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论膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李时卉

[导读] 摘要：膜法水处理技术是膜技术与生物技术融合的产物，不涉及化学反应，在处理水体中污染物时不容易产生二次污染，是一种对环境更加友好的水处理技术。

        广东省环境保护工程研究设计院有限公司广东广州 510000
        摘要：膜法水处理技术是膜技术与生物技术融合的产物，不涉及化学反应，在处理水体中污染物时不容易产生二次污染，是一种对环境更加友好的水处理技术。膜法水处理技术中有膜技术和生物技术的共同参与，能够有效实现对水体中有机污染物和无机污染物的控制，对水体的净化效果更佳，出水水质更高，属于水处理技术中深度处理的一类。本文从膜法水处理技术和生活污水入手，分析并探讨膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用，希望可以为提高生物污水处理出水水质提供一些参考。
        关键词：膜法水处理技术；生活污水；深度处理；应用
        引言
        在当前环境保护工作不断深入开展的背景下，在生活污水处理方面，对于生活污水处理水平及效率也有着越来越高的要求，因而需要更合理地进行生活污水处理。在目前生活污水深度处理方面，膜法水处理技术有着越来越广泛的应用，并且在实际应用中发挥着重要的作用，因而相关技术人员需要合理应用膜法水处理技术进行生活污水的深度处理，使生活污水处理能够取得更加理想的效果，更好地满足环境保护要求。
        一、膜法水处理技术概述
        1.1膜法水处理技术原理
        膜法水处理技术是超滤（UF）、微滤（MF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）、EDI 以及其他不同膜过程有机地结合在一起，实现去除生活污水中污染物目的的深度水处理技术。在膜法处理技术的应用中，膜属于最基础的部分，膜指的是流体间存在的薄凝聚物质，在应用膜的基础上可以使流体被分隔成为两部分，且在两部分物质间能够使传质作用得到发挥。一般情况下，膜的存在形式有两种，固态和液态，且其具有半渗透性和渗透性的特点。根据调查显示，膜具有两个明显的特点：
        （1）有膜的存在就必然会有两个界面，膜通过界面分别和流体进行接触。
        （2）选择透过性，选择透过性膜是具有活性的生物膜，它对物质的通过具有半透膜的物理性质，具有主动选择性。膜法水处理技术主要通过膜的这两个点实现溶液的浓缩和分离。
        1.2超滤（UF）技术
        超滤技术是一种能够将液体内部分子进行过滤、浓缩的分离技术，其分离密度介于微滤（MF）与纳滤（NF）之间。超滤膜技术原理是指液体在压力的作用下，液体中的低分子溶质通过滤膜上空隙达到滤膜另一侧的过程，使高分子溶质和水中杂质以及其它物质被截留在滤膜上，从而实现液体过滤分离以达到液体的净化效果。超滤膜技术是本质液体在滤膜上做横向流动，并按照拉力与分子量的大小来选择性过滤的过程，一些过滤后无法穿过滤膜的大分子物质通过超滤膜技术的浓缩作用后将会慢慢排放到排放液中，这使我们可以对排放液再次处理以实现水资源再利用的目的。
        1.3反渗透（RO）技术
        反渗透是一种与常规渗透相反的膜分离技术，利用的也是膜两侧的压力差，只不过在反渗透膜的工作过程中需要外加压力，抵消掉膜两侧原本压力差的情况下推动溶剂在低压区积累，推动溶解物在高压区积累，实现水体中的污染物分离。反渗透技术最初应用在海水淡化领域中，后来才被应用入污水深度处理领域中。经过反渗透处理后，生活污水中的溶解污染物、悬浮物、胶体、有机物、无机物都会得到有效分离，且适用于盐度较高的生活污水处理中，是一种出水水质稳定、效率高的深度处理技术。反渗透技术已经基本在欧美等国的污水处理厂中得到应用，在我国污水处理领域中的应用率也在逐步提升。
        1.4 EDI 技术
        EDI 技术是一种全新的纯水净化和纯水制备技术，它的特点是可以完成水的深度除盐，解决了水的酸碱再生问题，更加契合环保要求。EDI是电渗析技术和离子交换技术的结合，通过溶液中阴阳离子交换和膜的选择性渗透以及离子交换作用，在溶液中直流电场的作用下实现离子的定向迁移，从而完成水的深度脱盐效果。在除盐的同时，水通过电解反应产生的氢离子和氧离子交换树脂实现水的再生，因此不再需要酸碱再生制造纯水，EDI 技术具有装置简便、节约时间和成本以及应用领域广发特点，被称为水污染深度处理技术的绿色革命。

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        二、膜法水处理技术在生活污水深度处理领域中的具体应用
        深度处理通常指水处理程序中二级处理及以后的三级处理环节，能够更有效地进行生活污水有机物、无机盐、不溶性物质的脱除，进行出水的脱色处理。在生活污水深度处理环节中，膜法水处理技术有着十分优秀的表现。反渗透技术对高盐度生活污水处理效果优秀，能够有效去除生活污水中的有机物和无机物。超滤技术可以有效分离生活污水中的大分子，且分离过程能耗小、占地面积小、污泥产生量小、处理量大，十分适合中水回用体系。但超滤系统需要定期的维护和冲洗，运营成本较高。电渗析技术主要应用于回收生活污水中的木质素等污染物，提高生活污水深度处理的经济效益和环保效益，避免木质素随马桶用水而大量进入城市污水集中处理环节。微滤技术借助吸附 + 表层过滤 + 深层过滤能够有效拦截悬浮物、胶体、病毒、病菌，且微滤陶瓷膜本身耐酸、耐碱、耐腐蚀，能耗低、使用寿命长，环保程度高。生物膜技术则有效克服了传统污泥法适应性差、成本高、处理效果不稳定、容易造成二次污染的缺点，有效降低生活污水深度处理的成本，提高对生活污水量、污染物浓度波动的适应性，提高了生活污水深度处理的效果。
        三、膜法水处理技术应用探究
        3.1 实验方法与装置
        本实验于污水处理厂内进行，通过以污水处理厂二级处理出水为原水，首先经过微滤或者超滤处理，再进行反渗透或者纳滤处理，从而组成四种水处理工艺，并对最终出水水质进行检测分析。微滤装置可以和超滤装置共同使用，其共用一套装置，微滤需要气水反冲洗需要空气压缩机，超滤只需用水冲洗即可。主要系统包括：计量箱、计量泵、增压泵、过滤器、产水箱、反洗泵、反冲洗药剂自动添加系统等。纳滤装置和反渗透装置共用一套装置，同时为提高产水率，纳滤和反渗透各使用三个膜元件，其中两只膜元件用于过滤原水，另一只膜元件过滤前两只膜元件后的水，并保持串联。主要系统包括：计量箱、计量泵、增压泵、高压泵等。
        3.2 结果分析
        我们首先通过重铬酸钾法对出水COD进行检测对比，通过检测
        发现微滤/反渗透和超滤/纳滤技术对COD的去除效果相同，COD的去除率约为17.8%，而微滤/反渗透和超滤/反渗透对COD的去除率约为20%和38.3%，可以看出在COD的检测过程中，微滤/反渗透和超滤/纳滤对COD去除效果要超过微滤/纳滤和超滤/反渗透；我们采用水样稀释的方法来对出水BOD5进行检测对比，通过检测发现微滤/反渗透和超滤/纳滤技术对BOD5的去除效果相同，仅为12.5%，而微滤/反渗透和超滤/反渗透对BOD5的去除效果分别约为50.6%和55.8%，同样微滤/反渗透和超滤/反渗透BOD5的去除效果要超过微滤/反渗透和超滤/纳滤；我们通过重量法对出水SS进行检测，结果与COD和BOD5结果一致。主要原因包括：
        ①用微滤作为与处理工艺，可以保证接下来的反渗透技术运行更加
        稳定，过滤压差变化较小，使得反渗透工艺技术充分发挥作用，从而
        保证了出水水质。
        ②通过超滤技术作为预处理可以提升纳滤的膜通量，延长纳滤膜的使用周期和冲洗周期，从而保证出水水质。
        四、结束语
        我们通过对膜法水处理技术原理进行概述，并通过实例着重分析膜法水处理技术对生活污水深度处理的应用探究，可知在不同情况下膜法水处理技术应用也各不相同，需要我们技术人员合理、灵活的应用。膜法水处理技术能够有效去除污染物、净化水资源，提高生活污水的处理质量，因此对于缓解水资源缺乏、保护环境有着重要意义。
        参考文献：
        [1]膜法水处理技术应用于生活污水深度处理[J].李先元.山西化工.2017（06）
        [2]全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用[J].于涛.资源节约与环保.2016（02）
        [3]超滤膜技术在环境工程水处理中的运用浅谈[J].吴坚.资源节约与环保.2018（06）
        [4]膜法水处理技术在工业污水回用中的应用[J].李晓辉，张利辉，郭茹辉，刘振法.中国石油和化工标准与质量.2017（20）