膜法水处理技术在生活污水处理的应用

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摘要：膜法水处理技术是一种充分利用物理和生物途径进行水处理的一类技术，由于膜法水处理技术在应用过程中不涉及到化学反应，不容易出现二次污染物，设备非常简单，占地面积更小，因此，在生活污水深度处理、饮用水净化等方面的利用率更高。从膜法水处理技术入手，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，为提升水资源利用率提供一些思路和参考。

关键词：膜法水处理技术；生活污水；深度处理；技术应用

随着我国工业和经济的不断发展，人口数量激增，生活质量不断提升，厨房污水、洗浴污水、马桶污水的数量不断提升，出现在生活污水中的污染物种类也随之发生变化。生活污水中的污染物主要是蛋白质类物质、脂肪和油脂类物质、糖类物质，这些物质普遍具有化学性质稳定、难分解的特点，若处理不达标就进入地下、地表水体的话，很容易造成水体富营养化、缺氧发臭，降低水体质量。膜法水处理技术属于一种物理、生物分离技术，在深度处理污水和净化饮用水方面适用性高，非常契合水资源短缺的当下境况，成为我国环境保护方面着重发展的技术。

1膜法水处理技术

膜法水处理技术中所指的“膜”是一种介于流体中的薄层，具有通透性、具有拦截性的物质，一个膜将流体分成两个部分，使两个部分之间形成物质的交换。水处理过程中膜通常是液态的，具备较强的渗透性，允许小分子的物质通过，截留分子直径超过膜孔径的物质，单纯通过物理分离的方式处理污水的被称为膜技术，常见的技术有微孔过滤、超滤、电渗析、反渗透等，截留下来的物质由微生物进行分解利用的被称为生物膜技术，常见的技术有生物转盘、生物滤池等。

2膜法水处理技术的原理

2.1反渗透原理。反渗透的原理不清，反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力，当压力超过它的渗透压时，溶剂会逆着自然渗透的方向做反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。若用反渗透处理海水，在膜的低压侧得到淡水，在高压侧得到卤水。反渗透技术是在20世纪50年代被深入研究的，经过实验室研究后应用于污水处理之中。在实验过程中，科学家们发现，纯净的水体中化学反应位要比废水高，所以，纯净的水可以通过膜上的孔径对废水进行渗透，渗透过程中废水一方的液面明显上升，却并不会一直上升，最后纯净水与废水两侧保持固定的液面差。在此过程中，纯净水向废水渗透的过程被称为正渗透，通过在废水一侧加压迫使废水向纯净水渗透的方式被称为反渗透，渗透率通常在0.1~2.5m3/m2d范围内，能够有效分离废水中的污染物，提高出水的质量，实现污水深度处理或饮用水净化。2.2超滤原理。超滤膜分离污水中污染物的原理是：在反渗透处理得到被分离的溶液后，要进一步施加压力，使污水在外界压力的推动下，通过孔径更小的超滤膜，确保溶液中的小分子物质、无机离子通过超滤膜，将分子直径更大的物质截留在超滤膜的另一侧，实现进一步的分离和净化，提高对污水的处理深度。超滤膜的过滤过程属于物理过程，并不具有生物作用，若超滤膜上附着一层微生物对大分子物质进行分解和应用，则会被归入生物膜范畴。2.3电渗析原理。电渗析技术是一种在外加直流电场作用下使溶液中阴阳离子迁移，从而去除溶液中的物质，实现污水净化处理、海水淡化目的。电渗析技术中常用的功能膜是离子交换膜，一般分为阴膜和阳膜，阴膜是只允许阴离子通过的功能膜，阳膜是只允许阳离子通过的功能膜，在外加电场作用下，阴离子和阳离子定向移动，在离子交换膜的辅助下，可以实现对溶液的分离。从原理上来看，电渗析技术是纯物理技术，被广泛应用于淡水制取、溶液浓缩、电解制备、放射性元素回收、硬水软化、食品加工等多个方面。2.4微孔过滤原理。微孔过滤技术是最早出现的膜分离技术，主要用于气相、液相中的颗粒物、污染物截留，是现代工业、环境工程重要的环节之一。微孔过滤中孔径和压力承受范围是决定性因素，孔径决定了微孔过滤允许通过的物质直径，决定了过滤的质量，压力承受范围决定了微孔过滤膜能够应用的范畴，保证了过滤过程的安全，避免在压力过大时导致膜破裂，避免影响过滤质量。发展到当下，微孔滤膜的孔隙率可达到80%，每平方厘米内孔数约为101~107个，孔径被分为曲孔和直孔两种，可根据不同的溶液溶质截留需求进行选择。

3膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用

3.1反渗透技术在生活污水深度处理中的应用。生活污水的深度处理通常是指二级处理后的环节，在此环节中应用污染物去除质量更高的技术，有效去除污水中的有机物、无机物、溶解性物质、不溶性物质，保障出水水质。反渗透就是很好的二级处理后环节的技术，应用反渗透技术可以有效借助渗透压对污水中的污染物进行分离，将有机物质进行去除，在高盐度污水中适用性也比较高，是非常适合用于生活污水深度处理的技术。在欧美等国中，最早应用反渗透技术在生活污水深度处理中的污水处理厂是美国加利福尼亚州波莫纳污水处理厂，日处理量37.8万m3，对有机物、无机物的处理效果十分有效。3.2超滤技术在生活污水深度处理中的应用。超滤技术是膜法水处理技术中可以有效分离大分子物质的技术，且操作过程中不需要外界施加较大的压力，对能源的消耗非常小，水处理量却很大，非常适合生活污水的深度处理，是中水回用、生活污水处理中十分重要的技术之一。将超滤技术应用得最广泛、熟练的国家是日本，日本的技术人员已经将超滤技术应用在空调冷却、洗车、马桶冲洗、绿化用水等方方面面，广泛分布在循环用水量在100m3/d的建筑物中，甚至成为这些建筑物正常使用的必要条件之一，超滤技术及其设备在占地面积小、自动化程度高、污泥量小等方面的优势，也是其被现代社会选择的重要原因。日本竹桥合同大厦自1979年开始应用超滤中水系统，日处理量300m3，对水资源的回收率在50%以上，有效节约了大厦运行及商住人员生活用水。超滤技术设备的膜需要定期护理以保证处理效率，越精密的设备需要的护理频率越高，日本竹桥合同大厦中的系统设备需要每天用海绵球进行人工清理，每3个月还要用水进行一次大清洗，运维成本较高，人工成本较高。3.3电渗析技术在生活污水深度处理中的应用。电渗析技术在生活污水中的应用目标主要是木质素，在传统水处理理念中，木质素主要存在于制浆造纸工业的废水中，是一种酚型网状大分子，具有较强的胶体性能、鳌合性能，然而，由于人们生活中应用了大量的纸制品，例如：洗手间用的卫生纸，这些纸制品很容易随着洗浴、清洁用水进入生活污水中，若不进行有效处理必然会对自然水体造成影响。电渗析应用在生活污水深度处理中，可以有效去除生活污水中的木质素，通过外加电场驱使木质素通过单阳膜，对木质素进行凝聚、分离、回收，有效提高了生活污水的处理深度，还回收了一定数量的木质素进行回用，提高了生活污水处理的经济效益。3.4微孔过滤在生活污水深度处理中的应用。微孔过滤应用于生活污水深度处理时，常见的材料为微孔陶瓷，微孔陶瓷是一种无机非金属材料，具有独特的微孔结构，孔径在0.5~450μm区间内，在生活污水处理、饮用水处理等方面应用广泛。微孔陶瓷的过滤方式为吸附+表层过滤+深层过滤，不仅能够将SS、胶体等吸附拦截，还能够将污染物上携带的病毒、病菌一并拦截，过滤效果十分显著。微孔陶瓷能够将分子直径大于孔径的物质截留在陶瓷表面，将分子直径小于孔径的物质截留在孔道内，已经被广泛应用于含油废水、化工废水、造纸废水、生活污水的处理过程中，能够有效进行生活污水的深层截留，且耐酸、耐碱、耐腐蚀，使用寿命长、过滤效果稳定。微孔陶瓷不具有二次污染的能力，即使不慎脱落一部分，也能够有效回收，环保性很高。

4结语

膜法水处理技术在生活污水深度处理领域的重要性不可忽视，能够有效在二级处理的基础上进行进一步处理，去除掉生活污水中的有机物、无机物、分子较大的物质，提高生活污水处理质量。现代环境保护工程中比较倾向对生活污水进行就地处理，有利于生活污水的回用，也节约了生活污水管道的铺设成本，更降低了城市污水处理厂的处理压力，有效缓解水资源缺乏、污染严重等问题。

参考文献

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作者:李小多 单位:济宁富美环境研究设计院有限公司