膜分离技术在环境工程中的应用

膜分离技术在环境工程中的应用

刘祥俊1邱奕茂2

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摘要：伴随着城市现代化建设不断深入，国家和人们同样对环境工程施工提出了新要求，为做好环境治理，解决环境污染问题，介绍了膜分离技术，指出了膜分离技术在环境工程中的应用优势，即具有较低的能耗，无须复杂的应用条件，具有广泛的适用范围和较高的经济效益。探讨了膜分离技术的特点及其与环保的关系，分析了其在环境工程中的具体应用。未来，应不断加强膜分离技术的应用创新，提升净化处理效果，促进环境工程的可持续发展。

关键词：膜分离技术；环境工程；应用

引言

膜分离技术是以具有分子筛分功能的选择性半透膜为核心，基于渗透驱动，实现物质的分离与纯化。基于其工艺简单、易操作、出水水质稳定等优点，膜分离技术近年来在水处理领域得到了广泛的应用，如双膜法处理焦化废水，膜生物反应器(MBＲ)技术在市政污水处理及中水回用的应用，超滤技术在饮用水厂的应用，电渗析处理含盐废水以及反渗透和正渗透技术在海水淡化方面的应用等。

1概述

1.1膜分离技术的基本原理

天然或合成膜是膜分离技术的核心，具有很强的渗透性，利用外部能量或化学位差作为重要驱动力，分离、纯化和富集多组分或双组分溶质，最后分离具有不同化学或物理特性的混合物。

1.2膜分离技术特点及其与环保的关系

要想最大程度地发挥膜分离技术的环保作用，就要了解到该技术的主要特点，以利于展开后期的环境工程。膜分离技术最主要的特点是能源消耗量小和操作稳定，符合我国绿色能源可持续发展要求，能为环境工程项目节约大量的生产成本。要定期对膜分离技术设备进行维护，充分发挥膜性能，从而最大程度地发挥膜分离技术效果。环保工作中，膜分离技术占据了重要的地位，它可以有效达到环境工程要求。为了进一步提升膜分离技术效果，要不断扩大该项技术使用范围，令其能够在各个领域中应用。要正确认识到膜分离技术的基础是化学反应和物理能量，从这两方面入手，合理对人工合成膜和天然膜进行分离，使膜分离技术最大程度符合我国绿色环保要求。

2膜分离技术在环境工程中的应用

2.1EGSB-MBR组合技术概述

作为一种现代化厌氧反应器，EGSB的中文名称是膨胀颗粒污泥床；MBR则是膜生物反应器的一种类型，将MBR与EGSB两者相互结合，有助于提升污水处理质量。此外，EGSB-MBR组合技术的应用，可以弥补两者存在的缺陷，而且也可进行优势互补，特别是可以有效处理高浓度的有机废水。研究表明，与其他污水处理技术相比，EGSB-MBR组合技术可以去除接近80%的有机废物，加快有机废物的降解效率，确保处理水质质量符合排放要求。

2.2饮用水

膜技术已广泛应用于地表水处理、饮用水净化等领域。随着经济的增长和工业化的大力推进,饮用水的净化在社会上变得越来越重要。近年来,反渗透(RO)和纳滤(NF)在水处理中得到了广泛的应用。相关学者以外径为425μm的聚砜(PSF)超滤膜为基材,三甲酰氯(TMC)作为有机相单体,将聚乙烯醇添加到哌嗪水溶液中以减少表面缺陷并增强NF膜的分离性能。结果表明,膜保持了高通量和高Na 2 SO 4截留率。相关学者研究原位混凝和膜组件混合体系的性能,并对其初始通量、运行方式等参数进行了研究,结果显示,原位混凝陶瓷膜在不曝气和不频繁反冲洗的情况下处理地表水的效果更好,水通量达到150 L/m²·h(LMH),浊度、UV 254和COD去除率分别达到99%、85%和81%。相关学者通过化学键连接和界面聚合制备了一种纤维素基聚酰胺滤膜(NFDA-RCM)用于饮用水的深度处理。结果显示,其对MgSO 4的截留率提高9.3%,水通量达到78.5%。且RCM是完全可生物降解,这使得NF-PDA-RCM成为有前途的饮用水处理材料。

2.3微滤技术

微滤技术一般是在操作压力不高于0．2 MPa的情况下使用，其是重要的膜分离技术，它能通过筛网有效过滤0．1～10μm的颗粒，过滤效果极佳。微滤技术一般应用于日常饮用水处理中，其占用场地较小，消耗较低的成本即能达到极佳的处理效果，已广泛应用于城市用水中，净化过的水资源可以直接二次利用，为我国水资源循环利用贡献了极大的力量。

2.4在海水淡化中的应用

在很多沿海城市，海水都是必不可少的水资源。海水中包含大量的微溶无机盐离子，其中包括镁、钙离子等无机离子，如果使用一般的方法是无法有效去除的。为此，相关部门和工作人员需要进行海水淡化，而反渗透是海水淡化项目中极具竞争力的技术。在反渗透海水淡化项目中，使用膜分离技术并添加适量的阻垢剂、酸，可以有效去除水中的碳酸根。现阶段，这种方法已经被广泛应用到沿海缺水城市的饮用水处理和海水淡化中。例如，某沿海城市在建设海水淡化厂之前，需要定期使用补给船为岛上居民提供饮用水，但是通过这种方式运输的水量是有限的，因此很多居民主要的生活用水是降水，居民会将雨水存储到自建的雨水窖中。为了有效改变这一现状，相关部门和工作人员使用反渗透技术淡化海水，通过建设海水淡化厂，每天可产出大量有品质保障的用水，而且该厂占地面积小、工程量小、自动化水平高，可以满足岛上居民的生活用水需求。在实际的海水淡化过程中，工作人员将海水输入到电解机中，随后出水进入到沉淀池，经过科学的过滤，最后成为海水淡化膜系统的进水。采用反渗透海水淡化膜分离设备进行海水淡化，科学淡化后产生的饮用水可用于岛上居民的生产生活，浓缩后的海水则直接排入大海。

2.5分离提纯中的应用

第一，氨基酸分离与精制：发酵液氨基酸分离与精制，注重应用膜分离技术，使用微滤菌体进行截留与回收处理。使用纳滤法处理后，利用等电位结晶法，可以获取高纯氨基酸产品，既可以加强氨基酸质量，提升回收率，还可以减少菌种培养费用，能源消耗低。第二，抗生素浓缩、纯化：抗生素分子质量为300～1 200，多采用发酵生产法。在发酵液体中，利用澄清方式可以分离溶剂；利用减压蒸馏萃取法，可以获取抗生素。由于溶剂使用量大，能源消耗高，会降低产品生产效率，所以要注重溶剂回收，废水与母液排放问题。膜分离技术经济效益显著，应用纳滤处理法，能够改进抗生素发酵滤液浓缩与纯化工艺；使用亲水性纳滤膜浓缩发酵滤液，可以加强生产能力，减少萃取剂使用量。在发酵液中，使用溶媒萃取抗生素，应用耐溶剂、疏水性纳滤膜，注重萃取液浓缩处理，且透过膜溶媒能够循环到下一萃取步骤。反渗透发酵液内，注重乙醇、丁醇、丙酮分离，除过纳滤浓缩法处理，也可以应用反渗透浓缩抗生素。第三，酶制剂提纯与浓缩：使用超滤技术，可以提纯和浓缩酶制剂。以聚醚砜为膜材料，可以确保溶菌酶提纯效果。超滤处理后，做好清洗处理，酶得率为63%，纯度为98.8%，酶活性为14 610 U/mg。

结语

总之，随着污水处理技术的高速发展，膜生物反应技术的出现可以提升污水处理质量，确保处理后的污水符合国家排放要求。因此，鉴于膜生物反应技术如此重要，污水处理专业人员应对膜生物反应技术加大研究力度，使膜生物反应技术可以在未来污水处理中发挥更大的应用价值。

参考文献

[1]曾海防.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].中国新技术新产品,2021(06):126-128.

[2]张文蕾,张小忆.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].大众标准化,2021(13):31-33.

[3]桂芝.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的运用研究[J].当代化工研究,2021(16):110-111.