膜技术在生态环境治理中的应用

岐 磊

(山西绿标环保科技有限公司，山西 太原 030000)

1 膜技术概述

膜属于一种分离材料，它具有选择透过性，可以将料液中的不同组分进行分离、纯化及浓缩。相比较于传统的过滤技术，膜技术的分离可以达到分子级别，且该过程属于一个物理过程，不会发生任何的化学变化，也不需要加入任何的添加剂。膜的孔径通常属于微米级别，而在膜技术的具体应用中，可根据其不同的孔径大小将其划分成超滤膜、微滤膜、反渗透膜和纳滤膜；同时，也可以根据其材料的不同将其划分为有机膜和无机膜，有机膜是高分子材料制作而成的膜，如，芳香族聚酰胺膜、醋酸纤维素膜等；无机膜目前只能达到微滤级别，金属膜和陶瓷膜属于主要的无机膜[1]。

2 膜技术在生态环境治理中的具体应用

2.1 在河流咸水治理中的应用

美国某河流的总长度是2 254 km，该河流的含氧量在开始治理时已经达到了20世纪初期的两倍，大多数流域的含盐量都在800 mg/L以上，最高含盐量可以达到1 200 mg/L。通过相关专家学者的研究发现，之所以会出现这样的情况，是因为在该河流的流经地区普遍含有大量的盐分，如，CaSO4、NaHCO3和NaCl等盐分都溶解在河水里，且在该河流的沿途中还有很多的大型水库，这就增加了河流的蒸发表面积，加之沿途灌溉区域开发而导致的高盐度水排放，都导致了该河流的盐分逐渐上升。在具体的治理过程中，目标是将该河流中的含盐量降低到700 mg/L以下，这样才可以有效保障该河流流域之内的农田生长。

为达到这一治理目标，在此次治理中，建设了一座庞大的反渗透脱盐工厂，并以该工厂为主要的脱盐设施，来建立该河流河道系统的分流、枢纽以及疏导工程，将大量的河水引进这个脱盐工厂，并对该工厂的取水含盐量进行合理设计，借助于反渗透脱盐技术进行处理，在经过该工厂的处理之后，让水中的盐含量得以降低。具体处理情况如表1。

表1 具体处理情况

然后借助于水泥管道将治理好的水排放到该河流中，和未经过治理的河水进行混合，保障盐在水中的含量低于700 mg/L。

在该脱盐处理工厂中，反渗透装置的主要组件是醋酸纤维素卷式膜，它的制造商是美国著名的Fluid System以及Hydramanautics。在具体应用之前，首先采用预先试验的方法进行试验，其中主要有中空纤维膜试验以及卷式膜试验，同时也对电渗析进行了经济适用性的试验。

在该脱盐厂的高含盐量河水处理过程中，其中一个决定成败的关键性环节就是对进水进行预处理。在这个环节中，主要包含3个小的环节，其一是对悬浮物进行沉降处理，其二是对固体和液体进行接触反应处理，其三是对双介质进行过滤处理。

通过本次的处理，让该河流的含盐量达到了本次的治理目标，在每一年可以让大约4亿m3的水资源得到有效治理，进而让该地区的生态环境得到良好改善，同时也为该地区的农作物提供了更加有利的生长条件。

2.2 在井下贮水以及地下水良性循环治理中的应用

井下贮水又称为水资源的回收或者是井下储存，该方法是20世纪末发展起来的一种地下水环境的保护方法，通过该方法可以为地下水资源的有效利用提供足够的技术支撑，同时，该技术也具有良好的经济效益。这是因为，该技术实现了特殊蓄存技术以及先进膜处理技术的有机结合，通过这样的方式，不仅可以有效保障用水的安全性和可靠性，同时也可以保障水资源的持续开发和持续供应[2]。

通常情况下，未经处理的废水都是冬季里城市的重要剩余资源，而在这些废水的处理过程中，则可以应用到低压膜处理技术以及苦咸水反渗析技术，以此来实现高质量饮用水的生产，将这些水注入到贮水井中，将会进一步提升水资源井下储存的经济性。

早在二十世纪七八十年代，井下贮水技术以及回用技术就已经开始在很多国家得到了大量应用，尤其是英国、美国、澳大利亚等发达国家。到20世纪末期，仅美国的贮水点建设数量就已经达到了59个，这些贮水点大多被用作饮用水储存。在具体处理过程中，首先将水注入到贮水井中，然后对其进行预处理，或者是直接让废水从滤膜中经过，其主要的目的是避免贮水井内的多孔层被堵塞，一旦出现了堵塞问题，贮水井周围渗析能力就会大幅度降低，注水压头以及能耗也会随之增加。同时，在注水的过程中，也应该保障注入的水不可以和井内材料以及地下水出现化学反应。在对该方法进行经济性评估的过程中，一项最重要的评估指标就是回收效率，而随着该技术的应用和循环经验的不断增加，应用该技术所达到的废水回收效率也呈现出了明显的增加趋势，通过近年来的相关研究发现，其回收率都可达到100%。同时，通过研究发现，该技术对于生态环境功能的改善也有着非常大的帮助作用，如，通过短期蓄水以及长期蓄水，可以有效避免盐水入侵情况的发生，以此来保障生态环境的良性循环，避免高盐含量水对生态环境的不利影响。

2.3 在水体生物暴发和低压膜中的应用

随着近年来工业污染和交通运输污染问题的加重，环境污染问题也开始愈演愈烈，很多河流和湖泊水体都开始出现了富营养情况，细菌、隐孢子、微藻、病毒以及寄生虫等的生物爆发开始在很多江河湖泊出现，且对水体的污染呈现出越来越严重的发展趋势[3]。随着水体中有机碳总含量的不断上升，传统的水体处理技术所发挥的作用也开始越来越有限。

如，在某自来水厂所导致的河流污染治理过程中，通过活性炭和臭氧系统不仅不能将该自来水厂排放废水中的有机物去除，而且还导致了该自来水厂减产，根据计算，如果有机碳质量浓度在2 mg/L以上，该自来水厂就只能倒闭。在本次技术改造中，就将纳滤膜技术合理应用其中，以此来实现传统处理方法的良好改善。第一套膜处理系统的废水处理量是0.14×106 m3/d，主要应用的纳滤膜数量是9 120支，采用全自动化的形式进行操作，控制点可达1 000余个。在经过本次改造之后，一年时间里就改善了近80万户居民的正常饮水情况，很多的处理指标都得到了良好改善。第二套膜处理系统采用的是微滤膜，该滤膜材质属于聚丙烯中空纤维材质，装置是US Filter-Mencor形式的连续微滤系统，其具体的处理参数如表2。

表2 第二次改造中微滤膜的具体处理参数

通过该处理技术的应用，使得传统处理中的微生物和微粒处理效率得以显著提升。表3是传统活性炭臭氧处理系统和微滤系统的处理效果比较。

通过以上的比较分析可知，微滤膜处理技术比传统的活性炭臭氧处理技术有着更好的处理效果，且更具经济性。

3 结语

综上所述，将膜技术应用到生态环境的治理过程中，不仅可以有效满足当今的生态环境治理需求，提升治理效果，同时也可以让生态治理更具经济性。因此，在具体的生态治理过程中，一定要注重膜技术的合理应用。