李 靜，姜娜

（山東省聊城生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 聊城 252000）

近年來，經(jīng)濟的快速發(fā)展使人們的生活質(zhì)量有了很大提高，但是隨之而來的環(huán)境問題卻給社會發(fā)展和人類健康帶來了極大的威脅。其中水污染對人們的生活造成了很大影響。為了改善環(huán)境，防止環(huán)境進一步惡化，人們必須重視環(huán)境，解決各種污染問題[1]。水作為人類的生命之源，它的污染不僅給環(huán)境帶來極大危害，同時對人類和動物的生命也造成極大威脅，對改善水質(zhì)、保護水資源也有很大影響。

1 傳統(tǒng)水處理工藝分析

在水處理過程中，按照水的用途和來源不同可以將其分為地下水、地表水和污水三種類型，其中地下水的受污染程度較低，被污染幾率也較小，水質(zhì)中含有的有機污染物和微生物等雜質(zhì)也較少。因此，可以認為地下水是較為干凈的水源，但是由于地下水的硬度較高，因此需要進行二次處理。地表水的污染程度和濁度也較小，但是由于其性質(zhì)存在特殊性，因此在水體中存在很多有機物、藻類和微生物。另外，在不同時期，如水位的漲落時期，水質(zhì)會被城市廢水或者工業(yè)廢水侵蝕和污染，進而對整體水環(huán)境造成污染。因此，要想對水污染進行治理，就要重點關(guān)注工業(yè)和城市的污水處理問題。現(xiàn)階段人們對污水的定義很明確，即水質(zhì)受污染程度和濁度都比較高，水體當中還含有較多的懸浮物、膠體、微生物和礦物質(zhì)。為了實現(xiàn)全面的環(huán)境保護，必須對含有以上物質(zhì)的水資源進行處理。傳統(tǒng)水處理方法主要是采用活性炭對廢水中的雜質(zhì)進行吸附處理，然后通過活性炭的過濾作用將水中的大分子物質(zhì)和膠體進行濾除[2]。不過，采用這一方法，并不能很好地對有機雜質(zhì)和微生物進行處理，尤其是對于工業(yè)廢水來說，只能去除部分小分子，而要想實現(xiàn)雜質(zhì)的全面去除，就需要采用更先進的處理方法。

2 全膜法水處理工藝的技術(shù)優(yōu)勢

2.1 建設費用下降

全膜法的占地面積較小，大約是臭氧活性炭水處理工藝的33～50%，因此，它的建設成本相對較低。另外，在現(xiàn)場設施的安裝中，安裝數(shù)量也較少，因而前期投入資金也較少。此外，由于全膜法不用進行酸堿再生，因此工藝流程較為簡單，能夠很好地滿足環(huán)保要求。

2.2 性能全面提升

相較于傳統(tǒng)的水處理工藝，全膜法自動化程度較高，其自身具備的高低壓保護裝置能夠使系統(tǒng)安全性得到很大提升，系統(tǒng)中核心設備的故障率較低，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的連續(xù)運行，并極大地降低了維護成本，提高了使用效率。另外，在系統(tǒng)運行中，水的回收率也很高，經(jīng)過EDI的處理，所有水都能夠進行回收利用，且水質(zhì)的穩(wěn)定性更佳。

2.3 調(diào)試簡單

在全膜法水處理過程中，不需要太多的前提條件，當出水的密度＜5.0時，就能對設備進行調(diào)試。并且，從調(diào)試開始到調(diào)試結(jié)束，所用的時間也比其他方法短，所使用的酸堿量也少，能夠符合環(huán)保要求。

3 全膜法水處理工藝技術(shù)

3.1 反滲透技術(shù)

反滲透方法是一種膜分離技術(shù)，它所涉及的設備有三種，即反滲透裝置、過濾裝置和高壓泵裝置。在整個工藝過程中，反滲透裝置的應用更為廣泛，因為它的作用更強大，能夠?qū)λ|(zhì)中的溶解鹽等其他分子進行過濾，進而達到水質(zhì)清潔和脫鹽的目的。反滲透技術(shù)是一種較為先進的水處理方法，它是由特殊材料加工而成的半透明薄膜，它的使用特點是只允許水分子通過。薄膜分為醋酸纖維素反滲透膜和反滲透復合膜，這兩種膜的脫鹽率都能達到98%左右，并且對礦物質(zhì)、微生物、水溶性有機物等都有較強的阻隔作用，從而有效去除水體中的鹽類、膠體、細菌和大分子。在環(huán)保工程中使用反滲透技術(shù)時，可以通過變壓器對加壓進行控制，降低高壓沖擊對反滲透膜的影響。在全膜法中，反滲透技術(shù)是其中的重要組成部分，它能夠有效地對膜進行保護。在工業(yè)廢水處理中使用反滲透技術(shù)，需要添加阻垢劑，阻隔鎂、鈣等離子，使其形成固體污染物，便于后期的反滲透。另外，在反滲透工藝中，為了有效控制顆粒雜質(zhì)，需要改變分子量，完善有機質(zhì)，降低樹脂的使用周期，以此來降低酸堿的消耗。

3.2 EDI技術(shù)

EDI技術(shù)又稱為“填充床電滲析技術(shù)”和“電混床技術(shù)”，是一種高新技術(shù)，它的應用原理是將離子交換技術(shù)和電滲析技術(shù)相結(jié)合，省去了酸堿參與環(huán)節(jié)和酸堿對樹脂的再生作用環(huán)節(jié)，進而達到提取純水的一種先進技術(shù)。具體而言，EDI技術(shù)就是一種電結(jié)合離子交換樹脂形成填充床，然后生產(chǎn)高純水的技術(shù)。在全膜法水處理中，該技術(shù)的作用顯著，是水質(zhì)提純的最后一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有可再生、可持續(xù)生產(chǎn)、空間小、操作方便、水質(zhì)穩(wěn)定、價格低廉等特點，而且，通過EDI提純，會大幅降低廢水和化學污染的出現(xiàn)幾率，從而實現(xiàn)環(huán)境保護，避免水資源的二次處理。

EDI技術(shù)的應用原理就是將具有膜極化改善功能的樹脂填充到膜堆，然后在電極的作用下，使膜堆產(chǎn)生電位差，然后通過離子交換膜的吸附作用吸附和去除水中的鹽離子[3]。在具體操作中，將直流電連接到模堆兩側(cè)的電極上，然后通電，直到出現(xiàn)電位差，促使水中的陽離子物質(zhì)向陰極的陽離子交換膜進行移動，當陰陽物質(zhì)聚集到一起后，再利用樹脂防止其出現(xiàn)極化，并調(diào)整電阻率，將其再次分解，進行電離再生，形成H+和OH-，然后反復執(zhí)行該步驟，直到產(chǎn)生高純水。

3.3 超濾技術(shù)

膜法污水處理中還有一種常見工藝就是超濾技術(shù)，它是以污染物的物理性質(zhì)為基礎的處理方法。在外界壓力影響下，可以對污染物進行分離和排除，對外部環(huán)境沒有過多的要求，水體中的污染物在常溫或者低壓條件下就能實現(xiàn)分離，所需要的設備體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單。在超濾工藝中，超濾膜全部采用高分子材料，運行中不會發(fā)生質(zhì)量變化，不會放過任何雜質(zhì)，能夠極大地提高水質(zhì)清潔度?？梢哉f，超濾法是目前工業(yè)廢水處理中常用的一種處理方法，處理效率很高。

4 全膜法水處理工藝技術(shù)的應用特色

從分析傳統(tǒng)水處理和全膜水處理技術(shù)來看，在全膜法水處理中，膜分離技術(shù)具有很多的應用優(yōu)勢，如浸出速度快、操作簡單、自動化程度高、化學物質(zhì)去除率高、占地面積小、處理成本低、可靠性高、能夠有效控制水污染等[4]。在全膜法水處理工藝中，最重要的就是膜的制備。膜是水質(zhì)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在反滲透中，它是由特殊材料制成的能夠提高水質(zhì)滲透性的高性能膜，能夠?qū)腋∥锖途酆衔镞M行過濾，降低水污染程度；反滲透是一種利用特殊膜提高水質(zhì)滲透率的操作，通過穩(wěn)定和耐熱的膜除去膠體、顆粒、有機物、微生物等污染物，它只允許水分子滲透的特點能夠極大地提高水質(zhì)的純度。同時還能夠降低水質(zhì)渾濁度，控制水的流動性，回收大部分水，且安全性高，水質(zhì)清潔度高；EDI技術(shù)是在原有的膜處理技術(shù)上產(chǎn)生的，它是全膜水處理技術(shù)的又一創(chuàng)新。它結(jié)合了離子交換技術(shù)和電滲析技術(shù)，能夠很好地提高水質(zhì)，降低水污染，同時它還能提高脫鹽效率，這是傳統(tǒng)的電滲析水處理方法無法達到的水平。另外，它還能促進離子交換，不會產(chǎn)生酸堿再生問題，大大降低酸堿不平衡對水體的破壞，并在通電和脫鹽過程中，樹脂可以重復再生，從而得到干凈的水。

整體而言，膜水處理技術(shù)是通過超濾膜、反滲透膜、EDI技術(shù)運行的水處理工藝，全膜技術(shù)的優(yōu)點：一是占地面積小，節(jié)省人力，操作人員少，各種設備費用低；二是全膜技術(shù)具有自動運行、系統(tǒng)運行具有高壓、低壓保護裝置，因而提高了運行的安全性，顯著地減少了操作和人員的使用；三是全膜技術(shù)具有操作簡便、省時等優(yōu)點，因為工作流程是從預處理開始的，每一步都有相應的任務，不需要復雜的操作，也能夠保證水質(zhì)的安全穩(wěn)定。

5 全膜法水處理工藝技術(shù)在環(huán)境保護中的應用

在工業(yè)水污染方面，改善水質(zhì)和保護環(huán)境的要求日益提高，以往的水處理方法已經(jīng)無法滿足污水處理的要求，而全膜法水處理技術(shù)的應用突破了以往的水處理方式[5]?，F(xiàn)在，很多公司已經(jīng)使用了這種技術(shù)，如電子制造產(chǎn)業(yè)、化學品生產(chǎn)企業(yè)、制造行業(yè)等，為了滿足環(huán)保標準，他們大都采用了全膜法水處理技術(shù)。結(jié)果表明，在25 ℃下水中電阻率均可穩(wěn)定大于18 MΩ。與此同時，在超濾、反滲透、EDI技術(shù)、超純水提取等工藝的應用中，額外加入了滅菌劑，實驗證明，加入滅菌劑能夠更好地達到殺滅細菌的目的，從而能夠有效防止斷絲問題或者膜污染問題的出現(xiàn)。水里有各種各樣的雜質(zhì)，反滲透工藝能在一定程度上阻止雜質(zhì)，由于反滲技術(shù)是以反滲透膜為核心，其材料具有一定的特殊性，是以反滲透復合膜和醋酸纖維素為主。除細膩的作用外，它還具有超熔作用，能穿透滲透分子，降低污染程度。在利用反滲透技術(shù)時，可以通過變壓器控制壓力，避免高壓對反滲透膜的影響。在整個膜工藝過程中，反滲透工藝是有效保護膜的重要組成部分，在用反滲透法處理工業(yè)廢水時，必須要加入阻垢劑，防止鎂、鈣離子形成反滲透污垢。另外，反滲透工藝工藝可以改變分子量，提高有機物的含量，減少脫鹽系統(tǒng)中樹脂的頻繁使用，從而降低廢水中的酸堿消耗，有效控制微粒污染。

由于膜處理技術(shù)應用領(lǐng)域的特殊性，因此對于薄膜制作材料的選擇也比較特殊，包括醋酸纖維素和反滲透復合膜制成的反滲透膜，成色好，熔融能力強，能夠使水分子進行有效滲透，從而降低水體中的雜質(zhì)污染。該技術(shù)在高壓泵的作用下，有效地防止了簡單高壓泵的直接影響，使其對礦物質(zhì)、微生物等雜質(zhì)有較高的處理效果。反滲透是膜法污水處理過程中的核心環(huán)節(jié)，對膜的保護至關(guān)重要，其作用是阻止鎂、鈣等水溶性物質(zhì)，促進它們與灰塵的結(jié)合，促進反滲透作用。同時，部分公司還在全膜反滲透方面采用了雙極性反滲透，進一步提高了水質(zhì)純度，提高了環(huán)保工作的效率。雙極型反滲透低壓復合膜的使用壽命一般都超過五年，利用率可達97%以上，該膜具有較強的防污染效應，且脫鹽效果非常好。

EDI技術(shù)采用電極和離子交換技術(shù)可使樹脂再生，并可多次電解去除水中的雜質(zhì)，從而提高水質(zhì)的純度。與此同時，為了進一步改善水質(zhì)并保證其安全，該公司還增加了拋光床的步驟，以去除水質(zhì)中極低濃度的離子，進一步改進了 EDI技術(shù)用于生產(chǎn)高純水的功能。使用不能再生的拋光板，可每年定期更換，它的目的是加強樹脂的釋放，以滿足清洗樹脂和進一步提高水質(zhì)所不能滿足的要求。傳統(tǒng)的過濾與凈化方法是先凈化，再用砂濾過濾大的懸浮物，再用交換技術(shù)除去水中的鹽。實施該工藝既是二次酸堿再生，又是出水再脫除，而且工藝復雜，影響水的處理效率，不僅會污染環(huán)境，而且水處理的穩(wěn)定性較差。

6 全膜法水處理工藝的優(yōu)化措施

為了保證全膜法污水處理工藝的應用效果，應注意以下幾個方面。

6.1 把控技術(shù)要點

6.1.1 溫度

一般而言，隨著水溫的不斷升高，反滲透產(chǎn)水量也會逐漸增加，脫鹽率就會繼續(xù)下降，原水中離子的擴散速率也會隨溫度的逐漸升高（容易進入反滲透）使水中離子含量增加，且脫鹽速度下降。所以，在應用完整的膜水處理程序時，應充分考慮溫度對反滲透廢水處理的影響，保證水溫在22 ℃左右。在低溫條件下，反滲透產(chǎn)水率下降，因此，廢水處理必須進行水溫控制。

6.1.2 pH值

水體的pH值會影響脫鹽效果。正常情況下，如果pH值在6.5左右，脫鹽率最高，當pH值下降時，脫鹽率會下降。因此，要控制廢水的pH值，提高脫鹽效率。

6.1.3 離子濃度

一般情況下，反滲透膜兩面的離子濃度差異與其鹽的還原率成正比，即濃度差越大，鹽還原率越高，脫鹽率就越低。在反滲透裝置中，受操作壓力的影響，水流量將繼續(xù)增加，可加快膜表面水的流速，并減小兩側(cè)的濃度差，提高脫鹽率。

6.2 完善全膜水處理方法

在污水處理過程中，要充分認識全膜水處理方法的原理，熟悉污水處理廠的組成，重視相關(guān)的規(guī)范及問題，分析、檢測數(shù)據(jù)參數(shù)，確保廢水處理達到相應要求。另外，還應參觀同類企業(yè)，學習污水處理方面的經(jīng)驗，并結(jié)合實際，不斷完善和優(yōu)化全膜水處理方法。

6.3 完善規(guī)章制度

在采用全膜水處理工藝時，應加強管理，建立完善的管理體系，以確保全膜水處理工藝的應用效果。應用全膜法污水工藝，應細化細節(jié)，建立規(guī)范制度，使員工自覺遵守相關(guān)規(guī)范[6]。與此同時，應建立監(jiān)測系統(tǒng)，對各個子系統(tǒng)進行定期監(jiān)控，驗證操作人員的標準化操作，確保參數(shù)處于合適范圍。同時，要經(jīng)常對設備進行維護保養(yǎng)，以免設備損壞影響廢水處理的整體效果，并要填好維修日志，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的問題。

6.4 培養(yǎng)技術(shù)人員

在膜水處理過程中，要注重技術(shù)人員能力的培養(yǎng)，不斷提高其技術(shù)水平。因此，要制定人才培養(yǎng)方案，針對技術(shù)隊伍現(xiàn)狀，采用導師制、新舊結(jié)合等方法，幫助新員工盡快熟悉工作流程。同時還要加強對老員工的培訓，聘請經(jīng)驗豐富的專家骨干對技術(shù)人員進行專門的培訓，特別是要加強對膜處理原理、操作方法和錯誤檢測等方面的培訓，以不斷提高相關(guān)人員的專業(yè)技術(shù)水平，確保廢水處理的有效性，從而達到保護環(huán)境的目的。

7 結(jié)論

我國的污水處理工藝和污水回用技術(shù)在科學技術(shù)的推動下取得了良好的進展，并在具體應用中取得了良好的效果。但是由于在基礎設施、設備成本方面的投入不足，導致我國在污水處理回用方面還存在很大的缺陷?；诖?，相關(guān)部門應該加大力度，從根本上推動我國污水處理回用工作的全面展開，為提高水資源利用率、減少資源浪費奠定良好的基礎。