蔡峰

摘 要：現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程突飛猛進(jìn)，環(huán)境污染給人們帶來(lái)的困擾越來(lái)越嚴(yán)重，水污染也引起了人們的關(guān)注。膜分離技術(shù)為水資源能夠合理循環(huán)利用開(kāi)啟了新路程，本文以膜法在工業(yè)污水處理設(shè)計(jì)中的應(yīng)用為課題進(jìn)行分析，首先對(duì)膜技術(shù)做出闡述，以膜技術(shù)怎么才能成功應(yīng)用在各大工廠和企業(yè)等問(wèn)題為核心進(jìn)行探討，并介紹了全膜法的原理以及在實(shí)際應(yīng)用中的案例，以進(jìn)一步完善膜技術(shù)在水資源循環(huán)利用的研究，為我國(guó)工業(yè)污水處理作出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：膜法;膜技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）22-0015-02

1 膜與常用膜分離法

1.1 膜與膜技術(shù)

膜在自然界中廣泛存在，通過(guò)對(duì)膜的延伸并加以開(kāi)發(fā)研究便有了膜分離技術(shù)，其有分離濃縮、純化和精制的功能?？梢赃_(dá)到分子級(jí)過(guò)濾的功能，并且過(guò)程簡(jiǎn)單、效果好、成本低、耗能低、容易控制管理且占地面積不大，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能目的。所以，膜分離在人們?nèi)粘Ｉ钪幸褟V泛應(yīng)用于衣食住行中，給社會(huì)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益，在日常生活中有著重要作用，對(duì)當(dāng)今分離科學(xué)也有著重要意義，顯示出其重要性以及光明前景。

膜技術(shù)是一種新的分離技術(shù)，目前氣體分離、水處理以及物料分離都采用這種新型技術(shù)，尤其是水處理。例如我們?nèi)粘ｏ嬘盟?，人們?cè)谧詠?lái)水中發(fā)現(xiàn)了農(nóng)藥、各種洗滌劑，并且水塔與自來(lái)水管也受到了二次污染，于是人們利用超濾膜或反滲透膜來(lái)提取純凈水?？墒怯捎陂_(kāi)始技術(shù)的不發(fā)達(dá)，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在將水中含有的有害物質(zhì)去除的同時(shí)，一些我們必不可缺的無(wú)機(jī)鹽也被去除了。于是，人們又開(kāi)始對(duì)此進(jìn)行研究改進(jìn)，就將純膜裝置過(guò)濾出的礦泉水與純凈水優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，于是有了有生物活性并且能夠直接飲用的過(guò)濾水，膜技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用越來(lái)越成熟，已經(jīng)逐步由凈水領(lǐng)域邁入了污水處理領(lǐng)域。

1.2 膜分離法概述

膜法水的處理是利用滲透膜，技術(shù)最早源于20世紀(jì)60年代，膜分離技術(shù)主要有透析、微濾、超濾、反滲透等。透析是利用親水膜以濃度差為推動(dòng)力，使高分子溶液中的小分子溶質(zhì)透過(guò)膜向水滲透的過(guò)程，主要應(yīng)用在脫鹽、去除變性劑、還原劑之類的小分子雜質(zhì)。反滲透是在水中存在有機(jī)鹽的狀態(tài)下，用相對(duì)于自然滲透力來(lái)說(shuō)更大的壓力，將鹽分子因壓力原因分離出去，雜質(zhì)也隨之壓到一旁，從而提純。在膜處理法的多次改進(jìn)后，研究出了能夠結(jié)合膜與生物的新型技術(shù)，也就是反應(yīng)器，人們?cè)谌粘Ｉ钪刑幚砦鬯际遣捎闷貧獬氐姆椒?，讓污水充分接觸到氧，這樣污水就能夠分解有機(jī)物，并且由于微生物能夠助其氧化，從而可以降低生活污水中各類有害物質(zhì)的含量。因?yàn)槲⑸镉泻荛L(zhǎng)的生長(zhǎng)周期，所以通常濃度都很低，而且降解后的產(chǎn)物也在將其濃度逐漸稀釋，所以處理污水的過(guò)程就會(huì)很長(zhǎng)。

膜的分離層厚度非常薄，以微米級(jí)計(jì)算，膜的種類主要有微孔膜、致密膜、帶電膜三個(gè)大類。膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的分離主要靠滲透壓的推動(dòng)力，同時(shí)還可以利用不通的濃度差、電位差、送種分離等方法進(jìn)行不同行業(yè)不同的物質(zhì)在膜的表面進(jìn)行分離。對(duì)于工業(yè)污水處理來(lái)講，使用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理是一種特別有效的方法，它可以將水及生物降解的物質(zhì)分離出去，而將微生物留在污水處理池中。這樣可以保持微生物的含量處于一個(gè)最佳的濃度，反應(yīng)速度最快。通過(guò)大量的研究且表明，在相同地點(diǎn)時(shí)間等統(tǒng)一條件下，這種處理污水的方法中反應(yīng)器能夠?qū)⒉灰捉到獾奈镔|(zhì)停留更長(zhǎng)的時(shí)間，因此有更好的去污效果，水質(zhì)也更好，并且能夠防除細(xì)菌以及提純。

2 膜分離基本原理

通常情況下都是利用物理結(jié)構(gòu)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行篩選分析的原理，吸附以及電性能等對(duì)物理分離也有作用。因?yàn)槟そY(jié)構(gòu)上存在差異，所以膜的截留機(jī)理可分為表層截留和內(nèi)部截留兩大類，表層截留一般是機(jī)械式通過(guò)物體分子大小的差異分離出大物質(zhì)或大分子，與生活中的過(guò)濾器原理相同，有吸附截留作用。內(nèi)部截留微粒除了在膜表面被截留外，還能被膜的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)截留。膜分離技術(shù)越來(lái)越成熟，膜的利用也越來(lái)越廣泛，無(wú)論是海水、苦堿水淡化還是工業(yè)上的廢水處理都逐步轉(zhuǎn)向膜分離為主的處理方式上來(lái)。因此如何使提高膜分離技術(shù)在應(yīng)對(duì)工業(yè)廢水處理中的抗污染性、使用壽命及機(jī)械強(qiáng)度等性能都是一個(gè)值得我們進(jìn)行深入研究探討的問(wèn)題[1]。

3 膜法在工業(yè)化中的應(yīng)用領(lǐng)域

膜技術(shù)從最初的醋酸纖維膜歷經(jīng)了各種不同階段的膜發(fā)展到了現(xiàn)在的復(fù)合型抗污染膜，已廣泛應(yīng)用于牛奶脫脂、果汁濃縮、黃酒純化、白酒陳化、啤酒除菌、味精提純、蔗糠脫色、氨基酸濃縮、醬油除菌等生產(chǎn)中，而且還廣泛應(yīng)用于醫(yī)療針劑水、輸液水、洗瓶水、外科手術(shù)洗潔水的制備。因其克服了蒸餾水中含有細(xì)菌尸體的缺點(diǎn)，且具有生物活性，所以更有利于病人恢復(fù)健康而備受醫(yī)學(xué)界推崇。運(yùn)用的范圍從最開(kāi)始的咸水脫鹽以及淡化海水到食品、石化、染料等工業(yè)類廢水的處理。

3.1 膜法在造紙廢水處理中的應(yīng)用

造紙工業(yè)耗水量極大，因此污水的排放量對(duì)環(huán)境造成的影響也很嚴(yán)重。根據(jù)造紙廠的廢水成分的不同因此處理的方法也不同，往常普遍采用化學(xué)沉淀、藥浮以及氣浮等方法處理廢水。但通常處理的結(jié)果都沒(méi)有到排放標(biāo)準(zhǔn)，目前根據(jù)對(duì)膜的研究技術(shù)在不斷普及進(jìn)步，所以造紙廠改用膜處理造紙廢水，混合的廢水通過(guò)反應(yīng)器把大顆粒分子過(guò)濾掉，剩下的水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器的多重過(guò)濾與作用下最終有機(jī)物被降解成二氧化碳與水，從而使反應(yīng)液固液分離，廢水就能夠達(dá)標(biāo)排放了。這一過(guò)程簡(jiǎn)單方便、成本低，并且能夠節(jié)約資源且將處理的廢水再次利用到造紙技術(shù)上以達(dá)到反復(fù)利用的效果，體現(xiàn)了膜法在工業(yè)技術(shù)的廢水處理中有著重要作用[2]。

3.2 膜法在印染廢水處理中的應(yīng)用

印染企業(yè)的廢水排放量約是總工業(yè)的10%，若不合理處理印染企業(yè)的廢水，將對(duì)大自然的污染極其嚴(yán)重，并極大危害人類健康。印染企業(yè)的廢水有物化法、生物法、物化生物結(jié)合法以及膜法四類處理方法，由于膜法可以將廢水重新回到用水的標(biāo)準(zhǔn)所以得到印染企業(yè)的廣泛應(yīng)用。反應(yīng)器中包含的超濾組件用的是可以耐95℃高溫并過(guò)濾出廢水中的長(zhǎng)鏈及微粒有機(jī)物的隔膜，使印染廢水能夠重新到達(dá)工業(yè)用水的標(biāo)準(zhǔn)并讓印染能夠安全的進(jìn)行。這樣一來(lái)印染的廢水就能夠多次持續(xù)循環(huán)利用從而節(jié)約資源，減少二次污染，在安全且合理的條件下用膜法凈化的水重新用在印染的水資源上，降低了印染成本[3]。

3.3 膜法在重金屬?gòu)U水處理中的應(yīng)用

重金屬對(duì)人體以及水生物危害極大，但在很多工廠企業(yè)中都存在著很多飽含重金屬的廢水，例如電子、印染、冶金等。膜分離的技術(shù)不僅可以讓廢水的排放能夠達(dá)標(biāo)，還能回收有用物質(zhì)，去除重金屬的膜法是利用生物膜吸附重金屬，因?yàn)榻M成生物膜的物質(zhì)能夠產(chǎn)生由多聚糖、核酸、蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)組成的細(xì)胞外聚合物質(zhì)，這些聚合物含很多帶負(fù)電離子的物質(zhì)，因此生物膜表面也具有負(fù)電離子，這些離子電荷能夠與重金屬相互作用而逐漸吸附重金屬離子。將生物膜法用于污水中重金屬的去除，不易產(chǎn)生二次污染，操作簡(jiǎn)便，并且很大程度的降低了成本，其實(shí)際意義十分重要。

3.4 膜法在含油廢水處理中的應(yīng)用

膜技術(shù)也可以應(yīng)用于含油廢水的處理，一般采用無(wú)機(jī)膜，有機(jī)膜很容易污堵塞。油污水量的排放量決定著怎么設(shè)置處理有油廢水的裝置，然后再用有油廢水的處理裝置將含油廢水集中在一起，油污水的排放標(biāo)準(zhǔn)要達(dá)標(biāo)，廢水處理后的含油量不能超過(guò)15ppm。檢測(cè)已經(jīng)過(guò)濾好的廢水的油濃度，如果含油量沒(méi)有達(dá)標(biāo)，那么監(jiān)測(cè)方將會(huì)把超標(biāo)的廢水重新退回要求再次降低油濃度并且到合格。目前決議也調(diào)整了油污水的處理設(shè)備的技術(shù)條件，之前一直使用的重力法無(wú)法去除部分活性劑，所以改進(jìn)了處理含油廢水的處理設(shè)備，改善了原重力法的不足，所以采用了最新技術(shù)膜分離以及超濾等技術(shù)處理已經(jīng)乳化的含油廢水，含油的廢水源很廣泛。例如鋼鐵廠、石油以及用于金屬類的潤(rùn)滑油等都是直接接觸油的用水，含油廢水若不嚴(yán)謹(jǐn)處理會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。清洗機(jī)和車床的廢水通常是乳白色，含油量約為1-5g/L，其中COD有10-50g/L。在膜的處理下水呈透明色，含油低于0.01g/L，COD降到1.7-5g/L，去油率高達(dá)99%以上，并且可除去水中的病毒、膠體、熱源等有害物質(zhì)，還能夠透析出有益無(wú)機(jī)鹽。由于含油廢水對(duì)環(huán)境污染非常嚴(yán)重，所以含油廢水一定要在仔細(xì)認(rèn)真反復(fù)監(jiān)測(cè)并且確認(rèn)排放污水中的油濃度已經(jīng)降低至排放標(biāo)準(zhǔn)后再排放[4]。

3.5 膜法在食品工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

食品廢水中有機(jī)物濃度很高，譬如蛋白質(zhì)等，因?yàn)樗渴褂眠^(guò)大，并且有用物質(zhì)較多，所以膜技術(shù)的處理目的最終是重新利用有用物質(zhì)。并將COD值降低等等從而節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境。以利用膜技術(shù)處理大豆乳清廢水為例，將蛋白質(zhì)變性后使用超濾膜濾掉蛋白，將剩余廢水通過(guò)超濾系統(tǒng)兩級(jí)納濾分出0.3～0.7mg的低聚糖，然后雙效蒸發(fā)器與噴霧干燥相結(jié)合最終出現(xiàn)粉狀的低聚糖實(shí)現(xiàn)分離，兩級(jí)過(guò)濾透過(guò)液匯合在一起進(jìn)入串聯(lián)的兩級(jí)反滲透系統(tǒng)，進(jìn)行除鹽。鹽水進(jìn)入污水處理車間，凈化水回到分離蛋白車間用于浸出用水[5，6]。

4 結(jié)語(yǔ)

膜分離技術(shù)的研究越來(lái)越成熟，工業(yè)污水應(yīng)用全膜法處理的工藝越來(lái)越簡(jiǎn)單方便，有更好的發(fā)展前景。膜法處理的原理以及實(shí)際應(yīng)用的案例證明膜技術(shù)能夠深度處理并回用廢水、節(jié)約資源，這對(duì)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。

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