新型膜分离技术在污水处理中的应用

新型膜分离技术在污水处理中的应用

作者：阮介兵

来源：《市场周刊·市场版》2020年第04期

摘要：文章对膜分离技术在污水处理中的应用做了简要分析，并且针对平板陶瓷膜进行了技术特性的讨论，并说明了该技术材料应用于污水处理领域中的实际效果，平板陶瓷膜的性能卓越。

关键词：膜分离技术;污水处理;应用

一、引言

膜分离技术一直是废水处理中发展最快，应用最广泛的技术之一。通过膜分离可以实现废水净化，饮用水的纯化以及海水的淡化处理。外部施加力的作用，造成反渗透现象，并且阻隔杂质、大的颗粒物、胶体等通过膜體，已达到净化水质的目的。

二、膜技术的种类及特点

膜材料是指选择性渗透的天然或人造膜，主要用于分离，分类，清洁或浓缩多组分液体或气体。反渗透膜、纳滤膜、微滤膜等是依照所使用的过滤膜的孔径大小而提出的分类方法。其中，超纯水和海水淡化中常常优先选用反渗透膜，软化水则多数选用纳滤膜，低压膜处理方法则包括微滤膜和超滤膜。过滤膜的形状特征也可作为分类依据，它可以分为平面薄膜，管状膜，滚动膜和空心膜。其中空心膜广泛用于水处理。管状膜可以用于例如液体分离，高形态含量的垃圾渗滤液;近年的研究中，出现了结构更为简单的过滤膜，其性能优良，过滤效果好且过滤效率高，其中MBR膜生物反应器便是具有代表性的一种。有机膜和无机膜是根据制备过滤膜的材质的不同来进行的分类，有机膜大多数是由聚合物制成，而无机膜在高温环境中有更大的使用优势，具有高度的化学稳定性和有机聚合物膜材料不具备的许多其他性能，并且具有广阔的应用前景。

三、新型膜技术的特点及优势

（一）平板陶瓷膜的技术性能

平板陶瓷膜在近年来逐渐展示出优良的污水处理能力和工作效率。其具有很好的抗菌能力，在高温下、酸碱环境中仍能够优良稳定的化学性能，分离精度高，高机械强度，易于再生，使用寿命长。特别是对于MBR流程，它通常用于乡村和城市废水处理，传统工艺升级，废水再生和应急饮用水。

平板陶瓷膜的材料为Al2O3，并且膜的形状为平板状。孔径为0.1μm，孔径分布窄，结构不对称，不变形;过滤方式有内吸和外吸。20至50个整数通道;曝气量500～2000L/m2h;适应废水pH 2～12;工作温度≤85℃;通常必须在-0.1至 0.5MPa 的压力下使用。使用寿命超过15年，可用于不同的水质，具体使用寿命会出现差异。

（二）平板陶瓷膜的技术优势

1. 优良的机械性能

陶瓷膜的电阻一般约为3MPa，在正常的水处理压力下不会变形，耐水洗和与水快速摩擦，易于反洗，因此用于预处理的材料的固体含量低而粘度高，硬质颗粒的复合液体材料的分离效果更好。

2. 高耐污染性

由于无机材料的极性高，非极性污染物（例如石油，蛋白质等）时，平坦的陶瓷膜仅轻微黏附在膜表面和膜孔中。陶瓷膜的流速缓慢降低。如果堵塞程度高，则流速不会太低。

3. 寿命长

陶瓷膜元件的寿命是有机聚合物膜寿命的3至5倍，因此与有机膜相比，其后续更换和维护的成本大大降低。

四、膜技术在污水处理中的应用

国内陶瓷膜技术的发展相对较短，而以陶瓷膜为核心的膜分离工艺却主要在中国作为重点研发。在废水处理领域中的应用通常并不常见，并且报告很少。水处理是平板陶瓷膜的重要应用。目前，该技术相对成熟且相对较低，并且预计在水处理市场中的份额将来会增加。

MBR膜生物反应器中，平板陶瓷膜的过滤操作参数描述如下：应用范围广，工业污水、生活废水、含油废水等都可以广泛应用;操作压力：在过滤时维持0.15MPa，在反复冲洗过程中水压维持0.7MPa，适合过滤的废水酸碱度从强酸到强碱均可pH 2～12下操作，高压反冲洗或表面冲洗，曝气4至6;产水量40～100L/m2h;强大的防污能力，不会造成堵塞。它不脆并且具有优异的可重复性。寿命是有机薄膜的三倍。预处理对预处理的要求较低，构造简单，构造时间短，能耗低，清洁膜的能耗低且价格比有机膜稍高。

平板陶瓷膜分离技术用于北京某城市的废水处理项目。该项目加工规模为100吨/天。生活废水主要在周围的各个行政村中收集和处理。在此项目污水处理过程中用到的即为“AO生物反应+平板MBR陶瓷膜”。根据第三方监测数据统计，系统废水质量完全符合排放标准。

河北省污水处理厂现代化改造工程采用平板陶瓷膜分离技术。该项目占地面积20，000平方米，加工规模为20000吨/天。工业废水和生活废水主要在园区收集和处理。污水处理厂现代化工程主要使用“A2O+平板陶瓷膜”对原有污水处理系统进行现代化改造。主要设备包括烧烤炉，沙房，厌氧池，厌氧池，好氧池以及辅助泵，阀门，管道，电气设备等。在处理厂引入新的纳米陶瓷膜废水处理技术后，水质指标已达到A级，达到“排放标准”。根据第三方监测数据的统计，该系统的废水质量完全符合排放标准。

五、结语

平板陶瓷膜已开始用于废水处理领域。有望进一步改善平板陶瓷膜的益处。陶瓷膜在废水处理领域的未来发展还包括先进的废水处理技术与陶瓷膜的发展相结合;先进的陶瓷膜废水处理技术;积极研究将陶瓷膜用于海水淡化，含盐量高的废水，含油废水的处理和饮用水处理的用途;开发积极，标准化的陶瓷膜废水处理系统，并对陶瓷膜废水进行处理。

参考文献：

[1]叶海平.膜分离技术在污水处理中的应用分析[J].技术与市场，2019，26（8）：165.

作者简介：

阮介兵，安徽国祯环保节能科技股份有限公司。