王小利

（山西金承環(huán)境工程有限公司，山西 太原 030000）

引言

據(jù)2021 年相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，全年我國(guó)總用水量上升至5 921 億t，與前一年相比，多用水108.10 億t。其中，工業(yè)、生活總用水量分別為1 030.4 億t 和863.1 億t。預(yù)計(jì)2023 年后，我國(guó)水資源將會(huì)有500 億t左右的缺口量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，工業(yè)用水、居民用水量呈現(xiàn)大幅度地增長(zhǎng)，我國(guó)面臨著非常嚴(yán)重的缺水問題。且我國(guó)每年所排放的污水量為600 億t，許多污水未經(jīng)處理達(dá)到相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)便直接排放，給江、河、湖段造成嚴(yán)重污染的同時(shí)，使可利用的水資源總量降低。

常見的用混凝沉淀/砂濾/生物活性炭－消毒－出水深度處理二級(jí)出水時(shí)，雖然出水水質(zhì)滿足相關(guān)指標(biāo)[1]，但出水中可能形成一些難降解小分子物質(zhì)，對(duì)于水質(zhì)要求比較高的行業(yè)，暫時(shí)還不能滿足其相關(guān)回用標(biāo)準(zhǔn)。想要使得出水水質(zhì)滿足相關(guān)的要求，就必須進(jìn)行更深程度的處理。

膜處理技術(shù)作為一種污水深度處理回用技術(shù)，能夠利用膜本身具備的選擇透過性，將污水中污染物進(jìn)行分離去除，在降低污染物外排量的同時(shí)，提高水資源利用率，緩減水資源匱乏等問題[2]。

1 膜處理技術(shù)原理及特征

膜技術(shù)處理污水的原理是：通過外界壓力和膜本身具備的選擇透過性，利用污水中各種物質(zhì)所具備的物理性質(zhì)及化學(xué)性質(zhì)的不同，使其進(jìn)行選擇性地分離。

膜處理技術(shù)具備以下幾個(gè)特征[3]：

1）膜處理技術(shù)能耗少。由于膜處理技術(shù)運(yùn)行過程中，不會(huì)改變污水中各物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，且膜技術(shù)在常溫下即可進(jìn)行，故系統(tǒng)能耗較少；

2）膜處理技術(shù)是利用膜本身具有的選擇透過性來進(jìn)行分離過濾，不需要額外增加任何化學(xué)藥劑即可實(shí)現(xiàn)溶液的有效分離，故膜處理技術(shù)系統(tǒng)出水水質(zhì)高，且后期投資成本較低；

3）膜處理技術(shù)可應(yīng)用于多種不同的水質(zhì)，應(yīng)用范圍廣，且設(shè)備操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，后期投入的人力、技術(shù)成本較低。

2 膜處理技術(shù)的分類

膜處理技術(shù)主要分為微濾、超濾、納濾、反滲透、滲析膜技術(shù)等，其原理特點(diǎn)和應(yīng)用范圍如下。

2.1 微濾

微濾通過利用濾膜使污水中的無機(jī)鹽和分子通過，從而將膠體物質(zhì)、SS 細(xì)菌等污染物質(zhì)從水中分離去除。微濾主要用于污水中SS、細(xì)菌及微小物質(zhì)的分離去除；半導(dǎo)體工業(yè)超純水、集成電路清洗用水終端處理；醫(yī)用純水除菌、除熱原，藥物除菌等；飲料、酒類、醬油、醋等食品中的懸濁物、微生物和異味雜質(zhì)、酵母和霉菌的去除，果汁的澄清過濾。

2.2 超濾

超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一，以大分子與小分子分離為目的，膜孔徑在0.03 μm～0.1 μm 之間。超濾的作用是深度去除廢水中對(duì)后續(xù)反滲透工序造成膜污染的一些物質(zhì)，如微生物、膠體物質(zhì)、SS、細(xì)菌和病毒等雜質(zhì)，進(jìn)而保證廢水進(jìn)入反滲透系統(tǒng)的參數(shù)要求。超濾膜主要用于工業(yè)廢水和生活污水的凈化處理。

2.3 納濾

納濾膜對(duì)于特定的溶質(zhì)才有著較高的去除率納濾膜能夠去除二價(jià)、三價(jià)離子、微生物、膠體、熱源、病毒等物質(zhì)。由于納濾技術(shù)中操作壓力小，在制備飲用水和深度處理凈化水中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。另外，納濾技術(shù)廣泛應(yīng)運(yùn)于海水淡化過程中。納濾技術(shù)用于處理各種含鹽廢水。

2.4 反滲透

反滲透又稱逆滲透，通過壓力差作為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。反滲透的作用是除去水中的有機(jī)物及溶解鹽類等物質(zhì)。反滲透主要應(yīng)用于市政污水、重金屬?gòu)U水、含油廢水等工業(yè)廢水中的處理。

2.5 滲析膜技術(shù)

滲析的工作原理是：溶液中的溶質(zhì)本身具備一定的濃度梯度，在這種梯度作用條件下，溶質(zhì)從滲析膜的一側(cè)傳向膜的另一側(cè)的過程。滲析技術(shù)的主要作用是去除包含很多不同種類的溶質(zhì)、溶液中的小分子量的組成成分，因此，滲析膜主要用于電鍍廢水、重金屬?gòu)U水等的處理，食品工業(yè)、生化行業(yè)等。

3 發(fā)展現(xiàn)狀

宮成清等[4]對(duì)比了傳統(tǒng)深度處理工藝與膜處理技術(shù)在污水深度處理回用中的應(yīng)用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：膜技術(shù)能夠保證出水水質(zhì)達(dá)到回用水水質(zhì)指標(biāo)，在減少污染物排放的同時(shí)，還可以滿足一些行業(yè)對(duì)于用水水質(zhì)有較高的要求。

劉陽[5]通過對(duì)膜技術(shù)在高鹽廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)行闡述，并對(duì)納濾、超濾、反滲透、電滲析等幾種膜工藝進(jìn)行比較、分析，提出膜處理技術(shù)在高鹽廢水零排放系統(tǒng)的有效應(yīng)用。

劉子發(fā)[6]通過對(duì)膜技術(shù)在市政污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行研究分析。結(jié)果表明，膜技術(shù)用于處理城市污水，處理效率高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、投資成本較低。應(yīng)用該技術(shù)能夠很好地處理市政污水，改善周圍水體環(huán)境。

4 問題探討及展望

應(yīng)用膜處理技術(shù)深度處理工業(yè)廢水、市政污水，出水水質(zhì)高，能達(dá)到相關(guān)的回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且系統(tǒng)穩(wěn)定、運(yùn)行成本較低。但由于膜技術(shù)處理污染物通過的是膜本身具備的選擇透過性來進(jìn)行，因此，膜使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。尤其是當(dāng)水進(jìn)入膜系統(tǒng)前，水質(zhì)濁度、硬度等較大時(shí)，膜污染越發(fā)嚴(yán)重。若繼續(xù)使用被污染的膜處理污水，出水水質(zhì)越來越差，系統(tǒng)的產(chǎn)水率也隨之大幅度降低。針對(duì)此問題，提出以下兩種解決方案，希望后續(xù)的膜處理研究中能夠有效解決膜污染嚴(yán)重的問題，使膜技術(shù)更好地應(yīng)用于污水深度處理工藝中。

1）膜處理系統(tǒng)的能耗及膜使用壽命相當(dāng)大程度是由于膜污染程度來決定的，因此如何減輕系統(tǒng)膜污染是膜系統(tǒng)運(yùn)行效果好壞的重要因素。對(duì)此，我們可通過控制進(jìn)入膜系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，以減輕膜表面所吸附的污染物含量，增加膜使用周期[6]。另外，針對(duì)不同水質(zhì)，采取不同種類的膜材料，不能一概而論。對(duì)此，今后的研究中，要加大膜材料的開發(fā)和利用。

2）當(dāng)前的膜前預(yù)處理技術(shù)，只是簡(jiǎn)單地利用物理、化學(xué)等方法，進(jìn)一步去除污水中SS、膠體物質(zhì)、溶解性小分子物質(zhì)等，之后再進(jìn)入膜處理系統(tǒng)。膜前預(yù)處理能夠深度去除小分子污染物，解決膜系統(tǒng)深度處理廢水中小分子物質(zhì)對(duì)膜造成的膜污堵嚴(yán)重等問題，延長(zhǎng)膜化學(xué)清洗周期，增加膜壽命，極大地降低系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本。因此，今后的研究中要加強(qiáng)對(duì)膜前預(yù)處理技術(shù)和膜處理技術(shù)組合使用，通過建立相關(guān)的模型來研究組合工藝的強(qiáng)化效果。