膜法在工业污水处理设计中的应用

蔡峰

摘 要：现代社会的发展进程突飞猛进，环境污染给人们带来的困扰越来越严重，水污染也引起了人们的关注。膜分离技术为水资源能够合理循环利用开启了新路程，本文以膜法在工业污水处理设计中的应用为课题进行分析，首先对膜技术做出阐述，以膜技术怎么才能成功应用在各大工厂和企业等问题为核心进行探讨，并介绍了全膜法的原理以及在实际应用中的案例，以进一步完善膜技术在水资源循环利用的研究，为我国工业污水处理作出贡献。

关键词：膜法;膜技术;应用

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0015-02

1 膜与常用膜分离法

1.1 膜与膜技术

膜在自然界中广泛存在，通过对膜的延伸并加以开发研究便有了膜分离技术，其有分离浓缩、纯化和精制的功能。可以达到分子级过滤的功能，并且过程简单、效果好、成本低、耗能低、容易控制管理且占地面积不大，实现高效节能目的。所以，膜分离在人们日常生活中已广泛应用于衣食住行中，给社会带来了很大的经济效益，在日常生活中有着重要作用，对当今分离科学也有着重要意义，显示出其重要性以及光明前景。

膜技术是一种新的分离技术，目前气体分离、水处理以及物料分离都采用这种新型技术，尤其是水处理。例如我们日常饮用水，人们在自来水中发现了农药、各种洗涤剂，并且水塔与自来水管也受到了二次污染，于是人们利用超滤膜或反渗透膜来提取纯净水。可是由于开始技术的不发达，经研究发现在将水中含有的有害物质去除的同时，一些我们必不可缺的无机盐也被去除了。于是，人们又开始对此进行研究改进，就将纯膜装置过滤出的矿泉水与纯净水优点相结合，于是有了有生物活性并且能够直接饮用的过滤水，膜技术的改进和应用越来越成熟，已经逐步由净水领域迈入了污水处理领域。

1.2 膜分离法概述

膜法水的处理是利用渗透膜，技术最早源于20世纪60年代，膜分离技术主要有透析、微滤、超滤、反渗透等。透析是利用亲水膜以浓度差为推动力，使高分子溶液中的小分子溶质透过膜向水渗透的过程，主要应用在脱盐、去除变性剂、还原剂之类的小分子杂质。反渗透是在水中存在有机盐的状态下，用相对于自然渗透力来说更大的压力，将盐分子因压力原因分离出去，杂质也随之压到一旁，从而提纯。在膜处理法的多次改进后，研究出了能够结合膜与生物的新型技术，也就是反应器，人们在日常生活中处理污水都是采用曝气池的方法，让污水充分接触到氧，这样污水就能够分解有机物，并且由于微生物能够助其氧化，从而可以降低生活污水中各类有害物质的含量。因为微生物有很长的生长周期，所以通常浓度都很低，而且降解后的产物也在将其浓度逐渐稀释，所以处理污水的过程就会很长。

膜的分离层厚度非常薄，以微米级计算，膜的种类主要有微孔膜、致密膜、带电膜三个大类。膜技术实现物质的分离主要靠渗透压的推动力，同时还可以利用不通的浓度差、电位差、送种分离等方法进行不同行业不同的物质在膜的表面进行分离。对于工业污水处理来讲，使用膜生物反应器进行处理是一种特别有效的方法，它可以将水及生物降解的物质分离出去，而将微生物留在污水处理池中。这样可以保持微生物的含量处于一个最佳的浓度，反应速度最快。通过大量的研究且表明，在相同地点时间等统一条件下，这种处理污水的方法中反应器能够将不易降解的物质停留更长的时间，因此有更好的去污效果，水质也更好，并且能够防除细菌以及提纯。

2 膜分离基本原理

通常情况下都是利用物理结构对物质进行筛选分析的原理，吸附以及电性能等对物理分离也有作用。因为膜结构上存在差异，所以膜的截留机理可分为表层截留和内部截留两大类，表层截留一般是机械式通过物体分子大小的差异分离出大物质或大分子，与生活中的过滤器原理相同，有吸附截留作用。内部截留微粒除了在膜表面被截留外，还能被膜的内部网络截留。膜分离技术越来越成熟，膜的利用也越来越广泛，无论是海水、苦碱水淡化还是工业上的废水处理都逐步转向膜分离为主的处理方式上来。因此如何使提高膜分离技术在应对工业废水处理中的抗污染性、使用寿命及机械强度等性能都是一个值得我们进行深入研究探讨的问题[1]。

3 膜法在工业化中的应用领域

膜技术从最初的醋酸纤维膜历经了各种不同阶段的膜发展到了现在的复合型抗污染膜，已广泛应用于牛奶脱脂、果汁浓缩、黄酒纯化、白酒陈化、啤酒除菌、味精提纯、蔗糠脱色、氨基酸浓缩、酱油除菌等生产中，而且还广泛应用于医疗针剂水、输液水、洗瓶水、外科手术洗洁水的制备。因其克服了蒸馏水中含有细菌尸体的缺点，且具有生物活性，所以更有利于病人恢復健康而备受医学界推崇。运用的范围从最开始的咸水脱盐以及淡化海水到食品、石化、染料等工业类废水的处理。

3.1 膜法在造纸废水处理中的应用

造纸工业耗水量极大，因此污水的排放量对环境造成的影响也很严重。根据造纸厂的废水成分的不同因此处理的方法也不同，往常普遍采用化学沉淀、药浮以及气浮等方法处理废水。但通常处理的结果都没有到排放标准，目前根据对膜的研究技术在不断普及进步，所以造纸厂改用膜处理造纸废水，混合的废水通过反应器把大颗粒分子过滤掉，剩下的水进入调节池，经过反应器的多重过滤与作用下最终有机物被降解成二氧化碳与水，从而使反应液固液分离，废水就能够达标排放了。这一过程简单方便、成本低，并且能够节约资源且将处理的废水再次利用到造纸技术上以达到反复利用的效果，体现了膜法在工业技术的废水处理中有着重要作用[2]。

3.2 膜法在印染废水处理中的应用

印染企业的废水排放量约是总工业的10%，若不合理处理印染企业的废水，将对大自然的污染极其严重，并极大危害人类健康。印染企业的废水有物化法、生物法、物化生物结合法以及膜法四类处理方法，由于膜法可以将废水重新回到用水的标准所以得到印染企业的广泛应用。反应器中包含的超滤组件用的是可以耐95℃高温并过滤出废水中的长链及微粒有机物的隔膜，使印染废水能够重新到达工业用水的标准并让印染能够安全的进行。这样一来印染的废水就能够多次持续循环利用从而节约资源，减少二次污染，在安全且合理的条件下用膜法净化的水重新用在印染的水资源上，降低了印染成本[3]。

3.3 膜法在重金属废水处理中的应用

重金属对人体以及水生物危害极大，但在很多工厂企业中都存在着很多饱含重金属的废水，例如电子、印染、冶金等。膜分离的技术不仅可以让废水的排放能够达标，还能回收有用物质，去除重金属的膜法是利用生物膜吸附重金属，因为组成生物膜的物质能够产生由多聚糖、核酸、蛋白质、脂类等物质组成的细胞外聚合物质，这些聚合物含很多带负电离子的物质，因此生物膜表面也具有负电离子，这些离子电荷能够与重金属相互作用而逐渐吸附重金属离子。将生物膜法用于污水中重金属的去除，不易产生二次污染，操作简便，并且很大程度的降低了成本，其实际意义十分重要。

3.4 膜法在含油废水处理中的应用

膜技术也可以应用于含油废水的处理，一般采用无机膜，有机膜很容易污堵塞。油污水量的排放量决定着怎么设置处理有油废水的装置，然后再用有油废水的处理装置将含油废水集中在一起，油污水的排放标准要达标，废水处理后的含油量不能超过15ppm。检测已经过滤好的废水的油浓度，如果含油量没有达标，那么监测方将会把超标的废水重新退回要求再次降低油浓度并且到合格。目前决议也调整了油污水的处理设备的技术条件，之前一直使用的重力法无法去除部分活性剂，所以改进了处理含油废水的处理设备，改善了原重力法的不足，所以采用了最新技术膜分离以及超滤等技术处理已经乳化的含油废水，含油的废水源很广泛。例如钢铁厂、石油以及用于金属类的润滑油等都是直接接触油的用水，含油废水若不严谨处理会严重污染环境。清洗机和车床的废水通常是乳白色，含油量约为1-5g/L，其中COD有10-50g/L。在膜的处理下水呈透明色，含油低于0.01g/L，COD降到1.7-5g/L，去油率高达99%以上，并且可除去水中的病毒、胶体、热源等有害物质，还能够透析出有益无机盐。由于含油废水对环境污染非常严重，所以含油废水一定要在仔细认真反复监测并且确认排放污水中的油浓度已经降低至排放标准后再排放[4]。

3.5 膜法在食品工业废水处理中的应用

食品废水中有机物浓度很高，譬如蛋白质等，因为水量使用过大，并且有用物质较多，所以膜技术的处理目的最终是重新利用有用物质。并将COD值降低等等从而节约资源，保护环境。以利用膜技术处理大豆乳清废水为例，将蛋白质变性后使用超滤膜滤掉蛋白，将剩余废水通过超滤系统两级纳滤分出0.3～0.7mg的低聚糖，然后双效蒸发器与喷雾干燥相结合最终出现粉状的低聚糖实现分离，两级过滤透过液汇合在一起进入串联的两级反渗透系统，进行除盐。盐水进入污水处理车间，净化水回到分离蛋白车间用于浸出用水[5，6]。

4 结语

膜分离技术的研究越来越成熟，工业污水应用全膜法处理的工艺越来越简单方便，有更好的发展前景。膜法处理的原理以及实际应用的案例证明膜技术能够深度处理并回用廢水、节约资源，这对实现可持续发展有着重要的意义。

参考文献

[1] 曹晨茜.膜法水处理技术在工业污水回用中的应用[J].化工管理，2019（22）：30.

[2] 管苏建，沈阳，张景乐.全膜法在工业污水处理设计中的应用[J].建材与装饰，2017（14）：92-93.

[3] 李晓辉，张利辉，郭茹辉，刘振法.膜法水处理技术在工业污水回用中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2017（20）：154-155+157.

[4] 龙源.生物膜法在城市污水处理中的研究[J].中国资源综合利用，2019（04）：41-43.

[5] 李怀明.工业水处理双膜法除盐工艺在锅炉给水中的应用与优化[J].冶金动力，2017（12）：47-49.

[6] 沈光林.膜法富氧技术及在工业上的应用进展[J].深冷技术，1997（06）：46-49.