膜分離技術(shù)一直以來(lái)是污水處理領(lǐng)域發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一，通過(guò)膜的隔離作用，可實(shí)現(xiàn)污水凈化、海水淡化和飲用水純化等。其基本原理是在外力作用下，以反滲透的方式對(duì)水分子進(jìn)行分離，而膠體、顆粒、污染物不能透過(guò)分離膜，從而達(dá)到提高水質(zhì)的目的。與傳統(tǒng)的生化工藝相比，膜分離技術(shù)具有處理效率高，占地面積小、投資少、能耗低、操作維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)，是水處理市場(chǎng)旗艦般的技術(shù)工藝。
1 膜技術(shù)的種類及特點(diǎn)
膜材料是指天然或經(jīng)人工制備的具有選擇透過(guò)性能的薄膜，主要用于對(duì)多組分液體或氣體進(jìn)行分離、分級(jí)、提純或富集。根據(jù)膜過(guò)濾孔徑，可劃分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。反滲透成為海水淡化、超純水制備的優(yōu)先技術(shù);納濾也稱為低壓反滲透，常用于水的軟化;超濾和微濾屬于低壓膜處理。根據(jù)膜形狀，可劃分為平板膜、管式膜、卷式膜和中空纖維膜。中空纖維膜在水處理應(yīng)用領(lǐng)域使用廣泛;管式膜則可用于高固相含量、垃圾滲濾液等液體分離;平板膜近年在水處理應(yīng)用中異軍突起，如應(yīng)用于膜生物反應(yīng)器(MBR)。
根據(jù)膜材質(zhì)劃分，分為無(wú)機(jī)膜和有機(jī)膜。有機(jī)膜一般由高分子材料加工制備而成，而無(wú)機(jī)膜具有耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等諸多有機(jī)高分子膜材料所不具備的性能，擁有廣闊的應(yīng)用前景。
2 新型膜技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
近年來(lái)，在污水處理領(lǐng)域平板陶瓷膜異軍突起，本文將重點(diǎn)介紹該新型膜處理技術(shù)。
2.1 平板陶瓷膜的技術(shù)特點(diǎn)
在污水處理應(yīng)用領(lǐng)域，平板陶瓷膜具有化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、耐高溫、抗微生物能力強(qiáng)、分離精度高、機(jī)械強(qiáng)度高、易再生、使用壽命長(zhǎng)等有機(jī)膜無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 1。尤其將其應(yīng)用于MBR 工藝，在村鎮(zhèn)污水治理、傳統(tǒng)工藝升級(jí)改造、廢水再生、應(yīng)急飲水方面得到廣泛應(yīng)用。
2.2 平板陶瓷膜的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
(1)溫度適用范圍廣：在正常條件下，陶瓷膜組件和膜裝置可以在 800℃以下的工作環(huán)境中穩(wěn)定使用，因此陶瓷膜更適用于高溫高粘度的特殊廢水。一些不適合化學(xué)清洗的液體可以進(jìn)行蒸汽滅菌。
(2)化學(xué)穩(wěn)定性好 ：在處理強(qiáng)酸強(qiáng)堿物料時(shí)，化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良尤為重要，陶瓷膜耐有機(jī)溶劑的侵蝕，且抗微生物降解能
力強(qiáng)，清洗可直接使用熱堿或酸，并且能夠在此類高溫環(huán)境中穩(wěn)定使用。
(3)力學(xué)性能優(yōu)良：陶瓷膜的耐受力一般在 3MPa 左右，一般水處理壓力下不變形，且耐高速?zèng)_刷、摩擦，便于反沖洗，故對(duì)物料的前處理要求較低，對(duì)高含固量、高黏度、含硬性顆粒的復(fù)雜流體物料的分離效果更佳。
(4)耐污染能力強(qiáng)：由于無(wú)機(jī)材料具有較強(qiáng)極性，故平板陶瓷膜在處理含有油類、蛋白等非極性污染物時(shí)，對(duì)膜表面與膜孔內(nèi)部的粘附作用較小，從而陶瓷膜流量衰減速度慢，當(dāng)堵塞程度較高時(shí)流量值也不會(huì)太低。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
(5)使用周期長(zhǎng)：陶瓷膜元件使用壽命長(zhǎng)達(dá)有機(jī)高分子膜的 3~5 倍，因此后期更換與維護(hù)成本與有機(jī)膜相比大大降低。
3 膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用
隨著平板陶瓷膜技術(shù)的認(rèn)可和接受，工程應(yīng)用案例不斷增加，從而使平板陶瓷膜得到了快速發(fā)展。但陶瓷膜技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展歷程相對(duì)較短，以陶瓷膜為核心的膜分離工藝在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用還不普遍，尤其在污水處理領(lǐng)域，更鮮有報(bào)道。水處理作為平板陶瓷膜的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，目前技術(shù)已相對(duì)成熟且占比較低，未來(lái)在水處理市場(chǎng)的份額有望提升。以膜生物反應(yīng)器 MBR 為例，MBR 平板陶瓷膜的運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表 2。
3.1 北京某村鎮(zhèn)污水處理項(xiàng)目利用平板陶瓷膜分離技術(shù)
平板陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用于北京某村鎮(zhèn)污水處理項(xiàng)目，該項(xiàng)目地處北京郊區(qū)，處理規(guī)模 100t/d，主要收集處理周邊幾個(gè)行政村的生活污水，處理工藝采用“AO+ 平板陶瓷膜 MBR 生物反應(yīng)器”工藝，主要設(shè)備包括格柵、調(diào)節(jié)池、平板陶瓷膜 MBR生物反應(yīng)器及配套管線。
本項(xiàng)目進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表 3，出水水質(zhì)符合北京市地標(biāo)《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11-307-2013)新建污水處理站排放限值標(biāo)準(zhǔn)中 A 排放限值。經(jīng)第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目污水處理出水年平均值 CODCr 18.95 mg/L、SS 4.62mg/L、 NH3-N 1.04mg/L、BOD5 3.51mg/L、TP 0.27m/L、TN6.96 mg/L，系統(tǒng)出水水質(zhì)完全符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.2 河北某提標(biāo)改造污水處理項(xiàng)目利用平板陶瓷膜分離技術(shù)
河北某污水處理廠升級(jí)改造工程應(yīng)用平板陶瓷膜分離技術(shù)，該項(xiàng)目占地 20000m2，處理規(guī)模為 2 萬(wàn)t/d，主要收集處理某園區(qū)工業(yè)廢水和生活污水。污水處理廠升級(jí)改造工程項(xiàng)目主要對(duì)原有污水系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，采用“A2O+ 平板陶瓷膜”，主要設(shè)備包括格柵、沉砂池、厭氧池、缺氧池、好氧池及配套泵、閥門(mén)、管線、電氣設(shè)備等。
本項(xiàng)目進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表 4，污水處理廠采用新型納米陶瓷膜污水處理技術(shù)處理后水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(》GB18918-2002)一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目污水處理出水年平均值CODCr 20.15mg/L、SS7.33mg/L、NH3-N 1.54mg/L、BOD5 3.44mg/L、TP 0.33m/L、TN 7.46mg/L，系統(tǒng)出水水質(zhì)完全符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
4 展望
平板陶瓷膜在污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用才剛剛起步，繼續(xù)提升平板陶瓷膜的優(yōu)勢(shì)，勢(shì)必大有前途，未來(lái)陶瓷膜在污水處理領(lǐng)域的發(fā)展還包括：①陶瓷膜與先進(jìn)的污水處理技術(shù)耦合，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的陶瓷膜污水處理技術(shù) ;②積極開(kāi)拓陶瓷膜在海水淡化、高鹽廢水、含油污水處理及飲用水處理等方面的應(yīng)用;③大力開(kāi)發(fā)陶瓷膜集成化、標(biāo)準(zhǔn)化污水處理系統(tǒng)，推廣陶瓷膜污水處理的應(yīng)用。(來(lái)源：衢州市清泰環(huán)境工程有限公司)
