膜分离技术在环保领域的应用.doc

膜分离技术在环保领域的应用 　　自产业革命以来，以西方各国为主体的发达国家显著加快了工业化的速度。其结果带来了生活上的舒适与便利，但同时也引起了自然生态系统的破坏，地球温度升高、臭氧层被破坏、废弃物的激增等等都是明显的实例。1992年在巴西举行的世界环境首脑会议及通过的里约热内卢宣言表明了人类对环境保护的重视。作为具体行动，世界各国正大力推广国际标准化组织制定的ISO14000系列的企业环境管理认证体系。归根结底，环境污染是由于人类在活动时排出的各种物质的质和量超过自然界的自净能力而产生的。因此，环境保护的最佳方法在于将排出的物质回收并再利用，或恢得到自然界原有的存在形态。实际实施时，除生物、化学处理外，常采用减少容积，稀释降浓等物理方法。不言而喻，目前仍存在大量的现实问题亟待解决。 　　众所周知，膜分离技术是物质分离技术中的一个单元操作。膜分离法的最大特点是驱动力主要为压力，不伴随需要大量热能的变化。因而有节能、可连续操作、便于自动化等优点，本文将介绍一些适用于环保领域的膜技术应用实例。 　　1. 环境保护和膜的适用用途 　　环保的一个十分重要的内容就是废物（固体）、废液（液体）及废气（气体）处理，即将三废物再利用，减少向周围环境排出的数量或将排放物的有害物质经过分离、无害化处理后排放。表1中给出了典型的三废物质及膜分离技术的适用范围。从表1中可以看出，因膜技术的处理对象为流体，故主要适用于废水、废液及废气的处理。图1给出了分离膜的分类。根据待分离物质的大小，依次可使用微滤、超滤、纳滤、反渗透及气体分离膜。需要说明的是，膜分离只具有物质分离的功能，若构成一个完整的环保处理系统，常常需要与其它处理技术组合使用。 表1 废弃物形态及膜分离技术的适用性 废弃物形态 废弃物种类 膜的可适用性 固体 废物 纸张 塑料 金属 不适用 液体 废水 悬浊物 微滤膜（MF） 超滤膜（UF） 溶解性成分（三卤甲烷、农药等） 超滤膜（UF） 纳滤膜（NF） 反渗透膜（RO） 废液 各种化学溶剂 纳滤膜（NF） 反渗透膜（RO） 气体 废气 有机蒸汽 氟利昂 硫化物 二氧化碳 气体分离膜 图1 分离膜的分类 　　2. 适用于废水排放用途的膜分离技术 　　表2给出了各种废水排放膜处理的应用实例。排放水处理以往采用沉淀法、活性污泥法、蒸发法等，现在膜法或与上述方法配合使用，或者完全代替使用。使用膜法时，除得到膜透过液外，对于浓缩液有时可通过萃取方法提取有用物质，而多数情况则是固化后燃烧处理。 表2 膜分离法用于废水排放处理的应用实例 应用领域 适用分离膜 透过液 浓缩液 金属工业 模铸废水 水溶性切削油 铜压延含油废水 NF，RO UF，NF，RO NF，RO 放流/活性污泥 活性炭吸附 同上 固化燃烧或转专业处理 同上 同上 金属表面处理 电镀回收液 电镀水洗废水 脱脂废水 废稀料 NF，RO NF，RO MF，UF UF 再利用（洗净水） 同上 再利用 再生稀料 再利用（溶液） 转专业处理 固化燃烧或转专业处理 固化燃烧 半导体工业 硅研磨废水 水洗废水 UF RO 再利用（研磨用水） 再利用 转专业处理 转专业处理 建筑物内生活废水 建筑物内生活废水 粪便 下水二次处理水 UF，NF，RO UF RO 中水道 排放 工业用水，源水用水 下水道排放 活性污泥槽 排放 2-1. 下水的高度处理 　　根据排放物质的成分的不同，处理方式有所差异，但一般是将膜技术与絮凝剂沉降、加压浮选和生物处理等技术配合起来使用。絮凝沉降时需根据水质的变化控制絮凝剂的投入量。生物处理时的处理效果常受温度、浓度等因素的影响，水质较难保持稳定。膜分离法作为不受水质变动影响，且可去除可溶解成分的下水高度处理法已逐渐进入实用化阶段。日本第一套使用反渗透膜技术的大型实验装置于1993年-1995年在日本千叶县花见川下水处理场完成了实际运转实验。该装置的处理流程如图2所示。该系统处理前后的水质分析结果如表3所示。反渗透膜产出水（210m3/日）的水质达到了自来水标准。反渗透装置实现了自动连续运行。从下水变成上水的处理成本为37日元/米3（约为2.4元/米3）。 　　作为纳滤（NF）膜与反渗透（RO）膜联用的应用实例可举大阪下水道馆的水处理装置。该装置将二次处理（生物处理水）后的下水用NF、RO膜再次处理，处理后的水用于展览馆大型水槽内的热带鱼饲养。该装置的工艺流程如图3所示。处理前后的水质分析结果见表3。 表3 水质分析结果（平均值） 指标 项目 单位 下水二次处理水 RO原水 RO膜透过渗透水 除去率(%)比RO原水 水道水质标准 源水用的水利用目标值 固体形状物质指标 SS Mg/l 4.2 ＜ 0.4 ＜ 0.4 - - - TDS Mg/l