水業(yè)工程訊：自從1748年法國科學家Abble Nallet發(fā)現(xiàn)了膜分離現(xiàn)象，即水能自然擴散到裝有酒精溶液的豬膀胱膜內(nèi)，各國學者就開始了對膜的研究[1]。膜分離技術與傳統(tǒng)的分離過程如過濾、精餾、萃取、蒸發(fā)、重結(jié)晶、脫色、吸附等相比，具有操作簡便，設備緊湊，工作環(huán)境安全，節(jié)約能耗和化學試劑，無相變，無污染等特點，被認為是21世紀最有發(fā)展前途的高新技術之一，將在21世紀的工業(yè)技術改造中起決定性的作用[2]。目前，膜分離技術已廣泛應用于各行各業(yè)，尤其在水處理的領域，現(xiàn)已遍布生活污水、工業(yè)廢水（電廠廢水、重金屬廢水、造紙工業(yè)、印染廢水、石化工業(yè)廢水和醫(yī)藥廢水）、生活飲用水等方面。

　　二．膜分離原理及其特點

　　膜分離技術是在外力推動下，利用一種具有選擇透過性能的特制薄膜作為選擇障礙層使混合物中某些組分易透過，其他組分難透過被截留，來達到分離、提純、濃縮作用的技術[3]，其工作原理為：一是根據(jù)混合物中組分質(zhì)量、體積、大小和幾何形態(tài)的不同，用過篩的方法將其分離；二是根據(jù)混合物不同化學性質(zhì)進行分離，物質(zhì)通過分離膜的速度（溶解速度）取決于進入膜內(nèi)的速度和進入膜表面擴散到膜另一表面的速度（擴散速度），其中溶解速度完全取決于被分離物與膜材料之間化學性質(zhì)。一般，膜的形態(tài)結(jié)構決定其分離機理及應用方式。根據(jù)結(jié)構的不同，膜可分為固膜和液膜，固膜又可分為對稱膜（柱狀孔膜、多孔膜、均質(zhì)膜）和不對稱膜（多孔膜、具有皮層的多孔膜、復合膜），液膜可分為存在于固體多孔支撐層中的液膜和以乳液形式存在的液膜兩種。

　　目前，常用膜分離技術可分為反滲透（RO）、超濾（UF）、微濾（MF）、納濾（NF）、電滲析（ED）和膜接觸器（MC）等。在使用過程中，膜都需制成組件形式作為膜分離裝置的分離單元，工業(yè)上常用的膜組件形式有板框式、圓管式、螺旋卷式和中空纖維式。后三種皆為管狀膜，差別主要是直徑不同：直徑大干10mm的為管式膜，直徑在0．5～10mm之間的是毛細管式膜，直徑小于0．5mm的為中空纖維膜。管狀膜直徑越小，則單位體積里的膜面積越大。廢水處理中常用膜分離法如表所示[4]。

　　與傳統(tǒng)分離技術相比，膜分離技術具有以下特點：①膜分離是可分離相對分子量為幾千甚至幾百物質(zhì)的高效分離過程。②膜分離過程基本不發(fā)生“相”的變化，耗能低，能量轉(zhuǎn)化率高。③膜分離過程可在常溫下進行，適用于熱敏性物料如果汁、酶、藥物等的分離、分級和濃縮。④膜分離設備的運動部件少，結(jié)構簡單，操作、控制、維修方便。⑤膜分離效率高，設備體積小，占地少，適用范圍廣。

三、膜分離技術在生活污水處理方面的應用

　　1．超濾在生活污水處理方面的應用

　　超濾以壓力為驅(qū)動力，利用超濾膜的高精度截留性能進行固液分離或使不同分子量物質(zhì)分級的膜分離技術。廣泛應用于生活污水處理中的超濾膜過濾精度為0．01 m，對膠體、藻類、病毒、有機大分子等有很好的去除率。山西大唐國際云岡熱電有限責任公司的生活污水處理系統(tǒng)[6]，就是采用生物處理＋超濾的處理方案，經(jīng)過長時間運行，結(jié)果證明在生活污水處理回用系統(tǒng)中采用超濾技術是可行的，處理后水質(zhì)穩(wěn)定且出水完全滿足回用要求。

　　周李鑫、濮文虹等[7]以北京市郊某市政污水處理廠一期（氧化溝處理工藝）工程二沉池出水和二期（SBR處理工藝）工程二沉池出水為原水，分別采用絮凝一砂濾一超濾和直流一混凝一超濾的預處理工藝，結(jié)果表明，兩種工藝出水的SDI，'于2，濁度達No．04－0．1NTU，COD 去除率20%～60%，一定程度上還降低了氨氮、總磷等污染物濃度，SDI、濁度與產(chǎn)水量均達到了反滲透進水水質(zhì)的要求。

　　蔡虹、金同軌[8]使用孔徑為0．25 μm的中空纖維聚丙烯腈微濾膜和切割分子量為10 000的中空纖維的聚砜超濾膜對經(jīng)二級生物處理后的機場污水進行處理，結(jié)果濁度去除率達到99%，有機物去除率達到55%～85%，符合生活雜用水指標要求，達到污水回用的目的。

　　劉靜偉等[9]設計了以超濾裝置為主的水處理回用流程，如洗浴水一前處理一超濾處理一后處理一回用，可有效去除洗浴水中含有的大量皮膚分泌物、合成洗滌劑、污垢和香料等物質(zhì)以及水中的細菌、真菌、大腸桿菌和病毒等物質(zhì)，處理水水質(zhì)滿足回用要求。

　　2．納濾在生活污水處理方面的應用

　　納濾（NF）是近20年發(fā)展起來的介于反滲透（RO）和超濾（UF）之間的新型膜分離技術，對二價或多價離子及分子量介于200～500之間的有機物有較高脫除率。由于其特殊的孔徑范圍和制備時的特殊處理（如復合化、荷電化），使得納濾膜具有較特殊的分離性能。生活污水一般用生物降解/化學氧化法結(jié)合處理，但氧化劑用量太大，殘留物多[10]，若在它們之間加上納濾環(huán)節(jié)，使可被微生物降解的小分子（Mw<100）透過，截留住不可生物降解的大分子（Mw>100），然后大分子物質(zhì)在化學氧化器處理后再進行生物降解，這樣就可節(jié)約氧化劑和活性炭的用量，降低最終殘留物的含量，其工藝流程見圖1。

在水處理中膜分離技術具有節(jié)能、投資少、操作簡便、處理效率高等優(yōu)點,應用非常廣泛。膜材料是膜分離技術的核心,為了更好地發(fā)揮膜分離技術的優(yōu)勢,開發(fā)新型的膜材料及對現(xiàn)有的膜材料進行改性非常必要。隨著更多新型膜材料的開發(fā)和更多膜改性方法的推出,必然使膜分離技術不斷地得以完善,更好地在水處理領域發(fā)揮作用。

來源：中國水業(yè)工程網(wǎng)www.zgsygc.cn