膜技术在废水处理中的应用

２０１７年１月JournalofGreenScienceandTechnology第２期膜技术在废水处理中的应用付文锋(广东省中山市绿洁水处理技术有限公司,广东中山５２８４００)摘要:指出了膜技术是通过一种特殊的半透膜来对水中的离子或分子进行分离的新型流体单元操作技术,在废水处理方面享有“２１世纪水处理领域的关键技术”之称,比较普遍的膜技术有电渗析、微滤、反渗透等。随着膜技术的功效被熟知,以及国内公众环保意识的提高,该技术得到了越来越多的应用。简要介绍了膜技术及其处理废水的基本原理,然后具体给出了膜技术在废水处理中的应用,最后进行了总结和展望。以期给予相关的部门及人员一些借鉴和启示。关键词:膜技术;废水处理;应用A１６７４-９９４４２０１７２-０００４-０３X７０３中图分类号:文献标识码:文章编号:()１引言如今,各项资源尤其是水资源日益紧张,寻求高效用水的方法刻不容缓。我国相比世界其他国家,水资源更是紧缺且污染十分严重,这些都很大程度上抑制了国民经济的发展。膜技术的普及让废水回用以及物质回收变成了可能。膜技术在水处理方面的应用,以其节能环保、设备简单等特性获得了世界各国的重视,越来越成为废水处理方面不可或缺的一个关键因素。尤其是近几年以来,纳滤技术的发展,在今后含低分子量废水处理的应用方面必将发挥更大的影响力。对膜技术的探索和利用,将膜分离技术有机高效地同其它分离技术结合起来,以求获得最佳的处理效果和经济效益,是今后需要持续研究和探索的。膜技术具有其他常规处理废水的技术所不可替代的作用,还具备独特的发展优势,如低能耗、效率高、操作简单、占地面积小、经过膜技术处理后所获得的水质量优良、可实现循环利用等。所以,可以相信的是,在未来的日子中,膜技术必将会获得更加广泛的发展应用。２膜技术概述２．１膜技术简介我国的膜技术起源于２０世纪９０年代,经过多年的发展,分离膜产业已经慢慢趋于大规模应用阶段,产值也由２０世纪９０年代初的２亿元增长至２０１５年的８５０亿元,并有继续增长的势头,我国的膜处理增加情况如图１所示。图１中国膜法处理发展情况目前的膜分离技术有多种,包括超滤、电渗析、渗析、纳滤、液膜等。在各个领域得到运用,具有广阔的应用前景。但是不可忽视的是,目前的膜分离法还存在一些阻碍其广泛发展的因素。例如,进水水质要求高、需定期清洗、运转费用高等,还需要持续的研究。２．２膜技术原理介绍膜技术处理废水的基本原理主要是利用了水溶液(原水)中的水分子具有穿透性的特征,使得分离膜能够保持穿过的物质不相变,并且在外力的作用下水溶液(原水)与溶质或其他杂质能够起到分离的效果,最终获得较为纯净的水,达到处理废水、提高水质的目的。这项技术实质上是属于物理分离的范畴,物质穿过膜不发生相变,因而其能量转化率就比较高,并且分离的效率也较好,还具有节能好、易操作、能够实现自动化等优收稿日期:２０１６-１２-２０作者简介:付文锋(１９７４—),男,助理工程师,主要从事环保工程与运营管理方面的工作。４付文锋:膜技术在废水处理中的应用环境与安全点。因此,在未来的研究中,这是很值得探索的且具有很大前途的新型水处理技术。水处理膜分离技术如图２所示。图２水处理膜分离技术２．３膜法技术处理的特点与常规法相比,膜技术有如下优点:①废水处理的效率很高;②基本没有污泥产生。无需处理污泥费用;③设备的操作环境比较卫生,原因是膜技术是密闭的运行系统,没有污水臭味;④消耗的能源低。无相变分离技术,仅需泵送液时的电能;⑤设备的运行费用低,且设备易于维修保养;⑥设备投资少,占地面积小。３膜技术在废水处理中的应用３．１纺织废水纺织工业产生的废水里所包含的成分是比较复杂多样的,并且在这类污水中各种物质可能发生较快的变化。目前,我国已经有部分纺织企业引进并开始应用膜分离技术处理企业的废水了。例如,宁波神鹰针织工贸有限公司,有效地利用膜分离技术来对企业中的印染污水进行处理和回用。兵器科学研究院宁波分院在纳滤膜和反渗透膜应用的基础上开发出了全新的污水处理技术,新技术的原理是在一定压力下,９９．５％的水中钠离子无法通过反渗透膜,比钠离子更大的粒子更是难以穿过“筛孔”,只有较纯净的水能通过。经过膜技术处理后,水硬度低,能够被循环利用。有效的利用反渗透膜,对于印染企业来说具有十分重要的意义。不仅能够有效回收利用印染的原料,很大程度降低企业的成本费用,还有希望实现印染企业的废水零排放或者微排放的目标,节约了自来水等新鲜水的运用,对环境保护、经济效益等都是一大贡献。３．２造纸废水这几年来,国内中小型造纸企业废水处理方法主要是应用酸化法和超滤法。其原理是为了分离出黑液中的木质素,同时降低其中的COD和BOD。但是,随着膜分离技术的普及,又加上该技术具有低成本和占地面积小等优势,杜明等运用微滤—凝沉淀法来对造纸废水进行处理,原理是利用微滤来对纸浆进行回收,并且运用混凝沉淀来去除造纸废水中的主要污染物。在造纸企业中,利用纳滤来进行废水处理,并且实现废水中有用物质的回收,能进一步对废水排放的污染加以有效控制。潘碌亭等则是采用TOA(正三辛胺)乳状液膜法来对黑液进行有效处理,这种方法能够让COD的去除率高达９８％以上,并且经过提取后的木质素还可以在日后的生产中成为其它化工的原料和产品,可以起到治理污染的同时又实现综合利用的双重效果。具体如图３所示。图３造纸废水膜处理工艺３．３制药废水制药企业中所产生的废水大部分在由多种药物生产过程中所排放而形成的混合废水。之前,国内外主要运用的是厌氧－好氧生化联合处理法来进行废水处理,具有一定的效果。然而,这一方法存在着其局限性。例如,厌氧处理的工艺对温度和pH值等因素的要求是比较高的,同时,这种方法的操作范围十分有限,构筑物停留时间比较长。另一方面,利用厌氧处理的方法来处理沼气,所获得的产量小,经济价值比较低,而且处理后直接排放出去就会导致环境的二次污染,可能引起其他安全隐患。另外,单一的常规好氧生化处理方法,其弊端也是比较明显的。膜技术的出现,能够一定程度上减低难度。PW膜生物反应器技术,主要是由膜组件和生物反应器所组成,能够在一定时间内维持较高的MLSS浓度,以及维持较长的SRT时间。并且,因为膜具有隔离的作用,这就使得那些生长速度很慢的硝化细菌可以有时间在反应器里面得到积累,当MLSS逐渐提高后,硝化细菌数量也在持续增加,使得反应器硝化能力不断增强,以至于通过膜后,所出的水大多数是不含有细菌、病毒、寄生虫卵等有害物质,浊度比较低,完全符合国家规定的废水排放的标准。３．４重金属废水重金属废水污染是造成环境污染的因素之一。尤其是像电镀、冶金、矿山等企业都是重金属废水的高产区。在进行生产过程中会产生大量的含有铬、镍、铜、镉等金属离子的废水。目前国内外进行重金属废水处理的主要方法是液膜法和离子交换法。并且主要回收的是酸水中的Zn２＋,但是难以对Na２SO４和H２SO４进行有效回收。如今的纳滤膜技术能够确保有９０％的含重金属废水得到有效的回收或者被纯化,并且在整个分离的过程中重金属离子的浓度会随之逐步加大,甚至是可以达到回收利用的标准。在条件允许的情况下,甚至还可能分离回收其他离子,例如Ni２＋和Cd２＋。４总结与展望随着对膜技术的推广,又由于该技术在处理废水方面的优势,这为未来膜技术的发展和应用创造了机会．膜技术的发展推动了废水处理的发展,给予了人们生活生产更多的便利。但是,是近几年发展起来的比较年轻的新型技术,该项技术仍然还不够成熟,大规模工业化膜分离的例子较少,更多的分离技术尚处在探索和研究的过程中,有许多存在的问题有待解决改进,这也是未来膜技术发展面临的挑战。一是关于膜污染以及膜稳定性不足的问题;二是到目前为止,膜组件的造价还是５２０１７年１月绿色科技第２期较高的,使成本费用高。这两个条件都在很大程度上限制了膜技术在废水处理中的广泛应用。不可否认的是,在可以预见的未来,膜技术必将得到完善,在废水处理中会得到更大规模的应用,并且在解决全球水资源中贡献自己的力量。参考文献:[１]杨平．浅谈膜技术的特点及在水处理中的应用[J]．科技与企业,２０１４(２１):１５８．[２]张亚斌．几种膜技术在废水处理方面的应用研究分析[J]．电力学报,２０１３(２):１７７～１８０．[３]易华西,张兰威,黄冬成,等．反渗透膜技术在乳品工业废水处理中的应用[J]．中国乳品工业,２０１５(６):４９～５１．[４]方祥洪,马若霞,任力,等．膜技术在放射性废水处理中的应用研究[J]．广州化工,２０１４(２０):１７１８．AnalysisontheApplicationofMembraneTechnologyinWastewaterTreatmentFuWenfeng(ZhongshanLvjieWastewaterTreatmentTechnologyCo．Ltd．,Zhongshan,Guangdong５２８４００,China)Abstract:Inrecentyears,China’srapideconomicandsocialdevelopmentcannotbeseparatedfromtheprogressofvarioustechnologies．Amongthem,themembranetechnologyhasbroughtremarkableachievements．Membranetechnologyisaspecialsemi－permeablemembranetotheionormolecularseparationofthenewfluidunitoperationtechnology．Inthetreatmentofwastewater,itisknownas“the２１stcenturywatertreatmenttechnologyinthefieldofkeytechnologies”．Thecommonmembranetechnologiesare:electrodialysis,microfiltration,reverseosmosisandsoon．Withthewelknowneffectivenessofmembranetechnologyandthedomesticpublicawarenessofenvironmentalprotection,thetechnologyhasbeenmoreandmorepopular．Thispaperbrieflyintroducedthemembranetechnologyandthebasicprincipleofwastewatertreatment,andthenpointedouttheapplicationofmembranetechnologyinwastewatertreatment,andconcludedtheconclusion．Wehopedtogivetherelevantdepartmentsandpersonnelforreferenceandinspiration．Keywords:membranetechnology;wastewatertreatment;application上接第页)运,,():(３,、[]２０１１１２３１４６～１４７．[]．１４．１１傅春梅徐J．[]林孝松,林庆,王梅力,等山区镇域山洪灾害危险性分区研刚重庆市山洪灾害的危害成因及防治对策太(),,():J．２０１５２４３９０～９６．原师范学院学报自然科学版２０１１１０１１４５～１４８．究—以跳石镇为例[]自然灾害学报,,():()[][]．１５．():J．１２害学报iv原理与方法J．究,,蒋卫国区域洪水灾害风险评估体系自然灾[]林孝松重庆市合川区土地利用状况定量分析[]水土保持研,,():２００９１６１１９９～２０３．１３２００８１７６５３～５９．J．．[]章德武,谌宏伟山洪灾害致灾因子分析与防治措施[]中国水MethodsforAssessmentIndexSystemofFloodDisasterR