水处理环境工程中膜分离技术的应用

摘 要：随着经济的快速发展，水质越来越复杂和难以处理。传统的治疗技术难以取得较好的治疗效果。为了进一步提高处理效果，在处理过程中采用了膜分离技术。膜分离技术以其重复利用、处理后水质好、自动控制操作方便等优点，在环境工程水处理领域得到了广泛的应用。膜分离技术主要包括微滤技术、超滤技术、纳滤技术和反渗透技术。它们利用膜选择性透性去除水中有毒有害物质，广泛应用于饮用水处理和海水淡化。

关键词：水处理环境工程;膜分离技术;应用

一、 膜分离技术原理

膜分离技术是利用膜中各组分传递物质的选择性差异，根据膜在驱动力（膜双侧差压）作用下的不同特性，分离、分类、纯化和浓缩多组分流体材料。膜分离技术在水污染控制过程中起着不可替代的作用，可以合理利用膜的渗透性将污染物从水中分离出来。目前，膜分离技术不仅可以实现废水的净化和过滤，而且在纯水制造、食品杀菌消毒等方面也起着重要的作用。实际应用方便，成本低，不会造成二次污染。将其应用于水处理，可以降低水处理成本，提高水资源利用效率，缓解我国水资源紧张，为人们创造更加舒适安全的生活环境和工作环境。

二、 膜分离技术分类

（一）微滤

一般情况下，微滤适用于需要从溶液中分离0.1mm以上颗粒且压力小于0.2MPa的水的处理。微滤技术具有过滤压力低、处理效率高、无须大规模操作、液体处理效果好等优点。随着水资源的日益短缺和人民生活水平的提高，城市饮用水生产和污水处理已成为微滤的两个主要应用领域。微滤在灭菌和过滤中也得到了广泛的应用。

（二）超滤

超滤采用机械筛分法，由静压差驱动，使原溶液中的溶剂和小溶质颗粒从高压液体侧通过膜进入低压侧，从而有效地拦截微生物、悬浮物、胶体等。广泛应用于工业废水处理、城市污水处理、饮用水生产、高纯水制备等领域。超滤在大分子和颗粒需要与低分子物质或溶剂分离的领域得到了广泛的应用。该超滤装置可单独操作，也可与其他处理装置结合，用于各种分离过程。

（三）纳滤

纳滤是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离技术.纳滤膜具有纳米孔径和多电荷，主要用于不同分子量有机物的分离、小分子无机物质的分离、溶液中单价盐和二价盐或多价盐的分离、盐及其相应酸的分离等。纳滤被广泛应用于饮用水和工业用水的净化、废水的净化、工艺溶液中有价组分的浓缩等方面。工作压差为0.5×2.0 MPa，截留分子量限制在2 0 0≤1000以下。一般情况下，纳滤可以应用于含有更多化合物的水处理过程中，在此之前需要进行相应的预处理。

（四）反渗透

反渗透是利用反渗透膜的选择性，即只有通过溶剂（通常是水）拦截离子材料的性质，以膜两侧的静压差为驱动力，克服溶剂的渗透压力，使溶剂通过反渗透膜，实现液体混合物的分离和净化。反渗透技术与超滤、纳滤一样，属于压力驱动膜分离技术.操作压差为1.5×10.5MPa，截留组分为（1≤10）×10-10m小分子物质。反渗透可以去除液体混合物中的悬浮物、溶解物和胶体，即水可以从水溶液中分离出来，达到分离纯化的目的。

三、 膜分离技术在水处理环境工程中的有效应用

（一）饮用水处理

目前，我国水污染较为严重。饮用水水质要求高，环境污染逐渐增加飲用水中的有害物质。如果直接饮水，就会影响人体健康。为了防止饮用水对人体健康的影响，膜分离技术可应用于饮用水的处理。膜分离技术操作简单，能耗低，符合社会发展趋势。饮用水处理可以采用不同的分离技术，如微滤分离技术、超滤分离技术和纳滤分离技术。要结合实际，充分发挥各种技术的优势和价值。膜分离技术可以直接去除饮用水中的微生物、细菌和悬浮物，改善饮用水的水质。近年来，许多发达国家逐步将超滤技术和微滤分离技术应用于饮用水净化，提高了人们的生活质量。

（二）工业废水处理

工业生产会产生大量的废水，如果直接排放，就会污染湖泊和河流，造成水资源的浪费。工业废水中含有大量的重金属，对人体构成极大的威胁。目前，人们应严格遵循相应的工艺流程，合理利用膜分离技术，有效地处理工业废水，回收利用工业废水。首先要做好工业废水的检测工作，明确废水中的污染物和有害物质，然后合理选择膜分离技术。

（三）苦咸水处理

我国水资源短缺，一级劣水分布区广，尤其是西北内陆干旱区，咸水分布较多。地下咸水含盐量和氟含量较高，许多指标不符合国家饮用水标准。苦盐水味苦，不能直接饮用，长期饮用会导致胃肠功能障碍，免疫力低下，影响人体健康。由此可见，盐水的处理是非常重要的。反渗透分离或电渗析离子交换可用于处理盐水。

（四）海水淡化

海水中含有大量的盐和微生物，不能直接饮用，直接饮用会影响人体的正常生理功能，导致脱水甚至中毒。过去在膜分离技术应用中，人们会使用电渗析和反渗透分离海水中不能使用的物质，以使海水饮用。通过反渗透，利用压差法从海水中分离出各种无机离子、胶体材料和大分子溶质，获得了淡水。与电渗析离子交换相比，树脂再生剂的用量有所减少。与电渗法相比，反渗透法更经济，效果更好。随着海水淡化技术的不断发展和创新，膜分离技术日趋成熟，膜价格不断下降，反渗透海水淡化的成本日益降低。在海水淡化过程中，人们需要开发新技术，为海水淡化提供技术支持。

参考文献：

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作者简介：任玉明，南京润中生物技术有限公司。