(xiàn)狀

宮成清等對比了傳統(tǒng)深度處理工藝與膜處理技術(shù)在污水深度處理回用中的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：膜技術(shù)能夠保證出水水質(zhì)達到回用水水質(zhì)指標(biāo)，在減少污染物排放的同時，還可以滿足一些行業(yè)對于用水水質(zhì)有較高的要求。

劉陽通過對膜技術(shù)在高鹽廢水處理中的應(yīng)用研究進行闡述，并對納濾、超濾、反滲透、電滲析等幾種膜工藝進行比較、分析，提出膜處理技術(shù)在高鹽廢水零排放系統(tǒng)的有效應(yīng)用。

劉子發(fā)通過對膜技術(shù)在市政污水處理中的應(yīng)用進行研究分析。結(jié)果表明，膜技術(shù)用于處理城市污水，處理效率高，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、投資成本較低。應(yīng)用該技術(shù)能夠很好地處理市政污水，改善周圍水體環(huán)境。

4、問題探討及展望

應(yīng)用膜處理技術(shù)深度處理工業(yè)廢水、市政污水，出水水質(zhì)高，能達到相關(guān)的回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且系統(tǒng)穩(wěn)定、運行成本較低。但由于膜技術(shù)處理污染物通過的是膜本身具備的選擇透過性來進行，因此，膜使用較長一段時間后，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。尤其是當(dāng)水進入膜系統(tǒng)前，水質(zhì)濁度、硬度等較大時，膜污染越發(fā)嚴重。若繼續(xù)使用被污染的膜處理污水，出水水質(zhì)越來越差，系統(tǒng)的產(chǎn)水率也隨之大幅度降低。針對此問題，提出以下兩種解決方案，希望后續(xù)的膜處理研究中能夠有效解決膜污染嚴重的問題，使膜技術(shù)更好地應(yīng)用于污水深度處理工藝中。

1）膜處理系統(tǒng)的能耗及膜使用壽命相當(dāng)大程度是由于膜污染程度來決定的，因此如何減輕系統(tǒng)膜污染是膜系統(tǒng)運行效果好壞的重要因素。對此，我們可通過控制進入膜系統(tǒng)的進水水質(zhì)，以減輕膜表面所吸附的污染物含量，增加膜使用周期。另外，針對不同水質(zhì)，采取不同種類的膜材料，不能一概而論。對此，今后的研究中，要加大膜材料的開發(fā)和利用。

2）當(dāng)前的膜前預(yù)處理技術(shù)，只是簡單地利用物理、化學(xué)等方法，進一步去除污水中SS、膠體物質(zhì)、溶解性小分子物質(zhì)等，之后再進入膜處理系統(tǒng)。膜前預(yù)處理能夠深度去除小分子污染物，解決膜系統(tǒng)深度處理廢水中小分子物質(zhì)對膜造成的膜污堵嚴重等問題，延長膜化學(xué)清洗周期，增加膜壽命，極大地降低系統(tǒng)運行維護成本。因此，今后的研究中要加強對膜前預(yù)處理技術(shù)和膜處理技術(shù)組合使用，通過建立相關(guān)的模型來研究組合工藝的強化效果。（來源：山西金承環(huán)境工程有限公司）