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        超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用

        2020-12-23 08:43:14杜長(zhǎng)凱謝小琛一汽大眾汽車有限公司吉林長(zhǎng)春130013
        化工管理 2020年35期
        關(guān)鍵詞:污染

        杜長(zhǎng)凱 謝小琛(一汽-大眾汽車有限公司,吉林 長(zhǎng)春 130013)

        0 引言

        目前,由于人們生活水平的提高,一定程度上促使了其用水需求的增加,因而在水資源污染問題日益嚴(yán)峻的情況下,加大水資源的利用率,運(yùn)用科學(xué)有效的方式來減少水資源污染,是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)?,F(xiàn)階段,水處理工程的開展,受到整個(gè)社會(huì)的高度重視,是城市生活、發(fā)展中必不可缺的重要環(huán)節(jié)。一般情況下,在城市的發(fā)展過程中需要配套水處理工程的建設(shè),而采用各種先進(jìn)的水處理技術(shù),改善城市的水環(huán)境,進(jìn)而對(duì)其他系統(tǒng)的建設(shè)以及城市的發(fā)展具有重大的意義。其中,超濾膜技術(shù)作為一種先進(jìn)的水處理技術(shù),主要采用對(duì)水資源中的污染物進(jìn)行篩分過濾的方式來達(dá)到凈化的目的。超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中的運(yùn)用范圍較廣,例如在飲用水凈化、工業(yè)廢水處理、海水淡化及城市生活用水處理等方面均有涉及。因此,加強(qiáng)對(duì)超濾膜技術(shù)應(yīng)用的分析,能夠更好地促進(jìn)水環(huán)境的建設(shè),進(jìn)而促進(jìn)城市整體環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展,推動(dòng)我國環(huán)保事業(yè)的順利開展與進(jìn)步[1]。

        1 超濾膜技術(shù)概述

        1.1 超濾膜技術(shù)原理

        超濾膜技術(shù)是一種以分子篩過濾為基礎(chǔ)操作、以壓力差為主要推動(dòng)力的隔膜分離技術(shù),其主要原理是在濾膜兩側(cè)設(shè)施微小的壓力差,從而為水分子透過濾膜上面細(xì)小的孔徑提供動(dòng)力,進(jìn)而將雜質(zhì)阻隔在濾膜的另一側(cè)(如圖1所示),以此保障處理后水的潔凈性[2]。一般情況下,超濾膜根據(jù)進(jìn)水方式的不同分為內(nèi)壓式超濾膜與外壓式超濾膜兩種:內(nèi)壓式超濾膜技術(shù)是先將污水注入到中空纖維內(nèi)部,再經(jīng)過壓力差的推動(dòng),使得水分子滲透出膜而雜質(zhì)保留在中空纖維內(nèi)部;外壓式超濾膜技術(shù)與內(nèi)壓式相反,經(jīng)過壓力推動(dòng)后,水分子滲透至中空纖維內(nèi)部而其他雜質(zhì)被阻隔。在超濾膜技術(shù)的使用過程中,超濾膜發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。超濾膜主要由聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等材料制成,這些材料的特性決定了超濾膜性能特征。在實(shí)際運(yùn)用過程中,相關(guān)工作人員需要充分考慮溫度、操作壓力、出水量、凈水效果等因素,來最大程度發(fā)揮超濾膜技術(shù)的最大效用,以此實(shí)現(xiàn)節(jié)約水資源循環(huán)利用。

        圖1 超濾膜過濾原理圖

        1.2 超濾膜技術(shù)特點(diǎn)

        相對(duì)于傳統(tǒng)的水處理技術(shù)而言,超濾膜技術(shù)擁有以下四個(gè)特征及優(yōu)點(diǎn):一是超濾膜技術(shù)具有相對(duì)優(yōu)異的平穩(wěn)性且耐高溫性能強(qiáng),同時(shí)具有相對(duì)較少的化學(xué)敏感物;二是經(jīng)過超濾膜技術(shù)處理的其他水類微生物在脫離水以后的安全性能較強(qiáng);三是不需要在處理過程中增加混凝劑輔助運(yùn)作,對(duì)懸浮物去除率較高,出水的清澈度較高;四是超濾膜技術(shù)在一定成本范圍內(nèi)具有較高的運(yùn)用效率。

        1.3 常見的超濾膜技術(shù)

        1.3.1 雙膜凈水處理技術(shù)

        雙模凈水處理技術(shù)主要運(yùn)用于我國沿海地區(qū),用于處理含鹽量較高的水質(zhì)或者我國水資源污染較為嚴(yán)重的地區(qū)。這一技術(shù)的實(shí)施,能夠有效改善水資源硬度相對(duì)較大問題。該技術(shù)有效結(jié)合了超濾、反滲透等技術(shù),實(shí)現(xiàn)了由超濾裝置進(jìn)行水源抽取后,高效傳輸凈化水的作用,從而提高了進(jìn)化水凈化的效率及質(zhì)量。

        1.3.2 超濾凈水處理技術(shù)

        超濾凈水處理技術(shù)不同于一般的超濾膜水處理技術(shù),其對(duì)原水的要求相對(duì)較高,即要求原水中所包含的有機(jī)物等物質(zhì)含量相對(duì)較少。一般情況下,這一技術(shù)被廣泛運(yùn)用自來水公司原水處理過程中,以此來達(dá)到原水的整體凈化。使用超濾凈水技術(shù)進(jìn)行原水處理,具有占地小,操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),因而能夠更好地提升了自來水企業(yè)的水源凈化效率。

        1.3.3 短流程凈水處理技術(shù)

        短流程凈水處理技術(shù)是在融合了多項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的凈水處理技術(shù),因此其對(duì)原水水質(zhì)的要求也相對(duì)較高,但其受企業(yè)運(yùn)作規(guī)模的限制較小,因而能夠在原有水廠的建設(shè)基礎(chǔ)上進(jìn)行改建。由于該技術(shù)的使用直接導(dǎo)致超濾膜一側(cè)的水壓值相對(duì)較低,從而有效降低了原水受到超濾膜污染這一問題產(chǎn)生的可能性。另外,這一技術(shù)的使用能夠支持直接出水,從而在有效提升了凈水處理的運(yùn)作效率的同時(shí),能夠大幅度降低該凈水系統(tǒng)整體的運(yùn)作成本[3]。

        2 超濾膜技術(shù)的具體應(yīng)用

        2.1 運(yùn)用超濾膜技術(shù)處理飲用水

        飲用水作為滿足人們?nèi)粘I?、生產(chǎn)需求的關(guān)鍵水體類別,在目前水資源短缺、水體污染加劇的背景之下,提高飲用水的質(zhì)量極為重要,能夠有效滿足人們的生活用水需求[4]。在此背景之下,在傳統(tǒng)的飲用水凈化過程中增加超濾膜技術(shù),以此可以提升飲用水的質(zhì)量。首先,相關(guān)部門需要在全面分析原水質(zhì)的基礎(chǔ)上制定針對(duì)性的超濾膜處理方案;其次,相關(guān)部門應(yīng)充分考慮現(xiàn)有過濾層以及應(yīng)添加的超濾膜等級(jí),從而提高水體的最終純凈程度;最后,相關(guān)部門在進(jìn)行飲用水超濾膜處理時(shí),需要對(duì)其水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè),通過分析處理后有害物質(zhì)的含量,來判斷飲用水的等級(jí),從而不斷保障人民日常飲水的安全。

        2.2 運(yùn)用超濾膜技術(shù)處理市政廢水

        市政廢水的產(chǎn)生是城市發(fā)展過程中必然存在的環(huán)節(jié),為了提高市政廢水處理的有效性、最大程度上節(jié)約水資源,運(yùn)用超濾膜技術(shù)是必不可少的。超濾膜技術(shù)在市政污水的處理過程中,依靠吸附、篩分、靜電這三個(gè)基本原理進(jìn)行污水處理,以此充分過濾生活污水、管道污水以及地表沉積物中的有害物質(zhì)與有害微生物,進(jìn)而有效提升市政廢水處理的效率。

        2.3 運(yùn)用超濾膜技術(shù)處理工業(yè)廢水

        隨著我國社會(huì)的發(fā)展,我國的工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,這就導(dǎo)致工業(yè)廢水大量產(chǎn)生。一般情況下,工業(yè)廢水中包含了眾多具有較大加工價(jià)值的物質(zhì)。以食品工業(yè)為例,其在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的高BOD、高COD、高有機(jī)含量的工業(yè)廢水,嚴(yán)重影響了環(huán)境安全與人體健康[5]。另運(yùn)用超濾膜技術(shù)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理,在凈化廢水的同時(shí),還能有效回收其他物質(zhì),進(jìn)而重復(fù)利用,實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水的科學(xué)管理,有效減少環(huán)境污染。

        2.4 運(yùn)用超濾膜技術(shù)淡化海水

        超濾膜技術(shù)除了能夠?qū)︼嬘盟?、工業(yè)污水等廢水進(jìn)行處理之外,其在海水淡化方面也頗具成效。眾所周知,海水資源作為地球上最豐富的資源,其開發(fā)與利用對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展而言具有重要的意義,能夠有效解決全球范圍內(nèi)的淡水資源緊缺的問題。在這一前提之下,利用超濾膜的反滲技術(shù)來對(duì)海水進(jìn)行淡化,不僅提高海水的利用率,收獲了大量的淡水資源,還大幅度降低了海水淡化所消耗的能源與技術(shù)成本。

        2.5 超濾膜技術(shù)的應(yīng)用存在的問題及解決對(duì)策

        2.5.1 污染問題

        應(yīng)用超濾膜技術(shù)進(jìn)行污水處理,能夠獲得高效的凈化效果,但長(zhǎng)期不對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗,也會(huì)導(dǎo)致水源面臨濾膜污染的問題,影響出水質(zhì)量。另外,在對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗的過程中,超濾膜本身就會(huì)形成二次污染,若采用化學(xué)方法進(jìn)行清洗,也會(huì)形成清潔污染。目前,超濾膜污染問題逐漸成為水處理過程中的瓶頸問題。因此,針對(duì)超濾膜而言,需要委派相關(guān)人員進(jìn)行定期維護(hù)與清洗,以此最大程度上削減其污染,從而降低超濾膜的更換率,保障其處理成本。

        2.5.2 能耗問題

        由于超濾膜技術(shù)的應(yīng)用需要借助于外部推動(dòng)力,因而其在使用過程中面臨著能耗問題。在正常情況下,超濾膜所消耗的能源較小,但超濾膜出現(xiàn)破損、受到污染等情況時(shí),會(huì)增大其功耗水平,進(jìn)而加劇了成本投入,其經(jīng)濟(jì)性下降。因此,相關(guān)部門在對(duì)超濾膜進(jìn)行優(yōu)化時(shí),需要重點(diǎn)關(guān)注超濾膜材料、超濾膜技術(shù)相關(guān)運(yùn)行設(shè)備等因素來有效降低超濾膜的能耗問題,與此同時(shí),相關(guān)部門還應(yīng)優(yōu)化超濾膜系統(tǒng)的運(yùn)行方式來達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

        2.5.3 技術(shù)問題

        為了最大程度提升運(yùn)行的效果,相關(guān)部門需要綜合利用各項(xiàng)水處理技術(shù),同時(shí)根據(jù)不同地區(qū)的水源特征選擇合適水處理技術(shù)。例如,針對(duì)水源污染程度高且凈化處理難度較大的各項(xiàng)超濾膜處理技術(shù)進(jìn)行組合運(yùn)用,以此承擔(dān)不同凈水處理任務(wù),從而有效避免因凈水處理環(huán)節(jié)多、污水處理過程復(fù)雜、水處理廠區(qū)用地范圍大等各種因素導(dǎo)致凈水處理成本增加的問題。因此,完善超濾膜處理技術(shù)的組合應(yīng)用至關(guān)重要,在超濾膜處理工藝的基礎(chǔ)上,融合其他工藝來達(dá)到完全濾除小分子污染物、鹽分、具有溶解性質(zhì)的有害物質(zhì),不斷提高水質(zhì)的最終凈化效果[6]。

        2.6 關(guān)于超濾膜技術(shù)的發(fā)展

        2.6.1 積極創(chuàng)新超濾膜技術(shù)

        只有不斷創(chuàng)新超濾膜技術(shù),才能有效延長(zhǎng)超濾膜的使用壽命,進(jìn)而提高凈水效率、降低凈水成本、增強(qiáng)抵抗污染能力。

        2.6.2 重點(diǎn)建設(shè)超濾膜組合技術(shù)

        在目前的超濾膜水處理技術(shù)中,將各種超濾膜技術(shù)進(jìn)行組合利用,能夠大幅提升水處理的效果,然而這種組合型的超濾膜水處理技術(shù)的運(yùn)用成本較高,難以在環(huán)境工程水處理中得到廣泛的應(yīng)用。因此,在后續(xù)的超濾膜發(fā)展過程中,相關(guān)研發(fā)人員應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)超濾膜組合技術(shù)的建設(shè),進(jìn)而創(chuàng)造更加廣闊的發(fā)展前景。

        3 結(jié)語

        綜上所述,超濾膜技術(shù)已被廣泛運(yùn)用于水處理領(lǐng)域中,對(duì)我國的環(huán)境工程開展起到了巨大的促進(jìn)作用,極大程度上完善了我國的生態(tài)環(huán)境。然而,超濾膜水處理技術(shù)在目前的應(yīng)用過程中還存在著明顯的問題與不足,需要相關(guān)部門不斷加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)力度,優(yōu)化超濾膜材料與相關(guān)設(shè)備,并通過融合其他水處理技術(shù)來保障超濾膜的運(yùn)行效果,從而促進(jìn)該技術(shù)的順利發(fā)展。

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