膜技术在水处理中的应用

膜技术在水处理中的应用

宋静

（宋静，重庆理工大学化学化工学院，400054）

摘要：我国是世界上水资源匮乏的国家之一，人均水资源占有率仅为世界平均值的1／4，随着我国工业的飞速发展，水资源本身的严重不足，水污染严重，污水回用率低，传统污水处理方法不当等原因，都严重影响与制约着国民经济的发展和人们生活水平的提高，并且饮用水的水质问题也是大家关注的焦点。本文从膜分离技术、膜处理技术等方面介绍了它们在水处理中的应用。

关键词：膜分离技术;膜处理技术;生活污水处理;饮用水水质

Membrane technology application in water treatment

SongJing

（SongJing,Chemical Industry Institute Of CQUT,400054)

Abstract：China is one of the countries which is poor in water resources,its water resources is only1/4of the average value in the world.The development of the national economy and people’s living stands was limited because of the severe shortage of water resources,serious water pillution,low rate of sevage recyling,traditional treatmentmethods,and so on.Also,the quality of the drinking water appeals to the public’s attention.This article inrtoduced the Membrane separation technology,membrane treatment technology and their application in water treatment.

Key words:Membrane separation technique;membrane treatment technology;sewage treatment;the quality of drinking water

0引言

污水的处理与回用是解决供水不足，保证可持续发展的有效方法。城市污水具有量大、集中、水质相对稳定，不受季节、洪水等因素影响的特点。城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在水资源。因此，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。将城市二级污水处理厂出水，经适当的深度处理后回用于水质要求较低的市政用水、工业冷却水等是目前解决城市水资源短缺的可靠途径[1]，这不但可以减少城市对优质用水资源的消耗，减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用，增加可利用的再生水资源总量；而且可减轻对城市水体的污染，改善生态与环境状况，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；更重要的是可以在相当程度上缓解干旱地区城市缺水的窘迫状态，避免因城市缺水而造成城市生活、生产活动的损失。

1绪论

1.1水资源现状

我国是个水资源极其匾乏的国家，全国水资源总量28124亿m3，占世界水资源总量的6％，居世界第4位，但人均水资源仅为世界平均值的1／4，而且我国水资源时空分布不均。另一方面我国水污染严重，污水回用率低。我国污水排放总量极大，每年约有1／3的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入水域，90％以上的城市水域遭到了污染。[2]

1.2饮用水的污染

污染饮用水的物质大致可分为五大类：

有机物、无机物、微生物、放射性物质和固体微粒，这些污染物在水中多呈混合型[3]，且会以各种形式发生相互作用。这五大类污染物主要有：

有机污染物：根据毒性可分为无毒和有毒污染物，如排入水体中的蛋白质、碳水化合物、脂肪等物质，对人体没有致命性伤害，但影响水的感官形态，恶化水质；而如农药、酚、多氯联苯、多环芳族等物质，会造成人体的急、慢性中毒。

无机污染物：不少无机物质只在较高浓度时才会产生不良的生物效应，如水中的矿物质、某些

金属离子、硝酸盐、氟化物等；会导致疾病的重金属离子则需要加以严重关注，如砷、铬、镉、汞、铅等。

微生物：人畜（禽）粪便常带有细菌、病毒、寄生虫卵等，以及医院污水和畜业养殖与加工污水等极易混入水体，引发人畜共患性疾病的发生与流行。

放射性物质：来自原子能工业、核电站、核试验、医用同位素分析等的废水和泄漏物，这些物质会致使饮用水中或多或少存在微量辐射。

固体微粒：固体微粒主要有泥沙、石棉、有机物微粒等三大类，是饮用水常见而少量的污染物，含有无机物、有机物并包括生物体，其粒径大致在0.005-100微米范围。

1.3污水处理回用方式

根据水质来源和回用方向[4]，可以将污水回用分为以下几类：

(1)城市污水回用于工业

(2)城市污水回用于城市杂用水

(3)城市污水回用于景观环境用水

(4)楼宇中水回用

(5)小区中水回用

(6)城市污水回用与补充水源

(7)城市污水回用于农业与土地处理

(8)城市雨水收集利用

2膜处理技术在水处理中的应用

2.1膜的分类和性能

膜是指两相间具有选择透过性的薄层屏障[5]。在驱动力的作用下，利用膜的透过性可使混合液中的离子、分子以及某些微粒与溶剂分离。压力驱动膜的截留机理主要是机械筛分作用，吸附截留作用为其次。表征膜的分离性能的参数主要有两个。一是各种物质透过膜的速率比值，即截留率。其大小表示了该体系分离的难易程度。二是膜通量J，即单位时间单位膜面积通过的物质的量。影响歹的主要因素有：膜阻力、膜驱动压力、膜面水动力学条件、膜污染及其清洗情况等等。

2.2膜分离技术

2.2.1膜分离技术的概念及分类

膜分离技术[6]是通过利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜对混合物中各组分的选择性渗透作用的差异，以外界能量活化学位差为推动力对双组分或多组分液体进行分离、分级、提纯和富集的技术。膜分离技术的分类[7]很多，一般有以下几种：

(1)按膜的形态分有固体膜、液体膜和气体膜三类。目前大规模工业应用多为固体膜；液膜已有中试规模的工业应用；气膜分离尚处于实验室研究中。

(2)按分离机理进行分类有反应膜、离子交换膜、渗透膜等。

(3)按膜的性质分类，主要有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜)。

(4)按膜的结构型式分类，主要有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

目前常见的几种膜分离法是：微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透限O)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透蒸发(PV)及液膜(LM)等。表1给出了膜分离技术的分类及其基本特征。

2.2.2膜分离技术的特点[8]

(1)膜分离技术在分离浓缩过程中，不发生相变化，也没有相变化的化学

反应，因而不消耗相变能，所以耗能少。

(2)在膜分离过程中，不需要从外界加进其它物质，这样可以节省原材料

和化学药品。

(3)在膜分离过程中，一种物质得到分离，另一种(或几种)物质则被浓

缩，分离与浓缩同时进行，可回收有价值的物质资源。

(4)根据膜的选择透过性和膜孔径大小不同，可以将不同粒径的物质分开，大分子和小分子的物质分开，因此使物质得到了纯化而又不改变它们原有的属性。