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摘要:我國環(huán)境保護(hù)技術(shù)隨著環(huán)境工程建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)而不斷發(fā)展,催生了眾多新型的環(huán)境凈化技術(shù),環(huán)境工程水處理中的超濾膜技術(shù)就是其中的典型代表。在環(huán)境工程水處理環(huán)節(jié)中,超濾膜技術(shù)憑借其強(qiáng)大的水過濾效果獲得了廣泛應(yīng)用。在闡述超濾膜技術(shù)基本原理及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,深入分析了基于超濾膜技術(shù)的水處理工藝優(yōu)化,并對(duì)超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的具體應(yīng)用進(jìn)行了具體探討。
關(guān)鍵詞:環(huán)境工程;水處理;超濾膜技術(shù)
0引言
水乃萬物生長之源,水處理技術(shù)關(guān)乎人類的生命健康和生態(tài)文明的建設(shè)。作為一種科學(xué)有效的水處理技術(shù),超濾膜技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛,在實(shí)踐應(yīng)用中獲得了令人滿意的效果。同時(shí)在應(yīng)用的過程中,超濾膜技術(shù)自身也得到了持續(xù)改進(jìn),這對(duì)環(huán)境工程建設(shè)來說意義重大。因此,有必要深入分析環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的工藝改進(jìn)和應(yīng)用,以促進(jìn)我國環(huán)境工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
1超濾膜技術(shù)的原理及特點(diǎn)
1.1超濾膜技術(shù)的基本原理
超濾是指通過壓力使溶液中的溶劑以及一部分分子量較低的溶質(zhì)從超濾膜的微小孔隙中穿透到膜的另一邊,而分子量較高的溶質(zhì)或一些乳化膠束團(tuán)被截留,從而達(dá)到過濾分離的效果。篩分作用是超濾膜技術(shù)的主要過濾機(jī)理,其次還有超濾膜表面的化學(xué)特性,如靜電作用也可以起到過濾截留作用。在水處理中運(yùn)用超濾膜技術(shù)的基本原理是對(duì)原水施加壓力,使膠體、高分子物質(zhì)吸附在超濾膜表面及孔隙中,在膜的孔隙內(nèi)被截留或在膜表面的篩分作用下被超濾膜阻止,而水、低分子物質(zhì)可以通過超濾膜。一般來說,超濾膜技術(shù)截留的分子量范圍為500~500000,與之對(duì)應(yīng)的超濾膜孔徑范圍是0.002~0.1μm,實(shí)際操作時(shí)的靜壓差通常是0.1~0.5MPa,被分離物質(zhì)成分的直徑范圍為0.005~10μm。
1.2超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)
超濾膜技術(shù)相對(duì)于其他過濾技術(shù)來說,具有以下六個(gè)特點(diǎn):(1)過濾雜質(zhì)的效率高,效果好,處理后的水質(zhì)更好;(2)使用很少或不使用化學(xué)藥劑,從而有效避免水質(zhì)受到再次污染;(3)基于超濾膜技術(shù)的過濾系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,運(yùn)行簡單可靠,只有開、關(guān)兩種操作;(4)化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng),抗酸堿腐蝕,耐高溫,因此可以使用高溫進(jìn)行殺菌消毒,耐水解,適用性很廣;(5)過濾精度可達(dá)99.99%能有效去除水中的絕大部分有害物質(zhì);(6)費(fèi)用合理,與常規(guī)水處理系統(tǒng)不相上下,同時(shí)處理效果更好,尤其是工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水必須使用超濾技術(shù)才能有效處理。
2超濾膜水處理工藝流程
(2)超濾膜水處理工藝主要有沉淀超濾工和砂濾超濾工藝兩種。在沉淀超濾工藝中,原水需要先經(jīng)過混凝、沉淀處理,在砂濾超濾工藝中,原水需要經(jīng)過混凝、沉淀、砂濾處理。使用水泵將原水加壓后,泵入膜分離器,經(jīng)過超濾膜過濾之后流入產(chǎn)水箱,再進(jìn)入調(diào)節(jié)池。運(yùn)行一段時(shí)間之后,系統(tǒng)中的超濾膜會(huì)因受到污染,導(dǎo)致過濾效率降低。因此,可以采用產(chǎn)水箱中的水反向沖洗超濾膜,使其過濾能力得到恢復(fù)。此外,還可以通過化學(xué)強(qiáng)化維護(hù)工序(CEB)緩解跨膜壓力、降低化學(xué)清洗的頻次,也就是說,每隔一定的周期,在膜分離器中加入化學(xué)藥劑,如HCl、NaOH,使膜浸泡在化學(xué)藥劑中,從而減少超濾膜受到的污染延長系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間,提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。
3超濾膜水處理工藝的優(yōu)化
(1)將超濾膜工藝中的預(yù)處理工藝混凝—沉淀改為直接過濾SBR池的出水,可以有效緩解超濾膜系統(tǒng)的進(jìn)水壓力和超濾膜兩側(cè)的壓強(qiáng)差,從而提高超濾膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(2)在溫度較低的冬季,通過直接過濾SBR池的出水,使產(chǎn)水SDI穩(wěn)定保持在1.5~2.5之間,更好地滿足反滲透的進(jìn)水要求,且水質(zhì)優(yōu)于廁所用水以及工業(yè)冷卻水的用水標(biāo)準(zhǔn);(3)溫度較高的夏季使用檸檬酸清洗超濾膜可以有效恢復(fù)膜通量,提高超濾膜的過濾能力,消除鐵元素對(duì)超濾膜的污染;(4)交替使用NaClO和檸檬酸對(duì)超濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗能夠有效控制膜污染,使超濾膜系統(tǒng)進(jìn)水壓力保持穩(wěn)定;(5)合理延長制水時(shí)間,可以使能耗降低,提升超濾膜系統(tǒng)的水回收率;(6)隨著進(jìn)水壓力的增加,超濾膜系統(tǒng)的單位能源消耗將不斷增加,在實(shí)際運(yùn)行中,要將進(jìn)水壓力控制在合理范圍;(7)通過對(duì)比國產(chǎn)超濾膜和進(jìn)口超濾膜,可以發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)超濾膜的性能與進(jìn)口超濾膜基本相同,在實(shí)際運(yùn)行中優(yōu)先使用國產(chǎn)超濾膜,以降低運(yùn)行成本。
4環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的具體應(yīng)用
4.1飲用水凈化
水源中出現(xiàn)的各種有害物質(zhì)威脅到人們的身體健康,有必要加大對(duì)污水處理技術(shù)的研發(fā),應(yīng)用,有效去除水源中的有害物質(zhì),保證人們的飲水安全。對(duì)飲用水的凈化處理標(biāo)準(zhǔn)較高,傳統(tǒng)的過濾技術(shù)難以滿足飲用水過濾的高要求,而超濾膜技術(shù)可以滿足要求。因此,在飲用水的凈化方面,超濾膜技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。運(yùn)用超濾膜技術(shù)構(gòu)建的飲用水凈化系統(tǒng)可以有效地濾除飲用水源中的絕大部分微生物、病毒以及其他有害物質(zhì),而且通過多層超濾膜的綜合運(yùn)用,可以最大限度地減少飲用水中的有害成分。
4.2淡化海水
經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展,海水淡化技術(shù)已經(jīng)基本成熟。現(xiàn)階段的海水淡化技術(shù)主要包括多效蒸發(fā)、多級(jí)閃蒸、反滲透以及壓汽蒸餾等等,而只有前三種方法才能用于大規(guī)模的海水淡化。人們從19世紀(jì)60年代就已經(jīng)在研究膜技術(shù)在海水淡化中的應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用中,膜污染的問題嚴(yán)重限制了反滲透方法在淡化海水方面的應(yīng)用。而超濾膜技術(shù)的誕生和應(yīng)用,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海水水質(zhì)的有效控制,從而提高反滲透系統(tǒng)中的進(jìn)水質(zhì)量。例如,葉春松等人研究使用中空的纖維超濾膜對(duì)濁度很高的海水進(jìn)行過濾處理。該型超濾膜的產(chǎn)水濁度均值為0.11NTU,SDI15均值為2.4,COD的平均濾除比例達(dá)60.0%,膠硅的平均濾除比例達(dá)89.0%,跨膜壓差保持在6.0×104Pa以內(nèi),比超濾膜可承受的最大壓差2.1×105Pa小很多,從而保證超濾膜的工作穩(wěn)定性。該型超濾膜能夠有效過濾高濁度的海水,能夠?qū)⒏邼岫鹊暮KM(jìn)行有效預(yù)處理之后作為海水反滲透系統(tǒng)的的進(jìn)水。
4.3造紙工業(yè)污水處理
一般情況下,造紙工業(yè)產(chǎn)生的污水是工業(yè)污水中比較難處理的一種。而且,在造紙過程中產(chǎn)生的污水含有大量對(duì)人體有害的物質(zhì),如果沒有有效的過濾凈化技術(shù),就會(huì)導(dǎo)致污水無法得到有效凈化,這樣的污水排放出來會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。而超濾膜技術(shù)可以有效處理造紙過程中產(chǎn)生的污水,解決造紙工業(yè)污水處理的難題。憑借超強(qiáng)的過濾能力,超濾膜技術(shù)可以全面有效地濾除造紙工業(yè)污水中包含的漿液、木素等雜質(zhì)。此外,與傳統(tǒng)過濾方式明顯不同的是,使用超濾膜技術(shù)對(duì)造紙工業(yè)污水進(jìn)行處理之后,還可以對(duì)其中的一些成分進(jìn)行回收處理,如將污水中包含的木素等物質(zhì)進(jìn)行回收重復(fù)利用。而對(duì)于污水中包含的漂白粉等有害物質(zhì),采用超濾膜技術(shù)能夠?qū)⑵溆行V除??傊?,使用超濾膜技術(shù)處理造紙工業(yè)污水的效率比傳統(tǒng)的過濾技術(shù)更好,同時(shí)還能提高造紙?jiān)系幕厥章?,降低造紙成本,從而提高環(huán)境工程的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益的統(tǒng)一。
4.4含油廢水處理
含油廢水主要來自人們的生活飲食。我國的飲食文化非常豐富,餐飲業(yè)十分發(fā)達(dá),在我國的飲食習(xí)慣中喜歡用油。因此,對(duì)于餐飲行業(yè),在食物中加入大量的食用油是很常見的現(xiàn)象,這也在客觀上導(dǎo)致我國成為含油廢水污染比較嚴(yán)重的國家?,F(xiàn)階段,我國含油廢水主要分為以下三種形式:第一,含油較少,只在污水表面有油漂??;第二種,水中混合散油,第三種,污水的油質(zhì)種類為乳化劑,這是油化程度較深的含油廢水。一般來說,前兩種含油廢水可以通過物理過濾方法直接濾除,如采用沉淀、機(jī)械分離、活性炭吸附等方式可以有效處理這兩種含油廢水,而對(duì)于第三種包含乳化劑的含油廢水,則需要比較復(fù)雜的過濾處理方法,使用常規(guī)的過濾方法無法獲得讓人滿意的效果,這時(shí),采用超濾膜技術(shù)可以對(duì)含油廢水實(shí)現(xiàn)有效過濾。
4.5城市生活污水回收利用
城市進(jìn)程的加快使得我國城市規(guī)模不斷擴(kuò)張,隨之而來是城市人口的不斷增加,進(jìn)而導(dǎo)致城市生活污水排放量不斷增加。城市生活污水的污染程度相對(duì)較輕,對(duì)城市生活污水進(jìn)行有效過濾,回收可以有效緩解我國水資源短缺的問題。而在城市生活污水中使用超濾膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)污水的有效回收利用。使用超濾膜過濾技術(shù),可以對(duì)居民生活污水、下水道污水、地表水等常見城市污水進(jìn)行科學(xué)有效的處理。除此以外,使用超濾膜技術(shù)可以有效清除城市污水中危害人們身體健康的物質(zhì),如病毒、微生物等,使經(jīng)過過濾處理之后的城市污水達(dá)到國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),再經(jīng)過自來水廠的進(jìn)一步處理之后,就可以再次作為居民生活用水,從而實(shí)現(xiàn)良好的水循環(huán),實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)利用。
5結(jié)語
綜上所述,環(huán)境工程越來越受到國家和社會(huì)的關(guān)注,而超濾膜技術(shù)在水處理中的表現(xiàn)非常優(yōu)秀。因此,在水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。通過使用超濾膜技術(shù)可以有效過濾水中的有害物質(zhì),實(shí)現(xiàn)高效率的水處理和回收利用,這樣一來,就可以有效提升我國水資源的利用率,有效緩解水資源供需失衡的矛盾。同時(shí),與傳統(tǒng)過濾技術(shù)相比,超濾膜技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益更高。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)該采取措施有效控制超濾膜的污染,在選擇濾膜類型時(shí)優(yōu)先選擇國產(chǎn)膜。此外,還應(yīng)該與反滲透技術(shù)充分融合運(yùn)用,有效提高環(huán)境工程水處理的綜合效益。
參考文獻(xiàn)
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作者:梁正敏 單位:福建大湖環(huán)保技術(shù)有限公司
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