膜技术在水处理中的应用与研究发展

樊荣

摘要：随着时代的发展，环境严重恶化，地球上可供给人类饮用的淡水资源已经越来越少。传统水处理技术不仅存在巨大的漏洞而且传统水处理技术产量的效率远远不能达到人类的需求。为了解决人类的水资源紧缺问题，水处理技术成了当今世界的一大重要研究课题。而膜技术的应用使传统水处理技术发生了一场新的革命，有效的缓解了人类用水的紧张。膜技术是模拟生物膜的、利用生物膜对不同物质的渗透性来过滤掉有害的杂质的一种技术。科学家们已经把这种技术应用到了生产生活中，如化工厂工业污水的处理、饮用水的过滤、城市污水处理等。

关键词：水资源；膜技术；水处理

水是生命之源，是我们人类安身立命之根本，然而随着时代的高速发展，水资源的紧缺阻碍了我们的生存发展。传统水处理方式采用物理化学处理方法：利用物理试剂的吸附作用对水采取简单的杂质处理，然后通过添加化学试剂；利用化学试剂与水中的物质发生置换反应，过滤出去有害物质留下含有健康物质的水供人类饮用。但由于时代的发展与科学技术的不断进步，人们逐渐发现传统水处理方式存在很多的弊端，处理过的水中依旧含有许多的有害物质，不利于身心健康的同时阻碍了人类的发展，于是膜处理技术就应运而生。对此，本文主要介绍传统水处理技术，膜技术的发展，膜技术的水处理原理以及应用等，希望能够对我国的水资源管理事业提供帮助。

1传统水处理技术

随着我国社会的不断进步，我国的水资源出现了紧缺以及严重的水质问题。工业的大力发展使得我国水资源受到了严重的污染，但我国许多地方依旧采取传统的水处理工艺：混凝—沉淀—过滤—消毒。传统的水处理方式是从肉眼可见的方面处理掉了水中可见的胶质、悬浮物、细菌等物质，然后通过加入混凝剂，使水中的杂质通过聚合形成沉淀在进行分离，最后在通过过滤和消毒去掉水中的有害杂质的一种技术。这种水处理方式在人们发现水中含有三氯甲烷以来就引起了人们的恐慌——水中的部分有机物会损害人体的健康。除此之外，不严格的水处理技术在一方面也存在着严重的安全隐患。如：水处理介质加入的量会影响饮用水的质量与安全；传统过滤装置中存在的漏洞导致过滤不完全，水中依旧附着很多杂质，长期使用将对人的健康产生一定程度上的影响。

2膜技术的发展

膜是自然界中一种普遍存在的物质，广泛的存在于生物体内。膜以其高效性和智能性被科学家发现与研究，逐渐形成了膜技术。目前，已经广泛的应用到了工业、食品、医疗等相关领域。上个世纪50年代，科学家对生物膜进行了理论研究，发明了生物膜技术。60年代到70年代，膜技术在工业上取得应用与发展。至80年代进行了深化改革，对膜的技术得到了进一步的发展与研究，产生了新型的人造膜及膜技术。虽然我国膜技术发展相比于西方国家较为落后，但经过50多年的发展，我国膜产业已经进入高速发展时期。创建了多个膜技术工程，我国膜产业已经上升到400多亿美元。其中有低污染膜、超低压膜、带正电荷的反渗透膜、耐高温、食品级、卫生级反渗透膜等被相继应用到水处理、污水回流、食品及医疗等各个领域。

3膜技术处理水的原理

膜技术是模拟生物细胞膜产生的，模拟细胞两侧不同的活性物质对所需处理物质进行渗透过滤，从而达到净水的目的。相比较于传统的加入化学试剂进行过滤后在进行生化处理，膜由具有选择性分离的材料制成，利用膜对不同物质的渗透性进行不同物质的的分离、纯化与浓缩，一次性到位，节约了大量的时间与制备成本。目前水处理中应用最多的是板式框—中空纤维膜组件。它利用膜的生化反应对水进行过滤，将膜置于废水中，膜把杂质隔绝在外，把净水存于膜内。由于有机物和营养物质比传统的化学物质处理性能强、更高效、消毒性能强所以固体物质能够完全去除并且所需器械占地面积小。在物理上膜技术的作用等同于筛子，利用的是分子之间的大小来隔绝杂质；化学上膜技术通过化学物质来改变分子的扩散速率，进而来进行隔绝杂质，其作用类似于生物细胞膜上的蛋白酶。

4膜技术处理水的应用

4.1膜技术处理工业污水

随着工业的快速发展，重金属废水的排放远远超标。重金属排放在河水中使水中的生物体发生了富集，对生态环境造成了严重的威胁。而膜技术的应用不仅对重金属物质进行了有效的分离而且还能回收重金属物质，对其进行二次利用，既避免了浪费又保护了环境。除此之外，工业污水主要用电渗析法、反渗透法、渗透蒸发法来进行水的处理。分别可以对水中赤泥碱性物质、无机物、有机物、微生物、剧毒物和致癌物进行处理。消除了传统水处理中处理不干净的弊端。

4.2膜技术处理饮用水

随着环境的污染，饮用水的安全成了广大人民群众所关注的问题，因为饮用水的安全直接关系着人们的身体健康。随着科技的进步，膜技术被应用到饮用水的处理当中。其中NF膜的应用最广泛。常规的处理对水中杂质的去除率不高，而NF膜则可以解决这个问题。NF膜能较好的出去原水中的细菌、AOC、挥发性有机物（VOCs）、邻苯二甲酸酯类（PAEs）、内分泌干扰物（EDCs）及其他痕量有机污染物等，并选择性地保留有利于人体健康的物质，确保饮用水的生物稳定性和安全性。

4.3膜技术处理城市污水

水是人类发展和生活的必需物质，人类对水的需求也随着发展与日俱增，水资源短缺问题已经上升为国家问题。为了解决用水紧张，国家号召水的再生与回用，加大力度开发城市污水回收技术。而膜技术则解决了这个问题，让再生的水应用于农业、工业等，减少了自来水的需求和供水的负担。采用“预处理—压力式超滤—反渗透”的工艺，将城市污水置于双模装置内，先进行简单的预处理，然后通过添加大量的杀菌剂及其他化学物质减少水中的悬浮物和沉淀物，最后通入超滤反渗透系统的多个水箱中，利用其系统对其进行脱盐处理，生成最终的成品。这种发明简化了整个污水处理的工艺流程、提高了污水处理的效率、降低了成本、提高了城市污水的利用率。

结束语：

水是人赖以生存之根本，然而随着环境的恶化，淡水资源已经越来越少。我们急需突破瓶颈，寻求新的变革。膜技术的产生与应用正是重大的转变。从自然界中寻找的膜技术，绝大部分的保留了生物膜的高效性能，再结合高新科技，真正解决了水资源污染和匮乏的现象，改变了传统水处理的弊端问题。膜技术是利用“膜”研发的一种技术。除此之外，人们利用生物膜的延展性，变成了适用于建筑使用的膜材料，与传统材料相比，增加了其韧性和寿命。膜技术的出现改变了传统的水处理技术，然而并不完善，依旧存在瑕疵和成本问题。除此之外，利用膜的性能，把膜技术应用到食品、医疗等领域。相信随着时间的推移，膜技术的研发将进入新的阶段，使用成本将降低，也将被广泛应用。

参考文献：

[1]邹立志.膜法水处理技术在生活污水深度处理中的应用[J].中国战略新兴产业，2018（28）：166.

[2]刘云芳.水处理膜技术发展现状及趋势[J].资源节约与环保，2018（11）：111+115.

[3]李晓辉，张利辉，郭茹辉，刘振法.膜法水处理技术在工业污水回用中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2017，37（20）：154-155+157.

[4]刘云芳.水处理膜技术发展现状及趋势[J].资源节约与环保，2018（11）：111+115.

[5]王迪迪.城镇污泥样品的制备及前处理技术研究现状[J].山东化工，2019（02）：208-209.

[6]磁生化效应水处理技术的应用研究概况[J].韦学玉，刘志刚，徐晓平.市政技术.2016（06）