膜分離技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域-應(yīng)用

1、膜分離技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域-應(yīng)用            摘要：自產(chǎn)業(yè)革命以來，以西方各國為主體的發(fā)達(dá)國家顯著加快了工業(yè)化的速度。其結(jié)果帶來了生活上的舒適與便利，但同時也引起了自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞，地球溫度升高、臭氧層被破壞、廢棄物的激增等等都是明顯的實例。1992年在巴西舉行的世界環(huán)境首腦會議及通過的里約熱內(nèi)盧宣言表明了人類對環(huán)境保護(hù)的重視。作為具體行動，世界各國正大力推廣國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO14000系列的企業(yè)環(huán)境管理認(rèn)證體系。歸根結(jié)底，環(huán)境污染是由于人類在活動時排出的各種物

2、質(zhì)的質(zhì)和量超過自然界的自凈能力而產(chǎn)生的。因此，環(huán)境保護(hù)的最佳方法在于將排出的物質(zhì)回收并再利用，或恢得到自然界原有的存在形態(tài)。實際實施時，除生物、化學(xué)處理外，常采用減少容積，稀釋降濃等物理方法。不言而喻，目前仍存在大量的現(xiàn)實問題亟待解決。  關(guān)鍵詞：膜分離 環(huán)保 自產(chǎn)業(yè)革命以來，以西方各國為主體的發(fā)達(dá)國家顯著加快了工業(yè)化的速度。其結(jié)果帶來了生活上的舒適與便利，但同時也引起了自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞，地球溫度升高、臭氧層被破壞、廢棄物的激增等等都是明顯的實例。1992年在巴西舉行的世界環(huán)境首腦會議及通過的里約熱內(nèi)盧宣言表明了人類對環(huán)境保護(hù)的重視。作為具體行動，世界各國正大力推廣國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制

3、定的ISO14000系列的企業(yè)環(huán)境管理認(rèn)證體系。歸根結(jié)底，環(huán)境污染是由于人類在活動時排出的各種物質(zhì)的質(zhì)和量超過自然界的自凈能力而產(chǎn)生的。因此，環(huán)境保護(hù)的最佳方法在于將排出的物質(zhì)回收并再利用，或恢得到自然界原有的存在形態(tài)。實際實施時，除生物、化學(xué)處理外，常采用減少容積，稀釋降濃等物理方法。不言而喻，目前仍存在大量的現(xiàn)實問題亟待解決。眾所周知，膜分離技術(shù)是物質(zhì)分離技術(shù)中的一個單元操作。膜分離法的最大特點是驅(qū)動力主要為壓力，不伴隨需要大量熱能的變化。因而有節(jié)能、可連續(xù)操作、便于自動化等優(yōu)點，本文將介紹一些適用于環(huán)保領(lǐng)域的膜技術(shù)應(yīng)用實例。1. 環(huán)境保護(hù)和膜的適用用途環(huán)保的一個十分重要的內(nèi)容就是廢物（固

4、體）、廢液（液體）及廢氣（氣體）處理，即將三廢物再利用，減少向周圍環(huán)境排出的數(shù)量或?qū)⑴欧盼锏挠泻ξ镔|(zhì)經(jīng)過分離、無害化處理后排放。表1中給出了典型的三廢物質(zhì)及膜分離技術(shù)的適用范圍。從表1中可以看出，因膜技術(shù)的處理對象為流體，故主要適用于廢水、廢液及廢氣的處理。圖1給出了分離膜的分類。根據(jù)待分離物質(zhì)的大小，依次可使用微濾、超濾、納濾、反滲透及氣體分離膜。需要說明的是，膜分離只具有物質(zhì)分離的功能，若構(gòu)成一個完整的環(huán)保處理系統(tǒng)，常常需要與其它處理技術(shù)組合使用。表1 廢棄物形態(tài)及膜分離技術(shù)的適用性廢棄物形態(tài)廢棄物種類膜的可適用性固體廢物紙張塑料金屬不適用液體廢水懸濁物微濾膜（MF）超濾膜（UF）溶解性成

5、分（三鹵甲烷、農(nóng)藥等）超濾膜（UF）納濾膜（NF）反滲透膜（RO）廢液各種化學(xué)溶劑納濾膜（NF）反滲透膜（RO）氣體廢氣有機(jī)蒸汽氟利昂硫化物二氧化碳?xì)怏w分離膜圖1 分離膜的分類根據(jù)排放物質(zhì)的成分的不同，處理方式有所差異，但一般是將膜技術(shù)與絮凝劑沉降、加壓浮選和生物處理等技術(shù)配合起來使用。絮凝沉降時需根據(jù)水質(zhì)的變化控制絮凝劑的投入量。生物處理時的處理效果常受溫度、濃度等因素的影響，水質(zhì)較難保持穩(wěn)定。膜分離法作為不受水質(zhì)變動影響，且可去除可溶解成分的下水高度處理法已逐漸進(jìn)入實用化階段。日本第一套使用反滲透膜技術(shù)的大型實驗裝置于1993年-1995年在日本千葉縣花見川下水處理場完成了實際運轉(zhuǎn)實驗。該

6、裝置的處理流程如圖2所示。該系統(tǒng)處理前后的水質(zhì)分析結(jié)果如表3所示。反滲透膜產(chǎn)出水（210m3/日）的水質(zhì)達(dá)到了自來水標(biāo)準(zhǔn)。反滲透裝置實現(xiàn)了自動連續(xù)運行。從下水變成上水的處理成本為37日元/米3（約為2.4元/米3）。 作為納濾（NF）膜與反滲透（RO）膜聯(lián)用的應(yīng)用實例可舉大阪下水道館的水處理裝置。該裝置將二次處理（生物處理水）后的下水用NF、RO膜再次處理，處理后的水用于展覽館大型水槽內(nèi)的熱帶魚飼養(yǎng)。該裝置的工藝流程如圖3所示。處理前后的水質(zhì)分析結(jié)果見表3。日本厚生省（衛(wèi)生福利部）正在主持可適用于家庭廁所、廚房及浴室排水處理的小型膜分離型凈化槽驗證實驗，并計劃于1998年實現(xiàn)大面積推

7、廣。表4 高度處理水質(zhì)原水FM膜透過水RO1滲透水RO2滲透水外觀，臭氣弱下水臭-SS（mg/l）16-COD（mg/l）1081 1T-P（mg/l）0.860.40.02 0.01NH4-N（mg/l）7.41.70.6 0.1NO3-N（mg/l）0.83.73.00.2NO2-N（mg/l）0.233.32.2035大腸菌群個數(shù)（個/l）4900ND-NDPH7.176.525.91575電導(dǎo)率（s/cm）95084027314    3. 適用于上水（飲用水）用途的膜分離技術(shù)飲用水也日益受到環(huán)境污染的影響，江河水、地下水的污染多數(shù)是因為三廢物質(zhì)

8、排放所引起的。特別是作為污染物質(zhì)，不僅是混濁物質(zhì)，還常伴隨有三鹵甲烷及農(nóng)藥等可溶解成分，以往的絮凝沉降、砂濾等方法不能除去可溶解成分，故還常需用活性炭吸附機(jī)臭氧氧化分解處理。膜分離技術(shù)在飲用水方面的應(yīng)用主要集中在以下兩個方面：1. 用微濾（MF）膜和超濾（UF）膜代替絮凝沉降和砂濾。此法可稱為簡易處理。膜法的優(yōu)點在于不使用絮凝劑等化學(xué)藥劑，在水質(zhì)波動較大時仍可自動連續(xù)處理，占地面積也小。2. 用納濾（NF）膜或反滲透（RO）膜去除前述方法不可除去的三鹵甲烷、農(nóng)藥等可溶解性成分。此法可稱為深度處理。部分NF、RO膜對三鹵甲烷的脫除效果如表5所示。由于膜材質(zhì)及制造工藝不同，各種NF、RO膜對三鹵甲烷的脫除率有所不同。在美國已普遍將NF、RO膜技術(shù)用于地下水為水源的城市供水系統(tǒng)。例如在佛羅里達(dá)州，為了去除地下水中的三鹵甲烷，80年代就