膜法水處理技術在環境保護中的應用

隨著經濟的不斷發展，我國環境保護工程的發展過程也日益完善。膜法水處理技術作為一種新興的水處理技術正逐漸受到業內越來越多的關注，膜法水處理技術在應用過程中由于不涉及化學反應，因此不易發生二次污染，同時具有分離裝置簡便、節約空間以及易于實現自動控制等優點1膜法水處理技術的概論1.1生物膜的概念及特點膜法水處理技術是超濾（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合在一起，實現去除生活污水中污染物目的的深度水處理技術。在膜法處理技術的應用中，膜屬于最基礎的部分，膜指的是流體間存在的薄凝聚物質，在應用膜的基礎上可以使流體被分隔成為兩部分，且在兩部分物質間能夠使傳質作用得到發揮。一般情況下，膜的存在形式有兩種，固態和液態，且其具有半滲透性和滲透性的特點。根據調查顯示，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，它對物質的通過具有半透膜的物理性質，具有主動選擇性。膜法水處理技術主要通過膜的這兩個特點實現溶液的濃縮和分離1.2低分子雜質濾膜超濾技術是一種能夠將液體內部分子進行過濾、濃縮的分離技術，其分離密度介于微濾（MF）與納濾（NF）之間。超濾膜技術原理是指液體在壓力的作用下，液體中的低分子溶質通過濾膜上空隙達到濾膜另一側的過程，使高分子溶質和水中雜質以及其它物質被截留在濾膜上，從而實現液體過濾分離以達到液體的凈化效果。超濾膜技術是本質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通過超濾膜技術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水資源再利用的目的。1.3反滲透技術的原理反滲透技術又稱作逆滲透技術，它通過液體內部的壓力差作用實現溶液、溶劑分離的膜分離技術，我們通過對膜的一側施加壓力，當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，在膜的低壓側得到滲透液，而在高壓側得到濃縮液。反滲透技術在20世紀50年代才被深入研究，在實驗過程中，科學家們發現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滲透的工程叫做反滲透，滲透率一般在0.1-2.5m1.4電滲析+離子交換系統EDI技術是一種全新的純水凈化和純水制備技術，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，更加契合環保要求。EDI是電滲析技術和離子交換技術的結合，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，水通過電解反應產生的氫離子和氧離子交換樹脂實現水的再生，因此不再需要酸堿再生制造純水，EDI技術具有裝置簡便、節約時間和成本以及應用領域廣發特點，被稱為水污染深度處理技術的綠色革命2膜法水處理技術的應用研究2.1生活污水深度處理現如今，膜法水處理技術作為一種新興水處理技術正受到來自業內越來越多的關注。在膜法水處理技術在生活污水深度處理實際應用過程中，如何減輕膜污染、提高膜的利用率是問題的關鍵所在，為此不同膜技術通常會組合使用，以達到生活污水深度處理的目的。云南省的水環境污染現象普遍，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區，河流的點源污染以及湖庫的面源污染日益突出，湖泊水質富營養化問題嚴重，飲用水源的水質狀況不容樂觀。一方面是由于工業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，加劇了云南省區域性的水環境問題，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查，發現該污水處理廠二級處理出水檢測SS為6～8mg/L、BOD2.2檢測分析裝置本實驗于污水處理廠內進行，通過以污水處理廠二級處理出水為原水，首先經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），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。主要系統包括：計量箱、計量泵、增壓泵、過濾器、產水箱、反洗泵、反沖洗藥劑自動添加系統等。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。主要系統包括：計量箱、計量泵、增壓泵、高壓泵等。2.3cod的去除我們首先通過重鉻酸鉀法對出水COD進行檢測對比，通過檢測發現微濾/反滲透和超濾/納濾技術對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BOD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、BOD2.4工藝消耗電量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。通過測算結果可知，使用微濾技術的兩種膜組合技術用電量相對較高，含有反滲透技術的膜組合高于含有納濾技術的模組合。究其原因：(1)微濾膜堵塞現象相對嚴重，增加了耗電量；(2)與超濾技術相比，微濾反沖洗需要空氣壓縮機的運行；(3)由于在實驗前就提供了相對良好的出水水質，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微濾與超濾膜組合工藝產水率比較產水率檢測是膜法水處理技術在生活污水深度處理效率的重要環節，四種膜組合工藝產水率如表2所示。通過檢測可以發現，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水率基本一致，含有超濾的兩個膜組合工藝產水率遠高于含有微濾的兩個膜組合工藝。其原因可能為：(1)微濾膜堵塞較為嚴重；(2)產水率與前一級膜通量成正比。因此使用超濾膜為組件時產水率會更高。2.6實驗結論通過以上對各種膜組合工藝出水檢測可得以下結論：(1)當二級出水優先考慮去除COD、BOD3膜法水處理技術應用我