全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用_陈转琴.pdf

202312工艺与设备164Modern Chemical Research当代化工研究全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用陈转琴（伊犁州环境应急保障中心 新疆 835000）摘要：面对近几年水环境污染及水资源紧缺问题日益凸显的局面，做好污水净化处理工作是新时期环境保护工作的关键内容。污水净化处理工艺技术的先进性是决定污水处理效率及质量的关键因素。本文对“全膜法”水处理工艺技术的技术原理、技术组成、应用优势进行阐述，并分析总结其在环境保护领域中的有效应用策略，以加强水处理企业对该先进技术的了解和应用，提升污水处理能力和效果，推动环境保护工作的健康发展。关键词：全膜法；水处理工艺技术；环境保护中图分类号：X703；TQ028.8 文献标识码：ADOI：10.20087/ki.1672-8114.2023.12.054Application of Full Membrane Water Treatment Technology in Environmental ProtectionChen Zhuanqin(Environmental Emergency Support Center of Ili Prefecture,Xinjiang,835000)Abstract：Facing the increasingly prominent situation of water environmental pollution and water resource shortage in recent years,doing a good job in sewage purification and treatment is the key content of environmental protection work in the new era.The progressiveness of sewage pu-rification technology is the key factor determining the efficiency and quality of sewage treatment.This article describes the technical principle,tech-nical composition,and application advantages of the full membrane method water treatment process technology,and analyzes and summarizes its effective application strategies in the field of environmental protection,in order to strengthen the understanding and application of this advanced tech-nology by water treatment enterprises,improve wastewater treatment capacity and effectiveness,and promote the healthy development of environmen-tal protection work.Key words：whole membrane method；water treatment process technology；environmental protection社会经济飞速发展的过程中，水资源的需求量和污水的排放量在不断提高，使得近几年水资源紧缺问题和水环境污染问题愈发凸显。随着大众生态环保意识的提升以及可持续发展理念的提出，人们对污水处理工作提出了更高的要求。然而，传统的污水处理工艺技术，普遍存在处理效率较低、净化效果不好、容易产生二次污染、工艺操作繁琐、处理成本较高等技术弊端，难以满足现代污水处理工作的需求。而全膜法水处理工艺技术，是多种高效净化技术融合形成的新型水处理工艺技术，在处理效率和质量方面较传统的水处理技术具有显著的提升。由此可见，新时期背景下，加强对全膜法水处理工艺技术的探讨，并在全面了解其技术原理、技术组成及应用优势的基础上总结其在环境保护中的应用要点是极有必要的，对于相关企业污水处理能力的提升及我国环境保护工作的有效开展具有重要的现实意义。1.全膜法水处理工艺研究现状“全膜法水处理工艺”是现阶段水处理技术领域的研究热点，截至目前国内外已有很多学者进行了相关技术研究。总体来看，国外对此项技术的研究起步较早，而国内首次运用该技术是在2004年。国内外研究结果表明，“全膜法”是现阶段最先进的水处理技术，其由超滤、反渗透和电渗析除盐技术构成，能够最大限度清除净化水中杂质，提高出水水质。经过十多年的研究和实践，超滤、反渗透、电渗析除盐等过滤净化技术，无论是在材料方面还是工艺流程方面均取得了长足的发展，这也进一步推动了“全膜法”的技术发展，如今“全膜法”已广泛应用于上海、江苏、浙江、山西、北京等地区的发电企业中，其中北京高井电厂、山西柳林电厂、山东荷载电厂、上海石洞口电厂等发电企业，基于“全膜法”技术的应用，污水处理能力已达到100t/h。未来，对于“全膜法”的研究会更加深入，其应用会更加广泛。2.全膜法水处理工艺技术的原理该工艺技术也称为第三代水处理技术，其水处理工艺流程为：采用超滤技术对原水进行预处理，然后利用反渗透技术与电渗析除盐技术进行更细致地过滤净化，最后形成高纯水。由于应用有多种过滤净化技术，全膜法水处理工艺技术能够有效去除原水中的各类污染物，因此具有非常出色的水处理效果1。该工艺技术的工作原理体现在以下两个方面：一方面，该技术能够基于污水中各类物质成分在构成体系、几何形态、理化特征等方面的差异性，对污水进行分离处理，从而削弱原水的污染程度，达到减低净202312工艺与设备165Modern Chemical Research当代化工研究化难度，提高处理效果的目的；另一方面，该技术能够基于水质污染物的化学性质，利用膜技术对污染物进行针对性地过滤分离处理，以此提高原水过滤净化的效率和质量。处理过程中，污染物的溶解速度和扩散速度会对该工艺技术的处理效率产生明显的影响。其中，溶解速度指的是原水中污染物质进入滤膜的速度；扩散速度指的是污染物穿过滤膜，扩散至滤膜另一面的速度。这两项目参数的数值越大，则过滤效率越高、杂质清除率越高2。3.全膜法水处理工艺技术的技术组成社会的发展进步使得污水的组成成分愈发复杂，不同类型污水中的污染物，在形态、大小、理化性质等方面存在明显的差异性。面对此发展特征，净化原理及处理方式相对单一的传统水处理技术很难获得较好的污水处理效果。而作为第三代水处理技术的全膜法水处理工艺技术，是由多种净化处理技术整合而成的综合性、一体化污水处理技术，能够对污水中的污染物质进行有效分类和针对性处理，因此能够更好地保证污水处理的稳定性，确保出水水质的可靠性。具体而言，全膜法水处理工艺技术主要由以下三项处理技术组成。(1)超滤技术超滤（Ultra-filtration，UF）技术是一种基于半透膜“筛分”作用，对溶液进行分离、净化、浓缩处理的膜透过分离技术。其分离精度处于纳滤和微滤之间。UF的截留分子量定义域为500500000，膜孔径在0.0020.1m，操作静压差通常控制在 0.10.5MPa，可对直径在0.00510m范围的物质进行有效分离。对于超滤技术，可简单地理解为：以超滤膜为过滤介质、以膜两侧压力差为驱动力、以膜孔径大小为标准的物质筛分过程，技术应用过程中，含有多种物质的溶液会流经超滤膜表面，在压力差的作用下，粒径小于膜孔径的物质，如无机盐、水、小分子物质等，会穿过超滤膜到达膜的另一侧，而粒径大于膜孔径的物质，如蛋白质、悬浮物、微生物、胶体等，则会被截留下来。从而完成溶液组分的分离。在利用该技术进行污水处理时，可根据污水类型、组分特征合理调整超滤膜的孔径，以此实现出水水质的 控制3。超滤膜属于一种结构不对称的膜，由一层厚度不足1m且具有特定尺寸孔径的表皮层和一层厚度在1251m左右具有指状或海绵状结构的多孔层构成。应用过程中，前者发挥物质分离的作用，后者发挥膜结构支撑的作用。目前水处理中应用的超滤膜普遍为利用相转化法制作的有机材质超滤膜，常见的膜材质有：聚醚醚酮、磺化聚醚砜、聚偏氟乙烯、磺化聚砜等。随着科学技术的发展，以Al2O3、ZrO2为原料，通过溶胶凝胶（Sol-Gel）法制得的陶瓷超滤膜在近几年得到了更为广泛的应用。超滤技术在水处理中的应用优势主要有：对外部环境没有过高要求，常温、常压下即可对污水进行过滤净化；设备体积小、结构简单，但单位容器内的充填密度相对较高，因此处理效率和质量能够保证；超滤膜为高分子材料，具有较好的耐久性、耐污性和耐腐蚀性，可保证技术的稳定性和处理效果4。(2)反渗透技术反渗透（Reverse Osmosis，RO）技术是目前最具节能优势的膜分离技术。该技术是以外加压力为驱动力的膜分离过程，是自然渗透现象的逆过程。其技术原理为：对进水（高浓度溶液）施加一定的压力，使其克服自然渗透压进行反向渗透，此时，进水（高浓度溶液）中的水分子会通过反渗透膜进入到低浓度溶液侧，从而实现进水中溶解盐等杂质的截留隔离，到达水质脱盐净化的处理目的。目前，全膜法水处理工艺技术中的RO处理设备主要由高压泵装置、过滤装置、反渗透装置构成5。RO技术应用过程中，想要实现“反渗透”过程，必须满足以下两个条件：首先，必须保证施压后进水侧的压力大于溶液本身的渗透压；其次，必须具备高选择性和高透水性的反渗透膜。通常所用反渗透膜的膜孔径不超过10A，这样才能够对进水中的溶解盐类、硅酸、微生物、胶体等物质进行有效截留。在全膜法水处理工艺技术中，人们主要选用反渗透复合膜或醋酸纤维素反渗透膜作为RO技术的膜结构。据实验测试，这两种反渗透膜不仅脱盐率能够达到95%以上，而且对于水溶性有机物、微生物、矿物质同样具有出色的阻隔能力，因此具有出众的净化效果6。为保证反渗透技术的应用效果和水处理质量，需注重以下要点的把控：为延长设备的使用寿命，应对RO膜的截留分子量进行科学设计，以此保证RO膜的清洗恢复率能够到达一个较高的水平。合理使用絮凝剂以此减小膜堵塞情况的发生几率。在RO处理过程中，混合液黏度、污泥浓度、活性污泥性状、生物相等因素都会直接影响RO膜通量，轻则降低RO处理的效率和质量，重则导致RO设备因膜堵塞而失效。针对上述问题，在应用RO技术的过程中，技术人员可通过适量加入絮凝剂或阻垢剂的方法，使一部分离子凝聚成粒径较大的固体污染物，然后在进行RO处理前通过适宜的过滤截留工艺进行预处理，以此大幅度降低膜堵塞情况的发生几率。需要注意的是：不宜加入过多的202312工艺与设备166Modern Chemical Research当代化工研究絮凝剂，以免抑制污泥活性，影响处理效果。鉴于膜面循环流速对膜通量也有显著的影响，因此RO技术应用过程中，应注重膜面循环流速的科学控制，尽量做到提高膜面流速、减少浓差极化，从而使RO膜表面的截留溶质能够被及时带走，确保RO膜的膜通量。(3)电渗析除盐技术(Electrodeionization，EDI)电渗析除盐技术也称为“电混床技术”或“填充床电渗析技术”，为近几年出现的一种高新水处理技术，其工作原理为：将具有膜极化改善功能的树脂填充到膜堆中，然后在电极的作用下，使膜堆产生电位差，借助离子交换膜的吸附作用，去除水中的盐离子，以此达到水质净化的目的。可见，该技术既能够整合离子交换技术和电渗析技术进行污水处理，又能够省去水处理过程中的酸碱参与环节，因此具有较高的处理效率和质量。在全膜法水处理工艺技术中，EDI是水质提纯的关键性环节，基于EDI的提纯处理，能够进一步提升出水水质。4.全膜法水处理工艺技术的应用优势分析作为将UF、RO、EDI三种净化处理技术整合应