膜分离技术在污水处理中的应用

黄旋律（贵阳市建筑设计院有限公司，贵州贵阳550001）

膜分离技术在污水处理中的应用

黄旋律（贵阳市建筑设计院有限公司，贵州贵阳550001）

膜分离是一种新型高效的精密分离技术，在污水处理领域中获得了较为广泛的应用，当前，水体污染情况日益严峻，膜分离技术具有优良的、广阔的发展前景。对此，本文首先分析了膜分离技术的相关内容，其次对膜分离技术在石油化工污水处理中的应用进行了相应的阐述，以供参考。

膜分离；膜技术；污水处理；应用

1　引言

近年来，随着社会经济的进一步发展，人们生活水平与质量得以提高的同时，对环境与能源问题的重视程度越来越高，膜分离技术是一种新型分离、净化与浓缩技术，其分离过程清洁、操作简单、能耗低、化学药剂用量少，在污水领域中获得了较为广泛的应用。为了更好的处理社会发展中日益严峻的污水问题，有必要对膜分离技术的应用进行深入的分析研究。

2　膜分离技术阐述

2.1膜分离技术的定义

所谓膜分离技术，即为在分子水平上，不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，选择性分离的技术，半透膜又可称为分离膜或是滤膜，膜壁上布满了小孔，依据小孔的实际大小，可将其分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离操作通常采用错流过滤的方式进行。同时，将膜分离与蒸发、吸附、萃取、化学反应、生物技术等进行有机的结合，还可形成膜蒸馏、膜分相、液膜、膜萃取、膜生物反应器等一系列新型膜分离技术。

2.2膜分离技术的特点

①分离效果良好。通常情况下，膜分离可对纳米级的物质进行分离，并且还可有效分离水中存在的消毒副产物、有机物与细菌、病毒等微生物。②分离能耗低。大多数情况下，在膜分离过程中，往往不会发生相变，节省了大量的能量损耗。同时，膜分离过程大多在常温环境下进行，需要加热或者是冷却的能量损耗极少，以反渗透法为例，其与其他分离法的能耗情况比较如表1所示。③操作简便。大部分膜分离设备均安装了中控系统，能够实现一键操作，快捷便利，一般不需要维护，安全可靠。④成本低廉。膜分离过程通常不需要添加药剂，在一定程度上降低了分离成本，且还能够避免增投药物产生的二次污染问题。

表1　几种海水淡化方法能耗比较

2.3膜分离技术的原理

2.3.1反渗透的基本原理

采用理想半透膜将纯水与盐水隔开时，理想半透膜仅允许水通过、不允许盐通过时，膜纯水一侧的水便会自动通过半透膜流入盐水一侧，此种现象即为渗透。如果在膜的盐水一侧施加一定的压力，水的自发流动就会因为受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量为零，此种压力即为渗透压力。当施加在膜盐水一侧的压力不低于渗透压力时，水的流向便会逆转，此情况下，盐水中的水将会流向纯水一侧，此过程即为水的反渗透（RO）处理的基本原理。

2.3.2微滤原理

微滤主要运用微滤膜的筛分机理，在压力的驱动下，截留直径处于0.1～1μm范围内的颗粒，例如悬浮物、细菌、少数病毒、大尺寸胶体，通常用于给水预处理系统。

2.3.3超滤原理

超滤主要运用超滤膜的微孔筛分机理，在压力的驱动下，截留直径处于0.002～0.1μm范围内的颗粒与杂质，去除胶体、蛋白质、微生物与大分子有机物，筒仓用于锅炉给水处理、工业废污水处理、饮用水生产、高纯水制备等。在给水处理中，常作为反渗透、离子交换的预处理。

3　膜分离技术在在石油化工污水处理中的应用

3.1含油污水

由近年来我国的相关报道分析可知，我国每年产生的采油废水达2～3亿t，其含油量大多处于几百到几千mg/L。基于经济与环境角度，回注或是再利用含油废水很有必要，通常运用化学淤浆法与生化讲解法进行相应的处理，处理之后再回注或是再利用，往往无法达到使用要求，而通过膜分离技术的应用，可较好的解决此问题。在进行油田污水处理时，通过中空纤维UF膜的应用，当进水含油超过100mg/L，进出口压力分别为0.16MPa、0.08MPa时，膜的透水量超过15mL/（cm2·h），透过液含油量不足10mg/L。采用磺化聚砜膜材料制作成平板式、管式UF膜，对含石油类物质的炼油厂与油田污水进行处理，原水含石油类物质为10～80mg/L，处理截留率是石油类物质的99.04%，悬浮物99.68%，硫酸盐还原菌98.5%，腐生菌97.94%。通过UF膜对某油田河口水站的含油污水进行1年的处理发现，水中的悬浮悬浮固体含量为0.56mg/L，含油量为0.5mg/L，透过液满足低渗油田注水水质要求。此外，膜生物反应器在石油化工含油污水处理中对COD、BOD5、SS、浊度、石油类物质的去除率分别可以达到76～98%、96～99%、74～99%、98～100%、87%，氨氮的脱除率超过90%，出水浊度低，水质稳定，易于回用。

3.2合成纤维污水

对于聚酯纤维，通常采用强碱水解重组的方式提升其纤维性能，水解之后的污水中往往含有一定的水解产物，可以先采用UF膜除去悬浮固体与胶体，然后再采用透过液酸化，经NF膜浓缩后，重新用于生产聚酯纤维。在处理PET聚酯生产高浓度污水时，一般采用上流式厌氧生物膜工艺进行，厌氧生物膜法具有较强的抗冲击负荷能力，即便温度低于30℃，依旧具备较高的去除效率。同时，当进水COD为5000～11000mg/L时，出水COD为1000～2500mg/L。采用UF技术对涤纶丝厂短丝油剂废水进行处理时，生产装置经过为期10个月的运行，性能十分稳定，对油计的截留率达到91～92%，通量达11～15L/（m2·h）。经过相应的处理之后，浓缩的油剂可回用于再纺纤维上油，成品纤维性能良好。

3.3含氨及胺的污水

在氨肥、合成纤维、炼油等石油化工行业实际生产过程中，往往会产生大量的含氨废水，采用疏水性聚丙烯中控纤维膜对这些含氨污水进行处理，氨的脱除率可达90%，不仅革除了水洗工序，还可实现氨的零排放目标，并且还可对氨进行良好的回收再利用。通过MF膜的应用，可实现膜的膜基气体吸收过程，将其用于石油化工含氨污水的处理，氨的脱除率超过90%。同时，通过MF膜生物反应器的应用，可将水中的COD、BOD、SS降低90～99%。此外，在催化剂生产过程中，通常会排放大量含有比例大约为0.8～1.5%的高浓度季胺盐污水，先采用弱酸性离子交换树脂吸附污水中的胺，然后采用NF膜处理，对其中的有用物质进行回收，处理之后的水可以重新使用。

4　结语

综上所述，膜分离技术是一种有效的分离工艺，将其用于含油污水的处理，不仅能够达标排放、节约能源，还可回收有用物质，具有十分广阔的应用前景。但在其实际应用过程中，应充分意识到，单一的膜分离技术一般无法彻底解决含油污水中的诸多问题，还应将其与其他处理技术进行有机的集合，以充分发挥各项技术的优势，获得最优的处理效果与最佳的经济效果。

[1]蒲美玲，罗森曼，李少明.膜分离技术在低渗透油藏含油污水处理中的应用[J].工业用水与废水，2014（45）：6～8.

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2016-10-22