施穎娜

（深圳市華爾信環(huán)?？萍加邢薰?，深圳 518000）

1 膜技術(shù)概述

實現(xiàn)膜技術(shù)工藝的核心是膜，其技術(shù)應(yīng)用原理為過濾，主要是應(yīng)用有機或者無機高分子材料組成過濾膜，當(dāng)待處理的水流經(jīng)過濾膜時，可通過化學(xué)位差或者其他能量等，實現(xiàn)水中雜質(zhì)污染物等的過濾處理，從而進一步完成分離提純以及濃縮等步驟。應(yīng)用于水處理中的膜非常輕薄，而且其應(yīng)用便捷，具有較強的可操作性，同時配置也形式多樣，還可以進行回收利用，占據(jù)空間小，可高效完成水處理工作。膜處理技術(shù)包括超濾、納濾、微濾、反滲透、液膜等多種類型，這些不同的技術(shù)應(yīng)用形式適用于多種類型的水處理工作，所以在實際開展廢水處理工作時，應(yīng)結(jié)合具體情況進行合理選擇。

2 膜技術(shù)在廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢

相比于其他技術(shù)，膜技術(shù)在環(huán)境工程廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢突出，主要包括以下幾點：首先，膜技術(shù)具有較高的廢水處理效率，且應(yīng)用該技術(shù)進行廢水處理基本不會產(chǎn)生污泥，因此可節(jié)省污泥處理的費用。其次，在廢水處理中應(yīng)用膜技術(shù)時，處理系統(tǒng)處于密閉運行狀態(tài)，所以操作環(huán)境相對衛(wèi)生，不會產(chǎn)生污水、臭味等。第三，應(yīng)用膜技術(shù)進行污水處理時所消耗的能源比較少，因為是采用無相變分離技術(shù)，只有在泵送液時，才需要消耗少量的電能。第四，應(yīng)用膜技術(shù)處理廢水時，所用設(shè)備的成本和運營費用較低，而且便于后續(xù)維護，設(shè)備的占地面積也比較小[1]。

3 膜技術(shù)在廢水處理中應(yīng)用的種類

3.1 納濾膜技術(shù)

膜分離作用是該技術(shù)突出的特征，在實際應(yīng)用過程中，結(jié)合應(yīng)用生物進化技術(shù)以及復(fù)合膜技術(shù)，是以膜生物反應(yīng)器為主，可以實現(xiàn)水資源的分離和凈化處理。應(yīng)用該技術(shù)后，可完成待處理水體的一次性凈化，其納濾膜能夠有效吸附水體中存在的重金屬及其他雜物等，然后再通過微生物去除有害物質(zhì)。該技術(shù)因具有的優(yōu)勢，成為當(dāng)前環(huán)境工程廢水處理中不可或缺的凈化技術(shù)之一。經(jīng)此技術(shù)處理的廢水，不需要進行其他凈化處理就可以直接排放，其在廢水處理系統(tǒng)中能夠?qū)崿F(xiàn)自動化運行，因而具有可操作性強且高效的特點。

3.2 超濾膜技術(shù)

對于超濾膜技術(shù)來說，較高的水體凈化效率是其主要技術(shù)優(yōu)勢，此種膜技術(shù)從本質(zhì)上改變了傳統(tǒng)的水處理模式。在實施水體凈化處理時，該技術(shù)搭配少量的化學(xué)藥劑，就可以實現(xiàn)水體凈化的目標(biāo)，而且不會污染周邊環(huán)境。也正是因為該技術(shù)所具備的化學(xué)作用屬性，才使其能夠用于大面積的水體凈化處理，適用范圍較為廣泛。超濾膜能夠耐受高溫環(huán)境，能夠承受的最高溫度可以達到150 ℃左右[2]，所以在高溫環(huán)境中進行污水處理時，該技術(shù)可作為首選。在高溫環(huán)境中應(yīng)用超濾膜技術(shù)處理污水，還可以借助高溫殺滅水中的細菌等，而且效果顯著。另外，與其他膜技術(shù)相比，超濾膜技術(shù)在膠體物質(zhì)的清潔處理方面具有較為突出的技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)用該技術(shù)基本能夠?qū)⑺w中的膠體有害物質(zhì)完全清除干凈。超濾膜技術(shù)多用于飲用水凈化，鑒于其良好的消毒凈化作用，還可以用于清除水中的病菌藻類等。

3.3 微濾膜技術(shù)

膜技術(shù)中最早出現(xiàn)的技術(shù)就是微濾膜技術(shù)，該技術(shù)具有良好的可拓展屬性，在應(yīng)用范圍方面最為廣泛。在實際開展水處理時，可以與其他類型的水處理工藝或者膜技術(shù)融合應(yīng)用。在環(huán)境工程污水處理中，經(jīng)常將微濾膜技術(shù)與混凝劑處理技術(shù)、超濾摸技術(shù)等多種技術(shù)混合應(yīng)用。該技術(shù)也可以應(yīng)用于飲用水的凈化處理中，應(yīng)用該工藝可以將水中的細菌和固體污染物清除干凈，而且處理效果良好。但在實際應(yīng)用過程中還需注意，在某些情況下應(yīng)用此種膜技術(shù)處理廢水時，需要使用適量的混凝劑，以確保處理效果，而混凝劑的用量是需要重點控制的內(nèi)容，需要結(jié)合實際情況科學(xué)控制混凝劑用量，避免用量過多使水體遭受二次污染。

3.4 液膜技術(shù)

該技術(shù)是一種相對來說較為傳統(tǒng)的膜技術(shù)，此種技術(shù)起源于美國，后被引入我國廣泛應(yīng)用。該技術(shù)的適用領(lǐng)域主要集中在工業(yè)廢水、印染廢水等的處理上，在這些類型廢水的處理中，水體凈化效果明顯要超出其他種類的膜技術(shù)。該技術(shù)能夠全面清除水體中存在的硝基酚，這種成分在工業(yè)廢水以及有機廢水中含量較多，應(yīng)用液膜技術(shù)處理后，凈化完成的廢水在短期內(nèi)可以滿足國家制定的相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。但應(yīng)用該技術(shù)實施廢水處理時需注意，處理前要先測定水體成分，如果檢測結(jié)果顯示硝基酚含量過高，要先應(yīng)用液膜技術(shù)先進行初步處理，然后再應(yīng)用其他類型的膜技術(shù)進行二次凈化處理，這也是現(xiàn)階段液膜技術(shù)應(yīng)用于廢水處理中的主要形式[3]。

3.5 正滲透膜技術(shù)

該技術(shù)是借助汲取液和原料液之間產(chǎn)生的滲透壓差形成的動力，實現(xiàn)液體的自動分離，不需要借助外部驅(qū)動力就可以實現(xiàn)水處理，但是該技術(shù)的實際處理效果有待提升，雖然已經(jīng)投入使用，但還具有較大的技術(shù)優(yōu)化空間。應(yīng)用正滲透膜技術(shù)進行水處理時，處理效果不佳，但是在垃圾滲濾液的凈化處理上優(yōu)勢較為突出。垃圾滲濾液是有機廢水的一種，其中含有重金屬元素和各種有機物，應(yīng)用其他膜技術(shù)處理垃圾滲濾液不容易達到理想的處理效果，而正滲透膜技術(shù)在凈化處理中應(yīng)用CTA滲透膜以及氯化鈉汲取液，并將二者有效結(jié)合，可以在垃圾滲濾液的處理中發(fā)揮重要的凈化作用，高效地截留并且快速分離液體中的污染物質(zhì)。此外，應(yīng)用該技術(shù)實施垃圾滲透液的凈化處理還不會出現(xiàn)其他水處理技術(shù)應(yīng)用過程中經(jīng)常遇到的膜通量問題。

3.6 反滲透膜技術(shù)

反滲透膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟，在超純水的制作、海水的淡化處理以及醫(yī)療廢水的凈化過濾等領(lǐng)域應(yīng)用較多。該技術(shù)的應(yīng)用費用低，但是廢水過濾期間對其膜的性能有著較高的要求。為了提升該技術(shù)的應(yīng)用效果，先后研制出多種高效的復(fù)合膜，所以膜的合理選擇也是該技術(shù)應(yīng)用期間的關(guān)鍵控制要點。

3.7 滲析分離技術(shù)

該技術(shù)是借助膜兩側(cè)的濃度差實現(xiàn)吸附擴散和篩分處理，使液體中的小分子溶質(zhì)通過對稱的微孔膜，實現(xiàn)交換處理，截留液體中的大分子。應(yīng)用該技術(shù)能夠?qū)Υ蠓肿尤芤哼M行處理，實現(xiàn)低分子組分的分離。

3.8 電滲析分離技術(shù)

應(yīng)用此種膜分離技術(shù)進行廢水處理時，需要借助直流電作為其推動力，在實際應(yīng)用時，是借助陰離子和陽離子的交換膜，對水中陰離子和陽離子產(chǎn)生選擇透過性，使水中的電離子可以通過膜轉(zhuǎn)移到另一水體中，進而實現(xiàn)溶液中電解質(zhì)的有效分離，完成其所處理溶液的濃縮提純處理。

3.9 滲透汽化技術(shù)

滲透汽化技術(shù)是一種新型的膜分離處理技術(shù)，其適用于液體混合物的凈化分離處理。該工藝能耗低，但傳統(tǒng)的蒸餾萃取方法等難以完成分離工作，因而可借助該技術(shù)分離廢水中的有機污染物質(zhì)。

3.10 動態(tài)膜技術(shù)

動態(tài)膜技術(shù)是通過動態(tài)膜實現(xiàn)對水體中污染物質(zhì)的分離過濾處理，其分離系統(tǒng)主要由動態(tài)膜的分離層，以及動態(tài)膜的載體組成。動態(tài)膜的載體主要用于承載大孔徑材料，例如篩網(wǎng)、鋼絲網(wǎng)等。分離層主要是指依附在載體之上，能夠?qū)崿F(xiàn)分離處理的濾餅層。通過水體中懸浮固體物的濃度，可以判斷出動態(tài)膜的實際分離處理效果。當(dāng)前該技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域尚處于試驗階段，還有很大的技術(shù)進步空間。

3.11 膜生物反應(yīng)器技術(shù)

該技術(shù)是活性污泥和膜分離技術(shù)融合應(yīng)用的技術(shù)產(chǎn)物，其在廢水處理中，還同時應(yīng)用了膜組件以及生物反應(yīng)器。將待處理的廢水送入生物反應(yīng)器中，并與其產(chǎn)生反應(yīng)。循環(huán)泵裝置能夠為水提供循環(huán)動力，令其流經(jīng)膜組件后，實施凈化過濾后再排放出來。同時生物相回流，流入到生物反應(yīng)器當(dāng)中。其中，傳統(tǒng)處理技術(shù)中應(yīng)用的二次沉淀池被膜組件所代替，因而應(yīng)用優(yōu)勢顯著[4]。該工藝中應(yīng)用的膜生物反應(yīng)器，可同步完成消毒過濾和生物處理作用，且經(jīng)過處理后的水質(zhì)較好。反應(yīng)器中的高濃度微生物對于污水處理系統(tǒng)處理負荷的提升大有益處，同時此種生物處理過程便于精準(zhǔn)控制。

4 環(huán)境工程廢水處理中膜技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 在含油廢水處理中的應(yīng)用

顧名思義，含油廢水主要指水中含有大量油污的廢水，這些廢水可能來自于石油生產(chǎn)、餐飲行業(yè)，或者是工業(yè)煉油生產(chǎn)過程等。排放的含油污水中可能含有分散油、浮油、溶解油等。對于此種類型的廢水實施凈化處理的時候，可應(yīng)用超濾膜技術(shù)，該技術(shù)工藝具有良好的濕潤效果，且親和性良好。超濾膜的表面在分散乳狀油時，可以充分濕潤，使油的粒徑尺寸增加，進而形成聚集效應(yīng)。滴液直徑遠大于超濾膜的孔徑，在壓差下會導(dǎo)致滴液變形，而且滴液在壓差作用下會產(chǎn)生摩擦力，破壞超濾膜表面活性劑，進而產(chǎn)生內(nèi)相，與過濾膜孔壁充分接觸后就會附著在其上面，逐漸聚集形成粒徑較大的液滴。壓力還會作用于膜孔，在壓力作用下會將連續(xù)相擠入液膜中，破壞活性劑后與分散相分相，實現(xiàn)油水分離，可以大幅度提升浮化油的清除效率[5]。應(yīng)用超濾膜技術(shù)處理含油廢水時，搭配應(yīng)用膜生物反應(yīng)器技術(shù)，還可以提升水體中的生物降解效率，優(yōu)化水體中懸浮固體和高溶性污染物的凈化效果。

4.2 在食品廢水處理中的應(yīng)用

乳品加工、制糖加工、釀造生產(chǎn)、肉類加工等生產(chǎn)過程中排放的廢水都屬于食品廢水，該行業(yè)排放的廢水中，含水量大，COD值相對較高，且廢水中含有高濃度的脂肪、糖類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)。對此類廢水實施處理時，主要目標(biāo)是對廢水中有價值的有機物質(zhì)實施回用處理，盡量降低廢水的COD值。

上世紀(jì)九十年代，食品加工生產(chǎn)行業(yè)的廢水處理，就已經(jīng)采用了膜技術(shù)[6]。例如，在黃姜廢水的處理中融合應(yīng)用了納濾膜技術(shù)和微濾膜技術(shù)，并在廢水中成功提取出較高純度的葡萄糖溶液，通過實施進一步的生化處理，使黃姜廢水達到了排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 在造紙廢水處理中的應(yīng)用

在造紙行業(yè)生產(chǎn)過程中，會排放大量污水，此類廢水處理量大且凈化難度比較高。在造紙生產(chǎn)過程中，為了對造紙原料實施有效的漂白處理，需要應(yīng)用大量化學(xué)物質(zhì)來進行加工，因而所排放的造紙廢水中也都存在有害的化學(xué)物質(zhì)，所以造紙工業(yè)廢水的凈化處理也是環(huán)境工程廢水處理工作中關(guān)注的重點。在實際處理工作中，可應(yīng)用超濾膜技術(shù)，有效過濾并凈化造紙廢水中懸浮的固體污染物和膠體污染物以及有機物[7]。應(yīng)用超濾膜技術(shù)比傳統(tǒng)廢水凈化工藝效果更佳，處理過程中合理設(shè)置其超濾膜的孔徑，還能夠?qū)⒃旒垙U水中的木質(zhì)素等物質(zhì)進行過濾回收處理。完成木質(zhì)素的回收處理之后，造紙黑液廢水可變?yōu)橥该鳠o色，顯著優(yōu)化水體凈化效果，實現(xiàn)水資源的循環(huán)回用。在造紙廢水處理中應(yīng)用膜技術(shù)，一方面可以實現(xiàn)其生產(chǎn)中排放的造紙污水的優(yōu)化處理，同時還能夠最大程度地降低造紙生產(chǎn)的成本支出。

4.4 在重金屬廢水處理中的應(yīng)用

有色金屬冶煉生產(chǎn)、礦山排水、電鍍生產(chǎn)中的鍍件洗滌、廢石廠的淋浸水都含有重金屬等物質(zhì)。這些含有重金屬元素的廢水具有重大危害，其會對環(huán)境造成嚴重污染，而且不能應(yīng)用生物降解方式實施處理，有毒期比較長，危害性非常大。對于此種類型的廢水實施凈化處理的時候如果只用傳統(tǒng)的中和沉淀工藝，處理后的廢水凈化度不能達標(biāo)。所以需應(yīng)用膜分離技術(shù)，對重金屬廢水實施濃縮處理，可將其中存在的有價值的重金屬物質(zhì)提取出來，同時剩余的滲透液凈化度也能夠達到直接排放以及回收利用的標(biāo)準(zhǔn)，一舉兩得[8]。

4.5 在海水淡化處理中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，生態(tài)環(huán)境遭受的破壞較為嚴重，淡水資源越發(fā)珍貴。為了提升水資源的利用率，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，海水資源的淡化利用及處理被業(yè)內(nèi)高度重視。在這一方面，應(yīng)用超濾膜技術(shù)，有著突出的物化性能以及良好的分離效果。在對海水實施淡化處理的過程中，可將超濾膜工藝與其他處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，從而有效清除海水中存在的各類微生物及雜質(zhì)等，并轉(zhuǎn)化生成更多的淡水[9]。與其他類型的海水淡化處理技術(shù)相比較，超濾膜技術(shù)在海水淡化處理中能夠節(jié)省更多的海水資源。在該技術(shù)應(yīng)用的過程中，對于反滲透系統(tǒng)具有較高的可控性，可顯著延長滲透膜的使用年限，因而間接節(jié)省了海水淡化處理過程的成本。

4.6 在紡織廢水處理中的應(yīng)用

在紡織工業(yè)生產(chǎn)過程中，會加入各類染料、漿料、活性劑、酸堿鹽等，其排放的廢水中成分組成非常復(fù)雜，其中含有棉、毛、油脂、纖維素以及鹽類等。廢水中存在的各類污染物性質(zhì)不穩(wěn)定，存在較大的危害性。當(dāng)前，國內(nèi)現(xiàn)存部分的紡織企業(yè)，對其生產(chǎn)中排放的污水實施凈化處理時，已經(jīng)開始應(yīng)用膜分離技術(shù)。例如，慈溪寧波神鷹針織工貿(mào)有限公司，在企業(yè)排放廢水的凈化處理過程中應(yīng)用了膜分離技術(shù)，很好地解決了企業(yè)染印生產(chǎn)中的污水回用和凈化處理期間出現(xiàn)的難題；中國兵器科學(xué)研究院的技術(shù)人員，對反滲透膜技術(shù)和納濾膜技術(shù)進行了融合應(yīng)用，研發(fā)出了新的廢水處理工藝。在相應(yīng)壓力的作用下，水中99.5%以上的鈉離子都不能從滲透膜中通過，粒子直徑大于鈉離子的粒子也不能從滲透膜的篩孔中通過。此時，只有較為純凈的水可以通過篩孔[10]。經(jīng)過凈化處理后的水硬度顯著降低，因而能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)利用。此種反滲透技術(shù)應(yīng)用于紡織印染的廢水處理中，可以有效回收印染原料，使生產(chǎn)成本顯著降低，與此同時，能夠?qū)崿F(xiàn)印染廢水的凈化排放，去除有害物質(zhì)，因而環(huán)境效益良好。應(yīng)用膜分離技術(shù)，在提升水質(zhì)的同時，還節(jié)省了生產(chǎn)中自來水的用量。

5 結(jié)語

綜上所述，環(huán)境工程中廢水處理技術(shù)的研發(fā)是技術(shù)人員的工作中心，直接關(guān)系到國內(nèi)水環(huán)境的好壞。為了能夠有效提升我國水環(huán)境治理水平，改善水環(huán)境，相關(guān)工作人員就要應(yīng)用高效且適用性強的水處理技術(shù)，在此種情況下，膜技術(shù)的應(yīng)用受到了業(yè)內(nèi)的充分重視，其在生活污水以及工業(yè)廢水等廢水凈化處理中做出了突出貢獻，應(yīng)用效果顯著。在未來該技術(shù)還將不斷完善，在環(huán)境工程水處理中發(fā)揮更重要的作用。