污水深度处理回用膜处理技术

据2021年相关数据显示，全年我国总用水量上升至5921亿t，与前一年相比，多用水108.10亿t。其中，工业、生活总用水量分别为1030.4亿t和863.1亿t。预计2023年后，我国水资源将会有500亿t左右的缺口量。随着我国经济不断发展，工业用水、居民用水量呈现大幅度地增长，我国面临着非常严重的缺水问题。且我国每年所排放的污水量为600亿t，许多污水未经处理达到相关的排放标准便直接排放，给江、河、湖段造成严重污染的同时，使可利用的水资源总量降低。

常见的用混凝沉淀/砂滤/生物活性炭－消毒－出水深度处理二级出水时，虽然出水水质满足相关指标，但出水中可能形成一些难降解小分子物质，对于水质要求比较高的行业，暂时还不能满足其相关回用标准。想要使得出水水质满足相关的要求，就必须进行更深程度的处理。

膜处理技术作为一种污水深度处理回用技术，能够利用膜本身具备的选择透过性，将污水中污染物进行分离去除，在降低污染物外排量的同时，提高水资源利用率，缓减水资源匮乏等问题。

1、膜处理技术原理及特征

膜技术处理污水的原理是：通过外界压力和膜本身具备的选择透过性，利用污水中各种物质所具备的物理性质及化学性质的不同，使其进行选择性地分离。

膜处理技术具备以下几个特征：

1）膜处理技术能耗少。由于膜处理技术运行过程中，不会改变污水中各物质的物理性质和化学性质，且膜技术在常温下即可进行，故系统能耗较少；

2）膜处理技术是利用膜本身具有的选择透过性来进行分离过滤，不需要额外增加任何化学药剂即可实现溶液的有效分离，故膜处理技术系统出水水质高，且后期投资成本较低；

3）膜处理技术可应用于多种不同的水质，应用范围广，且设备操作简单、自动化程度高，后期投入的人力、技术成本较低。

2、膜处理技术的分类

膜处理技术主要分为微滤、超滤、纳滤、反渗透、渗析膜技术等，其原理特点和应用范围如下。

2.1 微滤

微滤通过利用滤膜使污水中的无机盐和分子通过，从而将胶体物质、SS细菌等污染物质从水中分离去除。微滤主要用于污水中SS、细菌及微小物质的分离去除；半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；医用纯水除菌、除热原，药物除菌等；饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤。

2.2 超滤

超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在0.03μm～0.1μm之间。超滤的作用是深度去除废水中对后续反渗透工序造成膜污染的一些物质，如微生物、胶体物质、SS、细菌和病毒等杂质，进而保证废水进入反渗透系统的参数要求。超滤膜主要用于工业废水和生活污水的净化处理。

2.3 纳滤

纳滤膜对于特定的溶质才有着较高的去除率纳滤膜能够去除二价、三价离子、微生物、胶体、热源、病毒等物质。由于纳滤技术中操作压力小，在制备饮用水和深度处理净化水中具有广泛的应用价值。另外，纳滤技术广泛应运于海水淡化过程中。纳滤技术用于处理各种含盐废水。

2.4 反渗透

反渗透又称逆渗透，通过压力差作为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。反渗透的作用是除去水中的有机物及溶解盐类等物质。反渗透主要应用于市政污水、重金属废水、含油废水等工业废水中的处理。

2.5 渗析膜技术

渗析的工作原理是：溶液中的溶质本身具备一定的浓度梯度，在这种梯度作用条件下，溶质从渗析膜的一侧传向膜的另一侧的过程。渗析技术的主要作用是去除包含很多不同种类的溶质、溶液中的小分子量的组成成分，因此，渗析膜主要用于电镀废水、重金属废水等的处理，食品工业、生化行业等。

3、发展现状

宫成清等对比了传统深度处理工艺与膜处理技术在污水深度处理回用中的应用，结果发现：膜技术能够保证出水水质达到回用水水质指标，在减少污染物排放的同时，还可以满足一些行业对于用水水质有较高的要求。

刘阳通过对膜技术在高盐废水处理中的应用研究进行阐述，并对纳滤、超滤、反渗透、电渗析等几种膜工艺进行比较、分析，提出膜处理技术在高盐废水零排放系统的有效应用。

刘子发通过对膜技术在市政污水处理中的应用进行研究分析。结果表明，膜技术用于处理城市污水，处理效率高，系统运行稳定、投资成本较低。应用该技术能够很好地处理市政污水，改善周围水体环境。

4、问题探讨及展望

应用膜处理技术深度处理工业废水、市政污水，出水水质高，能达到相关的回用水水质标准，且系统稳定、运行成本较低。但由于膜技术处理污染物通过的是膜本身具备的选择透过性来进行，因此，膜使用较长一段时间后，容易发生堵塞现象。尤其是当水进入膜系统前，水质浊度、硬度等较大时，膜污染越发严重。若继续使用被污染的膜处理污水，出水水质越来越差，系统的产水率也随之大幅度降低。针对此问题，提出以下两种解决方案，希望后续的膜处理研究中能够有效解决膜污染严重的问题，使膜技术更好地应用于污水深度处理工艺中。

1）膜处理系统的能耗及膜使用寿命相当大程度是由于膜污染程度来决定的，因此如何减轻系统膜污染是膜系统运行效果好坏的重要因素。对此，我们可通过控制进入膜系统的进水水质，以减轻膜表面所吸附的污染物含量，增加膜使用周期。另外，针对不同水质，采取不同种类的膜材料，不能一概而论。对此，今后的研究中，要加大膜材料的开发和利用。

2）当前的膜前预处理技术，只是简单地利用物理、化学等方法，进一步去除污水中SS、胶体物质、溶解性小分子物质等，之后再进入膜处理系统。膜前预处理能够深度去除小分子污染物，解决膜系统深度处理废水中小分子物质对膜造成的膜污堵严重等问题，延长膜化学清洗周期，增加膜寿命，极大地降低系统运行维护成本。因此，今后的研究中要加强对膜前预处理技术和膜处理技术组合使用，通过建立相关的模型来研究组合工艺的强化效果。（来源：山西金承环境工程有限公司）