1、探析动态膜分离技术在污水处理中的应用摘要：随着人们对自然环境及生活环境的重视程度越来越高，人们对工业废水处理的新技术也日益关注。为了使污水达到排到某一水体或再次使用水质的要求，就肯定要对其进行净化处理。本文就针对动态膜分离技术的应用，从动态膜分离技术原理、影响动态膜分离性能的因素以及动态膜分离技术在污水处理中的应用进行了简要的分析。 关键词：动态膜分离技术 污水处理 应用 中图分类号：U664.9+2 文献标识码：A 1 动态膜分离技术原理 1.1 动态膜的形成方式 动态膜作为一种分享技术，包含动态膜的载体及动态膜分离层本身。动态膜的载体指用来承载动态膜的大孔径材料，一般价格低廉、易得。常见的
2、有不锈钢丝网、普通筛网、工业滤布、筛绢等多孔材料和一些高分子材料，如烧结聚氯乙烯管等。动态膜分离层是动态膜分离技术的主体，指依附于于动态膜载体之上、执行分离功能的具有微滤或超滤性质的滤饼层或污泥层。它是通过错流过滤或死端过滤的方式将某种固体或胶体微粒沉淀在载体表面上形成的。动态膜根据其形成的方式分为两类：（1）预涂膜：分为使用悬浮液和胶体溶液两种； （2）原液形成膜：即将所处理的废液作为动态膜制备液来过滤制得。用于形成动态膜的粒子种类较多，有粘土类矿物、粉状活性炭（PAC） 、ZrO2、MnO2、聚乙烯醇（PVA）等。 1.2 动态膜成膜原理 在过滤初始阶段，粒径比基膜（膜裁体）孔径小的粒子渗
3、入到膜孔中，被膜截留或吸附，而粒径大于膜孔径的粒子则因物理、化学或机械作用累积在膜面，形成疏松的滤饼层或凝胶层。此时，小粒子仍可通过累积层到达基膜。随着过滤过程的进行，累积层不断增长，其孔隙率越来越小，小的粒子则被截留而无法通过该层进行膜孔。当颗粒在膜面所受水平推力大于其所受摩擦力时，粒子便不再沉积。动态膜则达到了稳定状态。 2 影响动态膜分离性能的因素 2.1 PH 的影响 PH 值主要对酸碱涂膜剂、有等电点的涂膜剂以及膜基质本身带电荷的动态膜产生影响，在不同的 PH 下，动态膜因所带电荷（正负性及荷电量等）的不同会表现出不同的性质。 例如现在商品化的动态膜：陶瓷膜主要以氧化锆和氧化铝为材料
4、，而氧化铝、氧化锆此类金属氧化物均具有等电点，PH 大于等电点则带正电，小于等电点则带负电，所静电理论，PH 的不同对涂膜过程及动态膜的处理效果影响颇大。 2.2 成膜物质浓度的影响 动态膜的形成需要涂膜液达到一定的浓度，浓度过低，则不易成膜，或成膜不均匀稳定。经研究表明氢氧化物浓度低时，不能较好的形成动态膜，而形成膜的悬浮液浓度要保持在 120g/L。 2.3 载体性质的影响 载体孔径的改变会使动态膜形成过程遵循不同过滤模型，载体的孔径也会影响在该载体形成的动态膜的性质。有研究认为膜载体表面越致密，所形成的动态膜也越致密且其分离性能也相对较好，不过出水通量会随之下降。然而有研究表明使用孔径大
5、的膜基质，通过调整操作条件仍可形成性能较好聚乙烯醇（PVA）动态膜，而且此动态膜的出水通量较高且截留分子质量范围较宽。 2.4 错流速度的影响 错流速度对出水通量的影响，不同研究者的结论不同。一般来说，随着错流流速的增加则动态膜的厚度会逐渐减小，使得出水通量增加且出水水质变差。动态膜的厚度主要是由错流所形成的剪切力和膜两侧的压力差共同决定。如果在形成过程中能找到一个平衡状态，则所形成的动态膜厚度适中，这样膜的出水通量才会足够大，运行时间足够长，从而使出水水质达到标准。 2.5 后处理条件的影响 对于一定的动态膜来说，有时候后处理地十分有必要的，相应的后处理使用预涂动态膜的性能得到明显的增强。例
6、如浸泡在 80纯净水中进行后处理 24h 后，PVA 膜的通量比未经后处理的膜高许多，而它们的蛋白质截留率仍相当高。这是由于在后处理时，起成孔作用的添加剂被更完全地分离出去，一些在交联反应中未交联的短链 PVA 分子，可以在热水浸泡过程中溶解入水里。另一方面，经 80的热水处理后，膜的蛋白质截留率维持不变，说明了 PVA 复合膜的稳定性。 3 动态膜分离技术在污水处理中的应用 3.1 含油污水处理中的应用 第一套用于油田采出水处理的大规模 RO 装置，建在加里福尼亚Bakers 油田附近的 Mt.Pose 废热电站。其水处理装置包括除油、澄清、过滤、RO 脱盐装置，用于电站锅炉给水。 这套处理
7、装置成功地将含盐 3000mg/L、硅 63mg/L、油 3.5mg/L、总有机碳(TOC)1623mg/L 的采出水，处理到锅炉用水水质。 采出的石油一般要经过洗油这一步。原油经水洗、相分离后，产生大量含油和盐的废水，且油含量较高，如果直接排掉就会造成原油的浪费和大量的废水，用 NF 膜可以将其分离成富油的水相和无油的盐水相。 采用硝酸纤维素或聚氟乙烯 NF 膜，在 0.7MPa 压力下，可将含油160mg/L 的废水处理到含油小于 21mg/L 的可排放废水，将富油的水相加入到新鲜的供水中重新进入洗油工序，既回收了原油，又节约了水的供应。采用 UF 膜及中空纤维膜对含油污水进行处理，效果也
8、很好。 膜生物反应器应用于石油化工含油污水处理，对 COD，BOD5，SS、浊度、石油类物质的去除率分别为76%98%，96%99%，74%99%，98%100%，87%，而且氨氮的脱除率达 90%以上，出水浊度低，水质稳定，易于回用。 3.2 含酚污水处理中的应用 采用 RO 膜处理含酚污水时，先将含酚污水浓缩，再进一步处理为无害物质回收。采用 NF 膜处理时，先用 ClO2 将酚氧化成酸，再中和成盐后，通过 NF 膜浓缩回收，透过液则做循环水使用。用 RO 或 NF 膜处理酚质量分数小于 5.0%的污水时，对酚的脱除率达 95%以上。 采用蓝-113B-煤油-NaOh 液膜体系对高浓度含酚
9、废水(浓度在 5%以上)进行二级处理，除酚效率可达 99%。用液膜技术处理油品碱洗所产生的含酚碱洗液，试验用碱洗液含酚 2004000mg/L，在乳液与废水的体积比为120，乳液复用一次的条件下，处理后废水中酚的浓度小于 30mg/L。对乳化液膜法提取苯酚的动力学也进行了研究。 3.3 合成纤维污水处理中的应用 聚酯纤维一般用强碱水解重整来提高纤维性能，水解后污水中含有一定的水解产物，可先用 UF 膜将悬浮固体和胶体除去，再将透过液酸化，经 NF 膜浓缩后重新用来生产聚酯纤维。 采用上流式厌氧生物膜工艺，处理 PET 聚酯生产高浓度污水的实际处理过程中，厌氧生物膜法抗冲击负荷能力较强，温度低于
10、 30仍有较高的去除率，进水 COD 为 500011000mg/L 时，出水 COD 为10002500mg/L。 用 UF 技术处理涤纶丝厂短丝油剂废水，生产装置经 10 个月运行，性能稳定，对油剂的截留率为 91%92%，通量为 1115L/(m2h)。处理后浓缩的油剂回用于再纺纤维上油，成品纤维性能良好。 3.5 含氨及胺的污水处理中的应用 在氨肥、合成纤维、炼油等石油化工行业的生产过程中，会产生大量含氨废水。利用疏水性聚丙烯中空纤维膜处理含氨污水，氨的脱除率可达 90%，革除了水洗工序，实现了氨的零排放，并使氨得到了很好地回收。采用 MF 膜实现的膜基气体吸收过程处理石油化工含氨污水
11、，对氨的脱除率也可以达到 90%以上，MF 膜生物反应器可将水中的 COD，BOD，SS降低 90%99%。据称，有可能导致化肥生产流程的某些变革，这一技术已经产业化。 生产催化剂时，会排放大量含 0.8%1.5%高浓度季胺盐的污水，先用弱酸性离子交换树脂吸附污水中的胺，再用 NF 膜处理，回收有用物质，处理后的水可以重新使用。 结束语：综上所述，动态膜分离技术在我国污水处理中得到了越来越广泛的应用。虽然动态膜的运用才刚刚开始，其研究还不是特别成熟，但已经能看到动态膜本身的优异特性及其在水处理工艺中所占有的优势，动态膜是未来水处理的潮流方向。 参考文献： 1 王华 刘艳飞 彭东明 王福东 鲁曼霞 膜分离技术的研究进展及应用展望 应用化工 2013（03） 2 魏刚 李日强 膜技术在城市污水回用中的应用 山西科技 2013（03）
