污水处理厂膜处理技术及其应用_邱绪凯.pdf

第 3 期第 53 卷作者简介：邱绪凯（2003.01），男，汉族，山东青岛人，专科生在读，研究方向：农林技术。E-mail：NYQXK。污水处理厂膜处理技术及其应用邱绪凯，束丽雯，陈苏，许心悦，高震江苏农林职业技术学院 农学园艺学院，江苏 句容 212400摘要：新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市污水处理厂于 2018 年引进膜处理技术并在污水处理中取得了很大的成效；对膜处理技术不断进行探索与优化，更大化地利用了膜处理的优点。文章阐述了膜处理技术的原理及概念，分析了膜处理技术的应用对污水处理的重要性，指出了当前社会膜处理技术存在的弊端及应用中的难题，并对膜处理技术的未来发展进行了展望。关键词：膜技术；水处理；反渗透；超滤处理技术水质净化doi：10.3969/j.issn.1001-6678.2023.03.005第 53 卷第 3 期2023 年 6 月工业微生物Industrial MicrobiologyVol.53 No.3Jun.2023文章通过研究新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市污水处理厂对膜处理技术的应用现状，对膜处理技术的现存问题和发展前景做出了叙述性总结。我国膜处理技术在 1996 年左右出现，随着科学技术的进步，膜处理技术逐渐进入了大众视野。为有效解决市政水污染问题，必须加强对水污染的管理与研究，积极采用先进的处理技术。1生活污水中的污染物污水中的常见污染物有 COD、BOD、TP、TN 等；污水的 pH 对管道、水泵以及污水处理构筑物等皆有一定的影响。以生活污水为主的城市污水处理厂的 pH 通常在 77.8 之间，pH 过低会侵蚀管路，对泵体造成损害，如污泥中的硫代物会在酸性状态下，产生大量 H2S 气体。一般生物处理的 pH 允许范围为610，过高或过低均会造成污染。乡村污水主要由生活污水和农业废水组成，生活污水成分一般比较稳定，主要含有糖类、蛋白质、氨基酸、动物脂肪等有机质；而农村的农业废水通常不含毒性物质，且具有一定的肥效，可用来浇灌农田等。2膜处理技术的原理与概念2.1膜处理技术的原理膜处理技术即利用能够选择性分散的功能膜物质，以其为基础实现对污染物的净化。不同于常规的水处理工艺，膜技术是利用液体中各种材料理化性质的差异来选择性地进行分离的。首先，基于不同的物理性质，重点区分体积尺寸、外观性质等，对材料进行初步简易的分离。然后，基于材料不同的化学性质，重点区分于与颗粒或薄膜的化学反应、与膜的相对流速等，进行更深入复杂地分离筛选。综合起来，膜分离技术的主要特色和优点可总结为如下四点：能量较小。技术简易、操作简便。工作大多在常温下完成。因为在不同的环境温度下，液体中的物料特性、类型会发生变化，所以通常膜分离工艺要求用常温水，能大大减少能量消耗。应用领域广泛、使用范围广。随着膜分离技术的日益发展，仅凭膜自身的特点与优越之处，不需要使用辅助药剂也可以简单过滤液体，但是为了进行更深层的纯化，仍需要深入研究膜分离工艺并加以合理利用1。2.2膜处理技术的概念膜是具备选择性隔离作用的物质。一个溶剂中一种或数种组分无法通过，但其余组分都可以顺利通过的薄膜，叫作半透膜。膜的孔径通常是微米级别，根据孔径(或称为截留分子量)的不同，可把薄膜分成微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；而按照物质种类的不同又可分成无机膜和有机膜。无机膜指的是只有微滤级别的薄膜，主要有陶瓷膜和金属膜；而有机薄膜则主要由大分子物质制成，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等。13-第 3 期第 53 卷工业微生物3膜处理技术在污水处理厂的应用举例3.1关于乌鲁木齐市污水处理厂膜处理技术的应用乌鲁木齐市政府在了解膜处理工艺后，充分借助传统膜处理工艺的优势，完全祛除水体表面浮物（SS）中一般的细菌、病毒、大肠杆菌等，脱除水中的色素，减少能够生成三氯甲烷（THM）的前驱物质。因膜系统所占据的空间较小，所以尤其适合在一些旧厂技术改造升级和新建企业空间受限制的情况下使用。由于污水的成分极其复杂，而且根据回用目的的不同，所要求的水质标准和处理工艺也各不相同，所以采用单一的水处理技术，很难达到回用水的水质标准2。3.2膜技术在给水中的应用农村污水处理当前存在许多问题，对此，要合理规划村镇污染物的处理方案，并充分考虑水体环境的质量要求和工程投入以及运营费用。用水问题是城市建设的一大难点，但是技术的不断进步与科技的持续创新会不断缩小膜技术与原始水处理工艺之间的差距，最终能够解决膜解决技术成本高的弊端并优化大量水资源，满足乌鲁木齐市的城乡用水需求。3.3反渗透在水处理中的应用反渗透是一种借助膜的选择透过能力并以压力为推动力的膜分离过程，当系统施加的压力大于进水溶液的渗透压时，高渗透压一端的水分子就会透过膜进入低渗透压一端，从而使溶液中的杂质都被隔离在高渗透压一边，最终实现污水的分离与净化。3.4乌鲁木齐市废水处理案例涂装工业中废水的类别及主要成分如下：机械清洗液废水，包括机械杂质、金属氧化物、油、表面活性剂、有机低分子等；磷化废水，包括磷酸盐、不溶磷酸铁、促进剂、表面活性剂、游离酸等；电泳废水，包括有机高分子、溶剂、颜基、磷酸铅络合物，以及切削液、含漆泥废水等。乌鲁木齐市政府对涂装废水采用了分段治理的方法，在治理涂装废水方面也取得了不错的成果。废水来源：对金属的加工切削、研磨、水溶性冷却液、润滑液、清洗液、漂洗水等。而我国的排放标准 GB8978-88 要求油的最高允许排放浓度不超过10 mg/L，而 COD 则大于 150 mg/L3。3.5在造纸废水中的应用在缓解自然资源严重短缺问题的过程中，膜分离技术发挥着十分关键的作用，不仅可以处理工业废水和生活污水，而且还可以用来制备自来水。造纸业用水量很大，会产生大量污水对环境造成危害，用膜技术对其进行处理时，可以将污水中的木质素磺酸盐等物质回收再利用。由于污水中的酸碱度很强，水温也较高，所以必须选择耐化学腐蚀和耐高温的聚合物膜，如聚乙烯异相膜、阴离子交换膜、聚芳基苯酞和聚芳基聚合物膜等4。郭伟杰等在实验中研究了黑液和水的制浆技术，并使用超滤膜技术处理黑液。黑液通过凝聚进行预处理，再使用超滤膜进行深度处理。当拦截后的分子量为 000 时，污水中的 CODcr 会降低到 61 mg/L，过滤后水的 CODcr 值会降到 49 mg/L，此时达到标准就可以进行排放。该实验首次将 Mae 单正膜技术用于造纸污染液的处理，并在实验完成后回收了黑液中的残留碱和其他有用的化学物质5。3.6在金属废水中的应用冶金厂、金属加工厂、化学工厂零件电镀厂等排放的污水中通常含有大量的重金属废物，其中某些有机物的潜在毒性期很长，会对周围环境造成极大的伤害。使用膜分离技术处理污水，可以达到两个目的：一是回收渗滤液；二是满足排放标准。在实验中模拟膜技术处理废水，例如 covarrubias 等，结果表明，制革废水中 Cr3+的去除率大于 90%。4关于膜处理技术的弊端及应用中的问题4.1膜处理技术中的含油废水开采石油排放的废水含油量高达 90100 mg/L，如果未经处理直接将这些污水排放到自然界，将会对水资源和自然环境造成巨大的破坏，必须要对其进行深层处理。隔油、生物、气浮等处理方法均存在一些弊端，有的投入成本高，有的效率低下，应该依据具体情况做出取舍。4.2膜处理技术中的印染废水染料工厂与相关企业的废水排放问题较为严重，废水中含有大量危害性极强的化学物质，使用超滤技术可将废水中的小分子物质分离出来。较有效14-第 3 期第 53 卷邱绪凯等：污水处理厂膜处理技术及其应用的方法是用生物降解技术进行预处理，然后使用膜技术进行分离，达到国家排放标准后再予以排放，使用此技术能回收 80%95%的工业废水。4.3膜处理技术中的弊端及问题在参观考察乌鲁木齐市污水处理厂的过程中，笔者通过查阅参考资料及询问技术人员，得知了膜处理技术存在的问题及弊端。笔者认为不仅要深化膜处理工艺，还必须进一步了解与研究怎样提升过滤质量、降低成本、拓展应用领域。4.4膜处理技术在乌鲁木齐市污水处理厂中应用的难题即使膜处理技术在污水处理应用中有较好的表现，但其本身也存在一些问题有待解决，最主要的就是膜污染问题。由于污水尤其是重污染水的水质成分极为复杂，因此膜污染问题难以系统地解决。另外，污水处理厂注重的是成本与效益，膜技术受成本限制不能在污水处理中大规模应用，这是该技术要想实现大规模应用必须解决的问题6。5总结与展望为了进一步打好环境污染防治攻坚战，切实促进污水处理工业的降碳增效，实现环境产业的双碳战略，促进生态环境安全和可持续发展，国家各部门先后出台了一些较有影响力的方针政策，极大地推动了膜处理技术的进步。此外，更为新型、高效膜材料的开发也需要更多的付出和努力，膜处理技术的成本问题、污染处理方法都是未来膜处理技术研究的方向。希望在国家科研政策的支持下这些问题能够尽早解决，这也应该成为该专业学生努力探索的研究方向7。5结语随着社会的发展与科技的进步，膜处理技术的应用在污水处理过程中变得至关重要，学生所掌握的专业技术也会有更大的用武之地，能够实际应用到国家污水的治理中。与过往的水处理技术相比，乌鲁木齐市污水处理厂使用膜处理技术做深度处理，是一个很好的案例，其中膜处理技术发挥了很大的作用。参考文献1 张新.膜技术在水处理中的应用与发展研究J.城市建设理论研究(电子版),2017(27):116-117.2 行衎.膜技术在水处理中的应用与发展J.资源节约与环保,2018(4):29.3 朱国军.超滤膜技术在环境工程水处理中的应用管窥J.生物技术世界,2014(8):15-16.4 刘洋.膜技术在水处理中的应用与发展J.中国资源综合利用,2017,35(5):25-27.5 温胜敏.污水处理有机硫化物排放特征与控制策略研究 D.北京:北京林业大学,2016.6 侍伟.浅谈环保工程水处理过程中的超滤膜技术应用J.科技创业家,2013(23):119.7 张霞,孙戈砺.膜技术在水处理中的应用与发展研究J.化工设计通讯,2018,44(2):210.Research on the Membrane Treatment Technology in Wastewater Treatment PlantsQIU Xukai，SHU Liwen，CEHN Su，XU XinYue，GAO ZhenJiangsu Vocational and Technical College of Agriculture and Forestry,College of Agronomy and Horticulture,Ju rong 212400,ChinaAbstractAbout the application of membrane treatment technology,Urumqi Sewage Treatment Plant in the Xinjiang UygurAutonomous Region introduced the technology in 2018 and achieved great results in sewage treatment.And the membrane treatmenttechnology for continuous exploration and improvement,more use of the advantages of membrane treatment.The article elaborates onthe prmciples and cocepts of membrane treatment technology,analyzes the importance of membrane treatment technology in watertreatment,Points outthe current social membrane treatment technology drawbacks and problems in the application,and lookdsforwand to the future development of membrane treatment technology.Key wordsmembrane technology;water treatment;reverse osmosis;ultrafiltration treatment technology for water purification15-