超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中應(yīng)用及前景
針對(duì)目前超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，分別從飲用水處理、生活污水處理、各種工業(yè)廢水處理以及海水淡化等方面介紹了超濾膜的應(yīng)用動(dòng)向及效果，并指出超濾膜技術(shù)存在的問題及發(fā)展前景。
膜技術(shù)是一門嶄新的跨學(xué)科實(shí)用技術(shù)，膜分離過程是一種無相變、低能耗物理分離過程，具有高效、節(jié)能、無污染、操作方便和用途廣等特點(diǎn)，半個(gè)世紀(jì)以來，膜技術(shù)已在許多領(lǐng)域中得到廣泛地應(yīng)用，被公認(rèn)為是當(dāng)代最有前途的高新技術(shù)之一，超濾膜從20世紀(jì)90年代得到廣泛應(yīng)用。
超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，平均孔徑在3-100nm之間。超濾膜技術(shù)是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)。其截留機(jī)理主要是篩分作用，但有時(shí)膜孔徑既比溶劑分子大，又比溶質(zhì)分子大，故膜表面的化學(xué)特性(膜的靜電作用)也起著截留作用。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過膜表面時(shí)，只允許水及低分子量溶質(zhì)通過，從而達(dá)到溶液的凈化、分離、與濃縮的目的。超濾膜技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，本文只介紹超濾在水處理中的應(yīng)用及前景。
1飲用水處理
20世紀(jì)末，由于水環(huán)境污染加劇，以及水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的水質(zhì)問題，如賈第蟲和隱孢子蟲(兩蟲)問題、水蚤及紅蟲問題、藻類污染加劇及臭味和藻毒素問題、水的生物穩(wěn)定性問題等。為此，世界各國都對(duì)飲用水制訂了更多的指標(biāo)項(xiàng)目(100多項(xiàng))和更嚴(yán)格的水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。但用常規(guī)處理(第一代飲用水技術(shù))加臭氧—活性炭深度處理(第二代飲用水技術(shù))已不能滿足要求了，故超濾膜技術(shù)被引用，被稱之為第三代飲用水技術(shù)。
超濾一般能去除水中包括水蚤、藻類、原生動(dòng)物、細(xì)菌甚至病毒在內(nèi)的微生物，與第二代處理工藝結(jié)合能充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水中的致病微生物、濁度、天然有機(jī)物、微量有機(jī)污染物、氨氮等都有較好的處理效果，從而滿足人們對(duì)水質(zhì)越來越高要求。
2廢水處理
據(jù)超濾膜各項(xiàng)特點(diǎn)，無論在生活污水還是在工業(yè)廢水中都得到廣泛應(yīng)用。生活污水經(jīng)過超濾使處理水質(zhì)變好從而進(jìn)行回用，而工業(yè)廢水中由于一般技術(shù)不能達(dá)標(biāo)，采用超濾技術(shù)能充分處理廢水。
2.1生活污水處理
城市污水處理廠廢水，可采用超濾膜技術(shù)進(jìn)行處理，處理后的水質(zhì)較好，可用于中水回用，且反應(yīng)器占地面積小，設(shè)備投資低？蓮V泛應(yīng)用于小區(qū)中水回用。
2.2含油廢水的處理
含油廢水存在的狀態(tài)分三種：浮油、分散油、乳化油。前兩種較容易處理，可采用機(jī)械分離、凝聚沉淀、活性炭吸附等處理使又分降到很低。但乳化油含有表面活性劑和起同樣作用的有機(jī)物，油分以微米級(jí)大小的離子存在于水中，重力分離和粗粒化法都比較困難。超濾膜能達(dá)到目的，它使水和低分子有機(jī)物透過膜，從而實(shí)現(xiàn)油水分離。例如油田含油廢水中通常油量為100～1000mg/L,超過國家排放標(biāo)準(zhǔn)(<10mg/L),故排放前必須進(jìn)行除油處理應(yīng)用中空纖維超濾技術(shù),在操作壓力為0.1MPa,污水溫度40℃時(shí),膜的透水速度可達(dá)60～120L/(m2·h),可將原油200～1000mg/L的廢水處理后達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.3食品工業(yè)廢水處理
食品工業(yè)中牛奶、飲料、淀粉、酵母、豆腐、肉類等加工過程中形成的廢水，含有大量的蛋白質(zhì)、淀粉、酵母、乳糖及脂肪等，都有一定的回收價(jià)值，而這類廢水中的BOD和COD又較高，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。用一般生化法較難處理，且無法回收其中有用的物質(zhì)，用超濾法可以實(shí)現(xiàn)回收利用又達(dá)到凈化廢水的目的。
如采用中空纖維和管式超濾裝置處理蟹加工廢水時(shí)，入口壓力采用0.18MP，出口壓力采用0.12MP，濃縮倍數(shù)可達(dá)十倍，20L廢水濃縮液經(jīng)離心干燥可獲得180g的干燥固體、含40%的蛋白質(zhì)和23%-45%的脂肪。
2.4電鍍廢水
電鍍廢水的用水量高，其中的氰化物、六價(jià)鉻、鎳、銅、鋅、鎘等重金屬離子具有很強(qiáng)的毒性，對(duì)人、動(dòng)物和農(nóng)作物等都會(huì)造成嚴(yán)重的危害。電鍍廢水的
特點(diǎn)是可生化性小，且里面的金屬離子難以被微生物吸收。目前國內(nèi)外治理電鍍廢水使用技術(shù)中，利用鐵氧化法處理電鍍廢水，雖然原料方便和價(jià)廉，但是出水色感差、污泥量大。利用電解法處理電鍍廢水，處理效果雖然較好，但是投資較大、耗電較多，處理成本持高不下。
采用超濾膜和反滲透膜連用可以使鍍鎳廢水中的電導(dǎo)率、鎳、硝酸鹽和總有機(jī)碳的去除率分別為97%，99.8%，95%和87%，通過超濾膜作為預(yù)處理，反滲透膜的污染明顯減少，并且反滲透膜的通量能提高30~50%。
2.5造紙廢水的處理
造紙廢水處理堿回收中應(yīng)用最多的是燃燒法堿回收，此種方法不僅不經(jīng)濟(jì)，還沒有對(duì)有用的物質(zhì)進(jìn)行回收。超濾應(yīng)用于造紙廢水中，主要是對(duì)某些成分進(jìn)行濃縮并回收，而透過的水又重新返回工藝中使用，主要回收的物質(zhì)是磺化木質(zhì)素，它可以再返回紙漿中被在利用，這樣就能創(chuàng)造較大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
3海水淡化
中東地區(qū)是水資源缺乏最嚴(yán)重的地方，從十九世紀(jì)60年代膜技術(shù)被用于解決這些國家的缺水問題，但許多反滲透海水淡化系統(tǒng)面臨著膜污染嚴(yán)重的問題，主要因?yàn)榉礉B透系統(tǒng)的傳統(tǒng)的預(yù)處理方法無法提供可靠的入水水質(zhì)。因此絕大多數(shù)淡化工廠，在遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)出水量的情況下工作，甚至有些工廠的出水量達(dá)不到最初設(shè)計(jì)的30%。
小型淡化裝置的研究非常清楚的表明，超濾系統(tǒng)可以有效的控制海水水質(zhì)，為反滲透系統(tǒng)提供高質(zhì)量的入水。長期試驗(yàn)也表明，超濾系統(tǒng)的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。這些測(cè)試在超濾系統(tǒng)前不必作任何預(yù)處理，并且適用各種海水水質(zhì)。
4結(jié)論
在國際中，超濾膜技術(shù)已得到了廣泛應(yīng)用。近10年來，我國的超濾膜技術(shù)有了很大的進(jìn)展，但與國際技術(shù)先進(jìn)國家的差距仍然很大。問題主要表現(xiàn)在：生產(chǎn)現(xiàn)代化、產(chǎn)業(yè)化程度低，原料不規(guī)范，工藝參數(shù)未嚴(yán)格控制，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定;膜的品種少，應(yīng)用范圍小。所以只要我們要加強(qiáng)研發(fā)能力，努力推動(dòng)膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，依靠科技進(jìn)步，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加品種，擴(kuò)大應(yīng)用面提高膜技術(shù)應(yīng)用的工藝設(shè)計(jì)、系統(tǒng)成套能力，膜制備和膜組件水平，擴(kuò)大膜品種及相關(guān)機(jī)電產(chǎn)品，就能使我國超濾膜得到廣泛的發(fā)展，在水處理領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。
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