隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，我國環(huán)境保護工程的發(fā)展進程也在日益完善。膜法水處理技術(shù)作為一種新興的水處理技術(shù)正逐漸受到業(yè)內(nèi)越來越多的關(guān)注，膜法水處理技術(shù)在應(yīng)用過程中由于不涉及化學(xué)反應(yīng)，因此不易發(fā)生二次污染，同時具有分離裝置簡便、節(jié)約空間以及易于實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點。在目前生活污水深度處理方面，膜法水處理技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并且在實際應(yīng)用中發(fā)揮著重要的作用，因此需要技術(shù)人員靈活、合理的應(yīng)用膜法水處理技術(shù)，更好地提升生活污水的利用率，滿足環(huán)境保護的要求。
一、膜法水處理技術(shù)概述
1.1 膜法水處理技術(shù)原理
膜法水處理技術(shù)是超濾(UF)、微濾(MF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、EDI以及其他不同膜過程有機地結(jié)合在一起，實現(xiàn)去除生活污水中污染物目的的深度水處理技術(shù)。在膜法處理技術(shù)的應(yīng)用中，膜屬于最基礎(chǔ)的部分，膜指的是流體間存在的薄凝聚物質(zhì)，在應(yīng)用膜的基礎(chǔ)上可以使流體被分隔成為兩部分，且在兩部分物質(zhì)間能夠使傳質(zhì)作用得到發(fā)揮。一般情況下，膜的存在形式有兩種，固態(tài)和液態(tài)，且其具有半滲透性和滲透性的特點。根據(jù)調(diào)查顯示，膜具有兩個明顯的特點，第一，有膜的存在就必然會有兩個界面，膜通過界面分別和流體進行接觸，第二，選擇透過性，選擇透過性膜是具有活性的生物膜，它對物質(zhì)的通過具有半透膜的物理性質(zhì)，具有主動選擇性。膜法水處理技術(shù)主要通過膜的這兩個特點實現(xiàn)溶液的濃縮和分離。
1.2 超濾(UF)技術(shù)
超濾技術(shù)是一種能夠?qū)⒁后w內(nèi)部分子進行過濾、濃縮的分離技術(shù)，其分離密度介于微濾(MF)與納濾(NF)之間。超濾膜技術(shù)原理是指液體在壓力的作用下，液體中的低分子溶質(zhì)通過濾膜上空隙達到濾膜另一側(cè)的過程，使高分子溶質(zhì)和水中雜質(zhì)以及其它物質(zhì)被截留在濾膜上，從而實現(xiàn)液體過濾分離以達到液體的凈化效果。超濾膜技術(shù)是本質(zhì)液體在濾膜上做橫向流動，并按照拉力與分子量的大小來選擇性過濾的過程，一些過濾后無法穿過濾膜的大分子物質(zhì)通過超濾膜技術(shù)的濃縮作用后將會慢慢排放到排放液中，這使我們可以對排放液再次處理以實現(xiàn)水資源再利用的目的。
1.3 反滲透(RO)技術(shù)
反滲透技術(shù)又稱作逆滲透技術(shù)，它通過液體內(nèi)部的壓力差作用實現(xiàn)溶液、溶劑分離的膜分離技術(shù)，我們通過對膜的一側(cè)施加壓力，當(dāng)壓力超過溶液的滲透壓時，溶劑就會逆著自然流動的方向做反向滲透，在膜的低壓側(cè)得到滲透液，而在高壓側(cè)得到濃縮液。反滲透技術(shù)在20世紀(jì)50年代才被深入研究，在實驗過程中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)可以通過膜的孔徑對廢水進行滲透，從而得到純凈水，滲透實驗過程中，廢水液面明顯上升，但卻不會一直上升，直到出現(xiàn)固定的液面差。在此過程中，由純凈水向廢水滲透叫做正滲透，通過向廢水施壓實現(xiàn)滲透的工程叫做反滲透，滲透率一般在0.1-2.5m3/m3d，由于反滲透膜膜的孔徑僅為0.0001μm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于細(xì)菌和病毒的體積，只有水分子和部分對人身體有益的礦物質(zhì)元素被允許通過，對人身體有害的重金屬雜質(zhì)將會被排出，因此反滲透膜又被稱為人體外高科技腎臟。
1.4 EDI技術(shù)
EDI技術(shù)是一種全新的純水凈化和純水制備技術(shù)，它的特點是可以完成水的深度除鹽，解決了水的酸堿再生問題，更加契合環(huán)保要求。EDI是電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)的結(jié)合，通過溶液中陰陽離子交換和膜的選擇性滲透以及離子交換作用，在溶液中直流電場的作用下實現(xiàn)離子的定向遷移，從而完成水的深度脫鹽效果。在除鹽的同時，水通過電解反應(yīng)產(chǎn)生的氫離子和氧離子交換樹脂實現(xiàn)水的再生，因此不再需要酸堿再生制造純水，EDI技術(shù)具有裝置簡便、節(jié)約時間和成本以及應(yīng)用領(lǐng)域廣發(fā)特點，被稱為水污染深度處理技術(shù)的綠色革命。
二、膜法水處理技術(shù)應(yīng)用探究
2.1 案例分析
現(xiàn)如今，膜法水處理技術(shù)作為一種新興水處理技術(shù)正受到來自業(yè)內(nèi)越來越多的關(guān)注。在膜法水處理技術(shù)在生活污水深度處理實際應(yīng)用過程中，如何減輕膜污染、提高膜的利用率是問題的關(guān)鍵所在，為此不同膜技術(shù)通常會組合使用，以達到生活污水深度處理的目的。云南省的水環(huán)境污染現(xiàn)象普遍，水污染總體呈上升趨勢。城市河流和湖泊是云南省水污染的重災(zāi)區(qū)，河流的點源污染以及湖庫的面源污染日益突出，湖泊水質(zhì)富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重，飲用水源的水質(zhì)狀況不容樂觀。一方面是由于工業(yè)和生活廢污水排放增多帶來的水體自凈能力的降低，造成了水體污染，另一方面是水環(huán)境污染又減少了可利用水資源，使得供水矛盾加劇，兩方面互為因果，加劇了云南省區(qū)域性的水環(huán)境問題，因此水資源深度處理問題亟待解決。
我們通過對云南某污水處理廠進行的長期跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該污水處理廠二級處理出水檢測SS為6~8mg/L、BOD5為2.4~4.6mg/L、COD為12~18mg/L，通過以該出水為原水，設(shè)定微濾/納濾、微濾/反滲透、超濾/納濾、超濾/反滲透四種膜的組合工藝的生活污水深度處理結(jié)果進行測定、比較，旨在為該污水處理廠工藝改在提供科學(xué)依據(jù)，從而起到提高生活污水凈化率以及節(jié)約成本目的。
2.2 實驗方法與裝置
本實驗于污水處理廠內(nèi)進行，通過以污水處理廠二級處理出水為原水，首先經(jīng)過微濾或者超濾處理，再進行反滲透或者納濾處理，從而組成四種水處理工藝，并對最終出水水質(zhì)進行檢測分析。
微濾裝置可以和超濾裝置共同使用，其共用一套裝置(取水泵、砂濾器、水箱以及清洗系統(tǒng))，微濾需要氣水反沖洗需要空氣壓縮機，超濾只需用水沖洗即可。主要系統(tǒng)包括：計量箱、計量泵、增壓泵、過濾器、產(chǎn)水箱、反洗泵、反沖洗藥劑自動添加系統(tǒng)等。
納濾裝置和反滲透裝置共用一套裝置(包括同一套清洗裝置)，同時為提高產(chǎn)水率，納濾和反滲透各使用三個膜元件，其中兩只膜元件用于過濾原水，另一只膜元件過濾前兩只膜元件后的水，并保持串聯(lián)。主要系統(tǒng)包括：計量箱、計量泵、增壓泵、高壓泵等。
2.3 結(jié)果分析
我們首先通過重鉻酸鉀法對出水COD進行檢測對比，通過檢測發(fā)現(xiàn)微濾/反滲透和超濾/納濾技術(shù)對COD的去除效果相同，COD的去除率約為17.8%，而微濾/反滲透和超濾/反滲透對COD的去除率約為20%和38.3%，可以看出在COD的檢測過程中，微濾/反滲透和超濾/納濾對COD去除效果要超過微濾/納濾和超濾/反滲透，我們采用水樣稀釋的方法來對出水BOD5進行檢測對比，通過檢測發(fā)現(xiàn)微濾/反滲透和超濾/納濾技術(shù)對BOD5的去除效果相同，僅為12.5%，而微濾/反滲透和超濾/反滲透對BOD5的去除效果分別約為50.6%和55.8%，同樣微濾/反滲透和超濾/反滲透BOD5的去除效果要超過微濾/反滲透和超濾/納濾，我們通過重量法對出水SS進行檢測，結(jié)果與COD和BOD5結(jié)果一致。
可見，以微濾/反滲透和超濾/納濾為前后的水處理工藝有助于去除廢水中的COD、BOD5、SS，尤其是對廢水中BOD5的去除率提升較大。主要原因包括：淤用微濾作為與處理工藝，可以保證接下來的反滲透技術(shù)運行更加穩(wěn)定，過濾壓差變化較小，使得反滲透工藝技術(shù)充分發(fā)揮作用，從而保證了出水水質(zhì)，于通過超濾技術(shù)作為預(yù)處理可以提升納濾的膜通量，延長納濾膜的使用周期和沖洗周期，從而保證出水水質(zhì)。
2.4 電耗分析
運行費用主要包括電費、保安過濾器棉芯費用、膜清洗藥劑費用，相對于電費后兩者費用大可以忽略不計，在此前提下運行費即是用電消耗費用。通過測算，四種膜組合工藝消耗電量如表1所示。
通過測算結(jié)果可知，使用微濾技術(shù)的兩種膜組合技術(shù)用電量相對較高，含有反滲透技術(shù)的膜組合高于含有納濾技術(shù)的模組合。究其原因：淤微濾膜堵塞現(xiàn)象相對嚴(yán)重，增加了耗電量，于與超濾技術(shù)相比，微濾反沖洗需要空氣壓縮機的運行，盂由于在實驗前就提供了相對良好的出水水質(zhì)，所以納濾和反滲透膜的污染較輕，納濾耗電低于反滲透耗電因為反滲透膜孔徑要小于納濾膜孔徑，阻力大，耗電高。因此就綜合耗電而言，超濾/納濾膜組合工藝具有較好的效果。
2.5 產(chǎn)水率分析
產(chǎn)水率檢測是膜法水處理技術(shù)在生活污水深度處理效率的重要環(huán)節(jié)，四種膜組合工藝產(chǎn)水率如表2所示。
通過檢測可以發(fā)現(xiàn)，含有微濾的兩個膜組合工藝與含有超濾的兩個膜組合工藝產(chǎn)水率基本一致，含有超濾的兩個膜組合工藝產(chǎn)水率遠(yuǎn)高于含有微濾的兩個膜組合工藝。其原因可能為：淤微濾膜堵塞較為嚴(yán)重，于產(chǎn)水率與前一級膜通量成正比。因此使用超濾膜為組件時產(chǎn)水率會更高。
2. 6 實驗結(jié)論
通過以上對各種膜組合工藝出水檢測可得以下結(jié)論：淤當(dāng)二級出水優(yōu)先考慮去除COD、BOD5、SS時，可以采用微濾/反滲透或者超濾/納濾膜組合工藝，于通過檢測可知四種膜組合工藝對于TP的去除效果均較為理想，能達到90%以上，盂超濾/納濾膜組合工藝具有較好的節(jié)能效果，因此在二級出水COD、BOD5、SS濃度較低時，可以優(yōu)先使用該工藝，榆當(dāng)使用超濾膜為第一組件時，會有好高的產(chǎn)水率。綜上所述，結(jié)合云南當(dāng)?shù)貙嶋H情況，超濾/納濾膜組合工藝更加適合該污水處理廠。
三、結(jié)語
我們通過對膜法水處理技術(shù)原理進行概述，并通過實例著重分析膜法水處理技術(shù)對生活污水深度處理的應(yīng)用探究，可知在不同情況下膜法水處理技術(shù)應(yīng)用也各不相同，需要我們技術(shù)人員合理、靈活的應(yīng)用。膜法水處理技術(shù)能夠有效去除污染物、凈化水資源，提高生活污水的處理質(zhì)量，因此對于緩解水資源缺乏、保護環(huán)境有著重要意義。( >
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