膜法水处理技术在生活污水处理中的应用研究

徐雁金

（苏州工业园区高端制造与国际贸易区应急与环境执法大队，江苏 苏州 215000）

随着时代的发展，环境治理、节能减排成为各界关注的问题，水资源为人类生产、生活中不可缺少的基础资源，膜法水处理技术在生活污水处理中的有效应用可提高水处理效果，由于生活污水与其他污水存在较大差异，且在处理过程中存在较大困难，因此相关工作人员应重视膜法水处理技术的应用。本文就膜法水处理技术的有效应用进行了研究，以期为相关工作人员带来启发。

1 膜法水处理技术概述

膜法水处理技术简单来说就是以去除污染物、深度脱盐为目的，通过组合不同膜工艺进行污水处理的一种技术［1］。该技术做到了膜技术与生物技术的有机融合，可控制水体中的有机污染物和无机污染物，并取得理想的水体净化效果。就目前情况而言，膜法水处理技术包括预处理、膜处理、后处理三个部分。预处理的主要目的是去除水体中可对膜造成堵塞的悬浮物，并调整各项参数，从而为后续工作提供便利；膜处理的主要目的为分离、截留水体中的无机物、有机物，并对有机物进行分解、降解；后处理的主要目的为提高水质，包括消毒、杀菌等环节。常见的膜法水处理技术有反渗透技术、超滤分离技术、纳滤分离技术、电渗析技术、微孔过滤技术等。

1.1 反渗透技术

反渗透技术相对常见，其原理是借助压力差充当推动力，使污水溶剂与体系相分离。在运用这一技术时，相关工作人员需在膜的一侧施加一定压力，在施加的压力远超于初始渗透压时，溶剂便会行逆渗透。因膜的特性之一为选择透过性，所以膜的两侧会发生一定变化，且二者之间有着巨大差异。即压力较低的膜可获得渗透液，压力较高的膜会获得浓缩液。

1.2 超滤 分离技术

超滤分离技术的原理是对反渗透处理后的水进行二次施压，使超滤膜分离，使得溶液体系中的小分子物质、无机物离子通过孔径更小的超滤膜，大分子物质处于超滤膜的另一侧。该技术可进一步提升水资源的处理效果和纯净度［2］。

1.3 纳滤分离技术

纳滤分离技术与上述两种技术一样，都是借助压力分离溶液污染物的技术，通常情况下，运用这一技术进行污水处理时，需将施加的压力控制在0.5～1.0 MPa。由于这一技术所针对的是离子，所以与上述两种技术相比，其分离效果更加明显。

1.4 电渗析技术

电渗析技术的原理为借助外加电场迁移污水中的离子，使得污水中的有害物质得到净化、处理，能够真正提升处理效果。通常情况下，在利用电解析技术进行污水处理时，通常会运用离子交换技术，其可借助外加电场的作用使体系中的阴阳离子实现定向移动。

1.5 微孔过滤技术

微孔过滤技术可做到水体、气体中的颗粒物、污染物的有效分离。但在运用这一技术处理污水时，需对压力标准、微孔过滤孔径等参数进行有效调整，以免影响处理效果。

2 生活污水的特点、组成及处理难点

生活污水简单来说就是人们生活中排出的废水，其包含的污染物有蛋白质、脂肪、尿素、碳水化合物等有机物和寄生虫卵、肠道传染病毒等大量病原微生物［3］。因为生活污水中的有机物存在不稳定性，所以很容易出现腐化现象，并产生恶臭；同时，细菌及病原体会吸收生活污水中的有机物的营养，实现大量繁殖，从而引起各种传染病。因此，做好生活污水处理至关重要。

生活污水的处理难点首先是人口增加使得生活污水排放量不断提升，加剧了水体污染的严重程度。其次，生活污水与其他污水存在较大差异，具有较多难以分解的污染物成分，所以一般的污水处理技术无法达到理想的水处理效果，缺乏科学可行的处理技术。另外，水资源为不可再生能源，且在人们的生活中发挥着至关重要的作用，为满足人们的用水需求，国家提出中水回用策略。而想要配合中水回用，就需要不断提高出水质量，充分提升水资源的利用率。相关工作人员需积极探索全新的技术手段，确保生活污水处理达到理想效果。

3 膜法水处理技术在生活污水处理中的应用优势

在生活污水处理中应用膜法水处理技术的优势主要体现在以下三点。

3.1 解决了二次污染问题

以往采用的水处理技术多属于化学技术，其可与水体中的其他物质产生化学反应，导致水体出现二次污染［4］。而膜法水处理技术有效解决了这一问题，提高了水体净化效率。

3.2 操作方便快捷

复杂的处理流程对于相关工作人员而言是一种挑战，需花费大量时间学习、记忆相关内容，以免出现差错，导致水处理效果与理想目标存在较大差异。而膜法水处理技术的操作过程相对方便、快捷，所以可以避免很多问题。

3.3 安全性及经济性更好

膜法水处理技术的应用过程不存在设备安全隐患问题，且不会产生有害物质，具有较高的安全性。同时，在进行生活污水处理时，该技术不需要花费太多资金购买设备、仪器，所以其成本较低，经济性较好。

4 膜法水处理技术在生活污水处理中的应用

4.1 反渗透技术的应用

生活污水处理的根本目的是借助先进技术手段对污水中的污染物进行清理，使其可满足使用要求。反渗透技术可借助压力差充当推动力，使污水溶剂与体系相分离，达到理想的生活污水处理效果［5］。同时，这种技术具有较强的适配性，既可用于普通生活污水的处理也可用于高盐度污水的处理。但是在运用这一技术进行生活污水处理时需要注意一点，即纯净水较废水的化学反应强，所以很容易出现纯净水向废水侧渗透的问题，因此在二者保持固定不变的液面差时，意味着处理结束。

4.2 超滤技术的应用

超滤技术在生活污水处理中的应用是为了处理、清除大分子物质。这一技术并不需要太多外力作用，所需能源量较少，处理效果相对较好。但在使用这一技术时，需派遣技术人员护理所产生的膜，以免出现因膜护理效果不好、膜护理频次不够等问题造成的处理工作质量不高现象。通常情况下，技术人员需要每天对膜进行护理。

4.3 电渗析技术的应用

电渗析技术可以对污水中的木质素进行有效处理。木质素通常存在于制浆造纸产生的污水中，其特点为胶体性较高，很难进行清理，且会使水资源质量受到影响，所以需要相关工作人员采用电渗析技术进行处理［6］。该技术原理是借助外加电场使木质素通过阳膜，从而分离、去除木质素。此外，在获得木质素后，相关工作人员可结合实际情况进行二次利用。

4.4 微孔过滤技术的应用

微孔过滤技术与其他技术相比，在生活污水处理中的使用频次较高。微孔陶瓷为微孔过滤技术的重要材料，其可对胶体进行吸附、拦截，可拦截、过滤污染物上的各种病毒、病菌［7］。同时，因其具有较强的耐酸性，所以使用周期、使用寿命相对较长，这种材料的使用可降低对水资源和环境的污染，达到较好的环保效果。目前，微孔过滤技术通常被应用于生活污水及含油废水的处理中。

5 膜法水处理技术的应用案例

5.1 案例概述

某省水污染现象普遍存在，且总体呈上升趋势。出现这一情况的根本原因有二，一为工业废水、生活污水随意排放，二为水污染导致可利用水资源减少。本文对该省某污水处理厂的生活污水处理效果进行研究，旨在为膜法水处理技术的应用提供理论依据，并希望以此提升生活污水处理效果。

该污水处理厂二级处理出水检测SS为6～8 mg/L、BOD为2.4～4.6 mg/L、COD为12～18 mg/L。研究根据相关数据选择处理组合工艺为微滤/纳滤、微滤/反渗透、超滤/纳滤、超滤/反渗透，并对污水厂的生活污水处理效果进行检测和比较。

5.2 实验方法与装置

实验探究需在污水处理厂内进行，处理顺序为：先进行微滤或超滤处理，然后再进行反渗透或纳滤处理，最后对水质进行检测和分析。

实验可共用微滤装置与超滤装置，但在进行微滤处理时，需在装置上加装空气压缩机，以此达到利用气水反冲洗的目的。通常情况下，微滤装置和超滤装置的主要系统包括计量泵、计量箱、过滤器、产水箱、反冲洗药剂自动添加系统等。

实验可共用纳滤装置和反渗透装置，且为了提升污水处理效果、产水率，采用三个膜元件，两个膜元件用来过滤原水，一个膜元件用来过滤经过过滤之后的水，且在实验过程中，需确保其长期处于串联状态。该装置的主要系统包括高压泵、增压泵、计量泵、计量箱等。

5.3 结果分析

在对生活污水处理效果进行分析时，本研究采用了重铬酸钾法、水样稀释法、重量法。

5.3.1 基于重铬酸钾法的检测对比情况

应用微滤/反渗透、超滤/纳滤技术进行生活污水处理时，COD的去除率为17.7%；应用微滤/反渗透、超滤/反渗透进行生活污水处理时，COD的去除率为21%～38.7%。后者的应用效果明显优于前者。

5.3.2 基于水样稀释法的检测对比情况

应用微滤/反渗透、超滤/纳滤技术进行生活污水处理时，BOD的去除率为12.4%；应用微滤/反渗透、超滤/反渗透进行生活污水处理时，BOD的去除率为50.5%～55.7%。后者的应用效果明显优于前者。

5.3.3 基于重量法的检测对比情况

基于重量法的检测对比情况与5.3.1、5.3.2两种情况一致。

由此可见，有效应用微滤/反渗透、超滤/反渗透技术，可有效去除生活污水中的COD、BOD等有害物质。

本研究通过分析发现：微滤技术可缩小过滤压差，可为后续反渗透技术的有效应用提供保障，从而为出水水质提供保障；利用超滤技术进行预处理有利于提高纳滤的膜的通量，并为水质提供保障。

5.4 电耗分析

电耗费用包括但不限于电费、膜清洗药剂费用、保安过滤器棉芯费用。微滤/反渗透技术的应用产生2.23 kW·h/m²的耗电量；超滤/纳滤技术的应用产生1.45 kW·h/m²的耗电量；微滤/纳滤技术的应用产生1.87 kW·h/m²的耗电量；超滤/反渗透的应用产生1.822.23 kW·h/m²的耗电量。

微滤/反渗透技术的耗电量较高是因为微滤膜发生严重的堵塞现象，无形中增加了耗电量；微滤反冲洗需依托于空气压缩机，而空气压缩机的运行需要耗电。

5.5 产水率分析

微滤/反渗透技术的产水率为28.55%；超滤/纳滤技术的产水率为40.25%；微滤/纳滤技术的产水率为28.33%；超滤/反渗透技术的产水率为40.56%。

由上述内容可知，含有微滤的两种反渗透膜组合工艺和含有超滤的两种反渗透膜组合工艺的产水率接近，且含有超滤的两个膜组合工艺的产水率远高于含有微滤的两个膜组合工艺的产水率。而出现这种情况的原因为微滤膜出现了严重堵塞，产水率与前一级膜的通量成正比。

6 提升膜法水处理技术应用效果的方法

6.1 培育专业人才

虽然膜法水处理技术与其他技术相比，操作相对简便，但是想要提高膜法水处理技术的应用效果，相关单位仍需要重视对专业人才的培养。

6.1.1 定期开展培训工作

相关单位需明确专业人才在膜法水处理技术的应用方面发挥怎样的作用，并积极成立培训部门，引入有一定研究背景的专家、学者或有丰富应用经验的工作人员为培训师，根据相关工作人员的工作情况定期开展培训工作。

6.1.2 开展相关讲座

开展讲座活动可使相关工作人员与时俱进，接触新的理念、技能，所以相关单位可邀请专家、学者到单位开展讲座活动，使相关工作人员及时转变观念，并加深对膜法水处理技术的理解。

6.1.3 为相关工作人员提供外出学习的机会

受某些因素的影响，各地在膜法水处理技术的应用方面存在较大差异，因此，相关单位可以与已经应用膜法水处理技术进行生活污水处理的地区和单位取得联系，尽可能地为本单位工作人员争取外出学习的机会。

6.2 制定相关制度

很多工作人员会因膜法水处理技术的使用较为简单，而出现不重视或忽略某些环节的问题，导致膜法水处理技术的应用效果不太理想。所以，相关单位需制定科学可行的制度，通过制度约束相关工作人员的行为，制度内容应涉及技术应用的禁忌、技术应用过程中应注意的问题等。同时，相关单位可建立奖惩制度，通过精神、物质方面的奖惩机制激活相关人员的工作积极性、主动性，并使其参与到互相监督的过程中。

6.3 引入工艺辅助系统

适当引入工艺辅助系统可提高生活污水处理效果。比如，相关单位可引入氧化剂加药装置，此装置具有避免超滤膜附着细菌及微生物等优势，可提高水质；又如引入还原剂装置，利用其保护反渗透膜；此外，相关工作人员还需引入化学清洗装置，有效清理超滤装置与反渗透装置，避免其后续使用效果受到影响。

6.4 提升管理效果

首先，相关部门需对当前膜法水处理技术的应用进行观察，了解工作人员在应用膜法水处理技术进行生活污水处理时存在怎样的问题，且哪些人为因素对生活污水处理效果造成了不良影响；其次，相关部门可以此为依据制定管理策略，通过各层向下管理提高管理效果，为膜法水处理技术的有效应用提供保障；在进行管理时，可依据管理效果适当调整管理策略，以增强实效性；同时，还可为每个相关工作人员分配任务、职责，使其明确自己在工作中需将重点放在哪里。

6.5 规范技术流程

规范膜法水处理技术流程可使相关工作人员明确哪一步该做什么、做到什么程度，从而最大限度地提升膜法水处理技术的应用效果。因此，相关单位需结合实际情况编制适合的膜法水处理技术流程，使相关工作人员做到心中有数。

7 结语

综上所述，由于膜法水处理技术做到了生物技术与膜技术的有机结合，可在提高生活污水处理效果的同时减少二次污染，所以相关企业和部门在实践中应围绕该技术的应用培育专业人才、制定相关制度、引入工艺辅助系统、提高管理效果、规范膜法水处理技术流程，以更好地发挥膜法水处理技术的优势，做好生活污水处理工作。