1、引言
水是人類賴以生存的重要自然資源。全球水環(huán)境質(zhì)量的嚴(yán)重惡化和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,迫切要求適合時(shí)代發(fā)展的污水資源化技術(shù),以緩解水資源的短缺狀況,水資源短缺已成為制約社會(huì)發(fā)展的瓶頸。因此,近年來(lái)各種新型、改良型的高效廢水處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中,膜技術(shù)以其高效、節(jié)能、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便等特點(diǎn),在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。比如2008年,北京要實(shí)現(xiàn)綠色奧運(yùn)的幾項(xiàng)舉措都將應(yīng)用到膜技術(shù)。國(guó)外有專家把膜技術(shù)的發(fā)展稱為“第三次工業(yè)革命”,作為21世紀(jì)最有前途的高新技術(shù)之一。
2、膜分離技術(shù)的工作原理
膜分離技術(shù),是利用一張?zhí)厥庵圃斓?,有選擇透過(guò)性的薄膜,在外力推動(dòng)下對(duì)混合物進(jìn)行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術(shù),是根據(jù)混合物的物理性質(zhì)的不同用過(guò)篩的方法將其分離,或根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì)分離開(kāi)物質(zhì)。物質(zhì)通過(guò)分離膜的速度(溶解速度)取決于進(jìn)入膜的速度和進(jìn)入膜的表面擴(kuò)散到膜的龍眼、另一表面的速度(擴(kuò)散速度)。而溶解速度完全取決于被分離于膜材料之間化學(xué)性質(zhì)的差異,擴(kuò)散速度除化學(xué)性質(zhì)外還與物質(zhì)的分子量有關(guān),速度越大,透過(guò)膜所需的時(shí)間越短,混合物中各組分透過(guò)膜的速度相差越大,則分離效率越高。
3、膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
3.1膜分離技術(shù)在城市污水深度處理中的應(yīng)用
城市污水深度處理和回用開(kāi)始于20世紀(jì)60年代。城市污水具有量大、集中、水質(zhì)較為穩(wěn)定的特點(diǎn),是一種潛在的水資源。城市污水深度處理通常以污水處理廠的二級(jí)或三級(jí)排放液為水源,用反滲透(RO)對(duì)它進(jìn)行最后的脫鹽,脫COD、BOD以及微量有機(jī)物和重金屬離子的脫除,出水水質(zhì)可達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。但由于某些主觀原因,目前大多不直接用作飲用水。國(guó)外常將其注入地下蓄水層或淡水水庫(kù)進(jìn)行自然凈化(通常需存放兩年),也有用作工業(yè)冷卻水,鍋爐用水等非飲用目的。城市缺水制約著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,把城市的二級(jí)出水進(jìn)行處理后再生回用是解決水源短缺的一條途徑。二級(jí)排放液在進(jìn)RO裝置前需進(jìn)行預(yù)處理,以使進(jìn)水水質(zhì)符合RO裝置的使用要求。預(yù)處理的好壞是RO技術(shù)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵。現(xiàn)在,RO前采用MF或UF預(yù)處理的深度水處理過(guò)程已成為非直接飲用水回用工程中城市廢水處理的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),國(guó)內(nèi)外都在積極地采用膜技術(shù)大規(guī)模地把城市污水開(kāi)發(fā)為新的水資源。我國(guó)采用“微絮凝纖維過(guò)濾+膜濾”對(duì)洗浴廢水進(jìn)行了研究,試驗(yàn)表明,此工藝具有出水穩(wěn)定、占地面積小的特點(diǎn)。天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠引進(jìn)挪威SBR序批式活性污泥法先進(jìn)工藝,每天可提供10萬(wàn)噸二級(jí)生化處理出水作為水源,使污水深度處理后回用成為可能。我國(guó)的城市污水再生回用并不普及,膜技術(shù)在深度處理的應(yīng)用相對(duì)也很少,今后我們還需在污水的再生回用和深度處理技術(shù)上進(jìn)行研究。
3.2膜分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
由于工業(yè)的發(fā)展,大量工業(yè)廢水排入水體,這些工業(yè)廢水,面廣量大、危害深,大多含有不同濃度的化學(xué)物質(zhì),其中有些具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,而有些則具有毒性,對(duì)人類環(huán)境有害。為保護(hù)環(huán)境不受污染,并回收有用物質(zhì),在工業(yè)廢水排放之前必須進(jìn)行凈化處理,膜分離技術(shù)既能對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行有效的凈化,又能回用其中的有用物質(zhì),同時(shí)還可節(jié)省能源。膜技術(shù)在處理電鍍廢水、造紙廢水、重金屬?gòu)U水、含油廢水和印染廢水這五大類主要工業(yè)廢水中都得到了廣泛的應(yīng)用。
3.3膜分離技術(shù)在飲用水處理中的應(yīng)用
隨著人們生活水平的提高,對(duì)飲用水的水質(zhì)要求也越來(lái)越高,加上傳統(tǒng)工藝中的某些弊端,如加氯殺菌會(huì)使氯與水中的某些有機(jī)物反應(yīng)生成新的危害巨大的三致(致癌、致突變、致畸變)化合物。膜技術(shù)用于飲用水處理是一個(gè)重大突破。水的凈化與純化是從水中去除懸浮物、細(xì)菌、病毒、無(wú)機(jī)物、農(nóng)藥、有機(jī)物和溶解氣體等,在這方面,膜分離技術(shù)發(fā)揮了其獨(dú)特的作用。膜分離中的微濾、超濾和納濾所組成的水處理方法,對(duì)去除水中的微米級(jí)的顆粒優(yōu)于常規(guī)水處理技術(shù)中的過(guò)濾能力,而且還具有去除過(guò)濾所不具備的納米級(jí)微粒的能力,可有效去除水中的懸浮物、細(xì)菌、病毒、無(wú)機(jī)物、農(nóng)藥、有機(jī)物和溶解氣體等雜質(zhì)。符合飲用水水質(zhì)不提高的要求。