膜技术在水处理中的应用宋静（宋静，重庆理工大学化学化工学院，400054）摘要：我国是世界上水资源匮乏的国家之一，人均水资源占有率仅为世界平均值的1／4，随着我国工业的飞速发展，水资源本身的严重不足，水污染严重，污水回用率低，传统污水处理方法不当等原因，都严重影响与制约着国民经济的发展和人们生活水平的提高，并且饮用水的水质问题也是大家关注的焦点。

本文从膜分离技术、膜处理技术等方面介绍了它们在水处理中的应用。

关键词：膜分离技术;膜处理技术;生活污水处理;饮用水水质Membrane technology application in water treatmentSongJing（SongJing,Chemical Industry Institute Of CQUT,400054)Abstract：China is one of the countries which is poor in water resources,its water resources is only1/4of the average value in the world.The development of the national economy and people’s living stands was limited because of the severe shortage of water resources,serious water pillution,low rate of sevage recyling,traditional treatmentmethods,and so on.Also,the quality of the drinking water appeals to the public’s attention.This article inrtoduced the Membrane separation technology,membrane treatment technology and their application in water treatment.Key words:Membrane separation technique;membrane treatment technology;sewage treatment;the quality of drinking water0引言污水的处理与回用是解决供水不足，保证可持续发展的有效方法。

城市污水具有量大、集中、水质相对稳定，不受季节、洪水等因素影响的特点。

城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在水资源。

因此，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。

将城市二级污水处理厂出水，经适当的深度处理后回用于水质要求较低的市政用水、工业冷却水等是目前解决城市水资源短缺的可靠途径[1]，这不但可以减少城市对优质用水资源的消耗，减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用，增加可利用的再生水资源总量；而且可减轻对城市水体的污染，改善生态与环境状况，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；更重要的是可以在相当程度上缓解干旱地区城市缺水的窘迫状态，避免因城市缺水而造成城市生活、生产活动的损失。

1绪论1.1水资源现状我国是个水资源极其匾乏的国家，全国水资源总量28124亿m3，占世界水资源总量的6％，居世界第4位，但人均水资源仅为世界平均值的1／4，而且我国水资源时空分布不均。

另一方面我国水污染严重，污水回用率低。

我国污水排放总量极大，每年约有1／3的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入水域，90％以上的城市水域遭到了污染。

[2]1.2饮用水的污染污染饮用水的物质大致可分为五大类：有机物、无机物、微生物、放射性物质和固体微粒，这些污染物在水中多呈混合型[3]，且会以各种形式发生相互作用。

这五大类污染物主要有：有机污染物：根据毒性可分为无毒和有毒污染物，如排入水体中的蛋白质、碳水化合物、脂肪等物质，对人体没有致命性伤害，但影响水的感官形态，恶化水质；而如农药、酚、多氯联苯、多环芳族等物质，会造成人体的急、慢性中毒。

无机污染物：不少无机物质只在较高浓度时才会产生不良的生物效应，如水中的矿物质、某些金属离子、硝酸盐、氟化物等；会导致疾病的重金属离子则需要加以严重关注，如砷、铬、镉、汞、铅等。

微生物：人畜（禽）粪便常带有细菌、病毒、寄生虫卵等，以及医院污水和畜业养殖与加工污水等极易混入水体，引发人畜共患性疾病的发生与流行。

放射性物质：来自原子能工业、核电站、核试验、医用同位素分析等的废水和泄漏物，这些物质会致使饮用水中或多或少存在微量辐射。

固体微粒：固体微粒主要有泥沙、石棉、有机物微粒等三大类，是饮用水常见而少量的污染物，含有无机物、有机物并包括生物体，其粒径大致在0.005-100微米范围。

1.3污水处理回用方式根据水质来源和回用方向[4]，可以将污水回用分为以下几类：(1)城市污水回用于工业(2)城市污水回用于城市杂用水(3)城市污水回用于景观环境用水(4)楼宇中水回用(5)小区中水回用(6)城市污水回用与补充水源(7)城市污水回用于农业与土地处理(8)城市雨水收集利用2膜处理技术在水处理中的应用2.1膜的分类和性能膜是指两相间具有选择透过性的薄层屏障[5]。

在驱动力的作用下，利用膜的透过性可使混合液中的离子、分子以及某些微粒与溶剂分离。

压力驱动膜的截留机理主要是机械筛分作用，吸附截留作用为其次。

表征膜的分离性能的参数主要有两个。

一是各种物质透过膜的速率比值，即截留率。

其大小表示了该体系分离的难易程度。

二是膜通量J，即单位时间单位膜面积通过的物质的量。

影响歹的主要因素有：膜阻力、膜驱动压力、膜面水动力学条件、膜污染及其清洗情况等等。

2.2膜分离技术2.2.1膜分离技术的概念及分类膜分离技术[6]是通过利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜对混合物中各组分的选择性渗透作用的差异，以外界能量活化学位差为推动力对双组分或多组分液体进行分离、分级、提纯和富集的技术。

膜分离技术的分类[7]很多，一般有以下几种：(1)按膜的形态分有固体膜、液体膜和气体膜三类。

目前大规模工业应用多为固体膜；液膜已有中试规模的工业应用；气膜分离尚处于实验室研究中。

(2)按分离机理进行分类有反应膜、离子交换膜、渗透膜等。

(3)按膜的性质分类，主要有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜)。

(4)按膜的结构型式分类，主要有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

目前常见的几种膜分离法是：微滤(MF)、超滤(UF)、反渗透限O)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透蒸发(PV)及液膜(LM)等。

表1给出了膜分离技术的分类及其基本特征。

2.2.2膜分离技术的特点[8](1)膜分离技术在分离浓缩过程中，不发生相变化，也没有相变化的化学反应，因而不消耗相变能，所以耗能少。

(2)在膜分离过程中，不需要从外界加进其它物质，这样可以节省原材料和化学药品。

(3)在膜分离过程中，一种物质得到分离，另一种(或几种)物质则被浓缩，分离与浓缩同时进行，可回收有价值的物质资源。

(4)根据膜的选择透过性和膜孔径大小不同，可以将不同粒径的物质分开，大分子和小分子的物质分开，因此使物质得到了纯化而又不改变它们原有的属性。

(5)膜分离工艺不损坏对热有敏感和对热不稳定的物质，可以使其在常温下得到分离，这对药制剂、酶制剂、果汁等的分离浓缩非常适用。

(6)膜分离工艺适应性强，处理规模可大可小，操作及维护方便，易予实现自动化控制。

表1膜分离的分类及其基本特征2.3膜处理技术2.3.1膜处理技术的性能利用特定膜的透过性能分离水中的离子、分子和杂质,并保留人体所需的一些微量元素。

以压力为驱动力的膜分离技术通过反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)和微孔过滤(MF)等技术,有效截留水质中对人体有害物质,把有益的微量元素离子保留下来,供人体所需。

所以膜技术是一种严格的物理的和绝对的分离技术。

利用膜处理技术处理过的水质是以前从没有达到的水质标准,人们可以放心的引用。

膜处理技术有以下几个基本性能:(1)膜处理技术是一种物理过滤作用,不需要加注任何药剂。

(2)膜处理技术是一种绝对的过滤和分离技术。

(3)膜处理技术不产生副产品,通过膜处理技术处理过的饮用水,对人体没有任何副作用。

(4)因为膜工艺运行的驱动力是压力,所以容易实现自动控制。

2.3.2膜处理技术的应用膜处理技术在净水处理方面的最新发展有以下几个方面:第一,膜技术处理饮用水从小型化向集中的中型化和大规模方向发展。

第二,经过膜技术处理的饮用水水质稳定,并向更高的水准发展。

第三,利用膜技术去除水中的有害物质,并能保留一些人体所需的微量元素[9]。

第四,利用膜技术去除硝酸盐,保留有益的离子。

第五,利用膜技术去除有机物。

2.3.3膜处理的工艺流程预处理一方面是要用地下水、井水、地面水渗渠集水法和传统净化与过滤、滤网或筒式滤器、微滤、超滤等方法去除悬浮物及胶体粒子[10];另一方面,从溶液中去除离子,向溶液中投加去垢剂,保持离子不析出以防止结垢;第三是用化学法消毒、微滤、超滤等方法防止微生物污染。

因此预处理在膜处理工艺中起非常重要的作用。

过滤中的结垢主要为碳酸钙和硫酸钙,最常用的办法是用硫酸或盐酸调整pH值控制碳酸钙结垢,也可以用软化的方法降低钙的含量,还可以采用抑制剂防止沉淀。

通过膜与其他工艺的连用,可以进行膜技术的开发,生产出高品质的饮用水。

在我国地表水普遍污染严重,不仅含有大量的有机污染物[11],而且由于农业中大量的使用化肥和农药,致使水源水农药的含量较高,对于这类用常规工艺难于处理的水源水,如能采用纳滤或其他膜处理工艺,不仅能大幅度地提高出水水质,保障居民的饮水健康,而且能极大的节省占地面积和相应的争地费,减少了基建投资。

3结束语膜与膜技术已经成为水处理领域中最有发展潜力的技术之一，已成为微污染水的直接制备饮用水、去除自来水中消毒副产物、实现中水回用等的重要手段。

膜技术的开发,通过膜与其他工艺的连用,可以生产出高品质的饮用水。

膜法饮用水处理系统以膜为主体的处理工艺已经证明它们比被取代的常规处理工艺要更加可靠和容易操作。

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