生活污水深度处理中膜法水处理技术的应用分析

摘要：近年来，随着城市化进程的逐年加快，居民生活污水排放量呈现出直线上升趋势，在这种严峻形势下，对城市污水处理厂的生活污水处理能力也提出了更高的要求。而膜法水处理作为一种处理效率高，净化效果好的污水处理技术，目前，在生活污水深度处理中得到广泛应用。因此，本文将着眼于膜法水处理技术原理，围绕该技术在生活污水深度处理中的实际应用效果展开全面论述，旨在深入解读和剖析超滤、微滤、纳滤、反渗透以及电渗析等常见的膜法水处理技术在处理生活污水时的作用原理。

关键词：污水处理厂;生活污水;膜法水处理;实际应用

中图分类号：X799.3 文獻标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.039

Application analysis of membrane water treatment technology in advanced treatment of domestic sewage

Zhang Yumeng

（Nanjing University of technology，Nanjing Jiangsu 210000，China）

Abstract：In recent years， with the acceleration of urbanization process year by year，the domestic sewage discharge of residents shows a straight-line upward trend.In this grim situation， higher requirements are put forward for the domestic sewage treatment capacity of urban sewage treatment plants.As a kind of wastewater treatment technology with high treatment efficiency and good purification effect，membrane water treatment is widely used in the advanced treatment of domestic sewage.Therefore， this paper will focus on the principle of membrane water treatment technology，and comprehensively discuss the practical application effect of this technology in domestic sewage advanced treatment， aiming to deeply understand and analyze the action principle of common membrane water treatment technologies such as ultrafiltration，microfiltration， nanofiltration，reverse osmosis and electrodialysis in the treatment of domestic sewage.

Key words：Sewage treatment plant;Domestic sewage;Membrane water treatment;Practical application

膜法水处理技术涵盖了超滤、微滤、纳滤、反渗透、电渗析等多种技术类型，污水处理厂可以结合当地居民数量以及生活污水的排放频率科学选择膜法水处理技术类型，在保障当地居民用水安全的同时，将污染损失降到最低点。

1 膜法水处理技术概述

1.1 膜处理技术的作用机理

膜法水处理技术主要依靠于“膜”的拦截功能，将流动液体隔离成为两部分，这种薄膜往往置于流体当中，通过膜表面的微小空隙，将大分子物质拦截，使小分子物质顺利通过。目前，在城市污水处理厂处理生活污水时，较为常用的膜处理技术包括超滤、微滤、纳滤、反渗透、电渗析等[1]。膜处理技术的作用机理如表1所示。

1.2 超滤技术原理

超滤技术属于纳米顷薄膜分离技术，过滤介质主要以中空纤维膜丝为主，并以膜丝内外压力差作为驱动力，进而对溶液进行净化、分离、提纯、浓缩，使溶液色度与净化度满足标准要求。目前，超滤技术所应用的材料多为改性PVC、改性PVDF以及PES，PVC材质具有内外双皮层结构，可以作为内外压同时使用，而PVDF以及PES材质只适用于外压。以处理含油污水的技术原理为例，在处理过程中，无须经过破乳工序，便可以将油和水直接分离出来，分离出的流水当中，含油量一般小于10mg/L，而浓油液的浓缩率能够达到40%以上，而含油的浓缩液经过热分离以及化学提纯等步骤，可以直接提取出污水当中的油脂成分。

1.3 微滤技术原理

微滤技术主要以内外膜压力差作为推动力，截留溶液中的污泥、砂砾等颗粒物或者隐孢子虫等细菌。操作压力通常介于0.7—7kpa之间，并借助于微滤膜处理溶液中的杂质。其分离处理效果与微滤膜的孔径大小有着直接关联，一般情况下，选取的微滤膜孔径应当介于0.025чm—14чm之间。微滤膜的种类主要包括纤维酯微孔滤膜、聚偏氟乙烯滤膜、再生纤维素滤膜以及聚氯乙烯滤膜等。应用微滤技术对原水进行预处理时，可以利用添加粉末活性炭的方法来溶解流水中的有机物，使其成为固相，这样能够提高流水中有机物质的去除率。

1.4 纳滤技术原理

在应用纳滤技术处理污水时，水体中的渗透物能够溶解在纳滤膜中，并在溶解作用力下呈现出梯度扩散态势，此时，纳滤膜与溶液中的电解质离子产生静电作用，由于电负荷强度存在较大区别，因此对溶液中颗粒物的截留效果也有所差异。纳滤膜对特定的溶质具有较好的脱除率，而对氯化钠的脱除率偏低。因此，在净化和处理污水时，只能去除三卤甲烷中间体、农药或者合成洗涤剂等可溶性有机物。

1.5 反渗透技术原理

反渗透技术是将压力表差作为主要驱动力的膜分离过滤技术，其中反渗透膜的孔径尺寸已经到达纳米级，在一定压力值下，水分子完全可以通过反渗透膜。过滤后的纯水电导率为5μs/cm，能够符合国家实验的三级用水标准，如果再次经过循环过滤，出水电阻率能够达到18.2M·cm，这已经能够符合国家实验室二级用水的标准。在处理污水时，纯净的水可以借助于反渗透膜的孔径对污水进行渗透，在渗透过程中，污水液面升高，当纯净水与污水液面等高时，废水液面不再升高。此时，由纯净水向污水渗透的过程称之为正渗透，由污水一侧加压使其向纯净水渗透的方式称之为反渗透，渗透率一般介于0.1—2.5m3/dm2之间，因此，这种方法能够将污水中的污染物与纯净水有效隔离，进而提高水质。

1.6 电渗析技术原理

电渗析技术主要借助于直流电场，利用荷电离子膜的反离子膜的反离子迁移原理分离出溶液中的带电离子，在分离过程中主要以电位差作为推动力。使用的分离仪器称为电渗析器，在机体内排布阴、阳离子交换膜，在直流电场作用下，阳离子可以穿透阳膜向负极运动，而阴离子穿透阴膜向正极运动，而得到满足标准要求的淡水。

2 膜法水处理技术在生活污水深度处理中的实际应用

2.1 超滤技术在生活污水深度处理中的应用

超滤水处理技术能够有效分离生活污水中的大分子物质，在处理过程中，这种技术无须借助于外界压力，因此，单位时间内消耗的能源量较小，并且污水处理量相对较大，是生活污水深度处理工序中较为常用的一种膜法水处理技术。但是，由于超滤技术所采用的设备精密度较高，无形当中就增加了维修保养成本，比如利用海绵球对运营设备的清理工作需要3个月进行一次，这就增加了维修保养成本与人工成本，而直接影响污水处理厂的经济效益。

2.2 微滤技术在生活污水深度处理中的应用

微滤技术常用的材料是微孔陶瓷，这种材料属于无机非金属材料，微孔的孔径一般介于0.5—450чm之间，微滤技术在生活污水深度处理与饮用水处理领域得到广泛应用。在处理生活污水时，能够有效拦截和吸附水体中的SS以及各种胶状体，同时，将污染物自身携带的病菌阻止在外，处理效果较为明显。在深度处理生活污水时，分子直径大于陶瓷孔径的物质被截留陶瓷表面，而小于孔径的物质被吸附在陶瓷孔道内，而且处理过程不受酸性环境与碱性环境的影响，具有较强的稳定性 [3]。

2.3 纳滤技术在生活污水深度处理中的应用

纳滤技术对水体当中的砷、汞、铅等重金属物质以及挥发性有机物与致癌物质，具有较好的去除效果。比如在处理苦咸水过程中，水体当中的污染物成分多以氯离子、硫酸根离子、钠离子形态存在，而纳滤技术采用的薄膜孔径介于1—2nm之间，并且具有电荷，对处理水体当中游离的高价离子效果显著。

2.4 反渗透技术在生活污水深度处理中的应用

过去，在处理生活污水时，常常采用过滤、混凝或者活性炭吸附的方法，但是，这些方法在去除水体中的不溶性杂质以及有机物时，效果欠佳，而反渗透技术则解决了这一难题，是目前去除生活污水的盐类成分与有机物的最为先进、高效的一种膜法水处理技术。运用这種技术处理生活污水，能够有效去除污水中的固体颗粒、盐分以及COD成分，而且被处理过的生活污水能够进行二次利用，为节约水资源提供了强大的技术支持。

2.5 电渗析技术在生活污水深度处理中的应用

在日常生活中，居民排出的生活污水成分中含有大量的木质素，如果采用超滤、微滤或者纳滤技术，木质素的处理效果较差，而这些木质素一旦排放到饮用水当中，将给水体造成严重污染。因此，在处理生活污水中的木质素时，常常采用电渗析处理技术，这种技术在外加电场的作用下能够驱使木质素快速通过单阳膜，进而对木质素进行凝聚与分离，使生活污水的浊度大幅降低。近年来，随着电渗析处理技术的日渐纯熟，许多城市污水处理厂在处理生活污水时，能够回收大量的木质素，并对其进行再利用，这就促进了污水处理厂经济效益的提升，对污水处理厂的健康可持续发展提供了强大的技术支撑。

3 膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用效果分析

3.1 超滤技术应用效果分析

超滤技术能够有效去除原水中的悬浮物，进而降低水体浊度，悬浮物种类主要涵盖细小泥沙、铁锈等颗粒物。另外，也可以去除原水中的大分子有机物，有效降低水体中的COD、BOD、TOC等成分。由于该技术具有过滤效果稳定、能量消耗低、占地面积小、过滤范围广、原液利用率高等优势，因此，在净化和处理城市污水领域得到广泛应用。

3.2 微滤技术应用效果分析

微滤水处理技术能够有效拦截生活污水中的大部分悬浮颗粒、胶状体以及细菌，与传统的水处理工艺相比，微滤技术的处理效果更加显著。但是，如果采用微滤技术处理受到污染的地表水时，薄膜本身极易受到污染，而使薄膜活性丧失，因此，为了充分体现微滤薄膜的应用价值，首先需要另外处理，微滤技术除了在处理生活污水方面得到广泛应用外，在半导体、医药、电子行业也常常用来制取高纯水或者生产矿泉水。

3.3 纳滤技术应用效果分析

纳滤技术多用于给水处理工序，并且能够有效脱除水体中的三卤甲烷中间体THM、易结垢的硫酸盐、低分子有机物以及色素、农药等成分。该技术的应用优势主要包括以下几方面：第一，系统过滤精度高，处理效果稳定、维护简单，设备外形美观，而且制造精密;第二，秉承自动化、人性化设计理念，系统参数设置精确，可以根据客户要求做到完全自控;第三，既可以在几十升的实验室当中应用纳滤技术，也适用于几百吨的大型工业系统[2]。

3.4 反渗透技术应用效果分析

反渗透水处理技术能够去除流水中的无机盐、胶体颗粒及有机物，由于该技术具有能量消耗低、环保无污染、工艺技术先进、操作流程简便等特点，因此，被广泛应用于城市生活污水深度处理工序当中。

3.5 电渗析技术在应用效果分析

电渗析技术工艺过程洁净度高、药剂用量少、环境污染小、设备操作维修便捷而且投入成本低，目前，在生产淡水领域的应用频率较高。另外，该技术的应用领域还包括工业废水处理、食品生产领域的牛奶脱盐工序等。比如在处理造纸行业纸浆废液时，能够从纸浆当中回收大量的亚硫酸盐，进而使废液的盐度大幅降低。

4 结束语

污水处理厂在对生活污水进行深度处理时，可以结合超滤、微滤、纳滤、反渗透、电渗析技术原理与实际应用效果，合理选择技术类型，在提高生活污水处理质量的同时，实现节能降耗、节约成本、提高经济效益的目的。

参考文献

[1]李传涛.膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用分析[J].科技经济导刊，2019，27（32）：92.

[2]曾洋，朱宝玉.城市生活污水处理工艺综述[J].环境与发展，2019，31（07）：76+78.

[3]蔡靖，王楠.生活污水深度处理中的膜法水处理技术[J].化工管理，2019（35）：129-130.

[4]熊春茂，陈敏.河湖水生态水环境专题论坛论文集[C].武汉：水利学会，2018.

收稿日期：2020-09-09

作者简介：张雨萌（1996-），男，汉族，本科学历，研究方向为环境工程。