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

李海刚,杜丹

青岛华益环保科技有限公司  青岛  266000

摘要：环境工程中的分类处理极为重要，应关注环境变化趋势，针对环境污染情况对环境治理技术进行创新，利用膜分离技术降低环境污染，促进资源循环利用，最大限度发挥该技术的应用效果。

关键词：膜分离技术；环境工程；应用

引言

21世纪，环境污染是人类共同面临的问题，特别是与人们生活密切相关的水污染问题，生产过程中产生的废弃物、生活污水、生活垃圾等都会以不同的方式污染水体。而我国人均水资源量少，存在严重的水资源危机。为了有效应对这一问题，相关部门和工作人员可以在饮用水处理方面合理应用发展前景广阔的膜分离技术，这种饮用水处理技术具有占地面积小、自动控制、出水水质高等优点。

一、概述

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。虽然膜技术在水处理领域应用广泛，但是膜分离技术属于化工分离领域，不属于传统的水处理技术，因此大多数高校环境工程专业本科实验教学中，并没有设计膜分离技术相关的实验内容。由此，造成很多环境工程专业毕业的学生在实际工作当中对于膜分离技术比较陌生。为解决这一问题，给学生补上短板，作者在环境工程专业本科实验教学中，设计了多个膜分离实验，不仅加深了学生对膜分离技术的知识掌握，而且提高了学生的动手能力，为培养创新型工科人才提供了实际操作的支持。

二、膜分离技术在环境工程中的应用优势

2.1具有较低的能耗

在环境工程中合理利用膜分离技术不仅可以有效降低能源消耗量，还可以有效减轻对环境造成的二次污染。该技术相对于其他环境治理技术具有明显的优势，可缓解能源短缺问题，应重视该技术的重要作用，有效合理利用膜分离技术，促进我国经济和环境的可持续发展。无须复杂的应用条件在环境工程中应用膜分离技术可以有效省略中间环节，对应用环境要求较低，应用该技术不用诸多的前期准备，可最大程度节省时间和成本。

2.2具有广泛的适用范围

在环境工程中合理利用膜分离技术，不需要复杂的应用条件，可广泛应用于各领域，具有普遍性和高效性等特点。膜分离技术可以选择的膜类型较多，应根据不同分离对象特点选择适用的膜类型，最大程度发挥膜分离技术的价值。

2.3具有较高的经济效益

在环境工程中合理利用膜分离技术可以创造出可观的经济效益。使用膜分离技术需对膜分离设备使用保护液，不需使用其他辅助试剂，对设备要求不高，节约了成本。后期维护中，影响维修的因素较少，可降低环境工程生产成本。

三、膜分离技术在环境工程中的应用

3.1膜分离技术在垃圾渗滤液处理中的应用

现阶段，垃圾的处理方式由物理法、生物化学法等多种方法构成。其中，还包括渗滤液回灌这一技术，只是目前对这一技术的研究与应用还很不成熟，其垃圾渗滤液的处理效果较为有限，因此，不推荐相关技术人员选用此方法处理垃圾渗滤液；而典型的生物处理方法包括厌氧生物处理法以及好氧生物处理法等，但在实际的处理过程中，微生物往往无法在高浓度有机废水中正常生存。基于以上原因，在1953年，第一种膜分离技术诞生，即“反渗透脱盐技术”。同时，这项技术也为垃圾渗滤液的深度处理打下了坚实基础。在实际应用中，反渗透技术用到的主要工具为生物半透膜，此种膜多为人工制作而成。该技术的工作原理是在溶液渗透压的作用下，一些特定的物质无法穿透半透膜，此时便可实现对污染物及水分的有效分离。该技术的优势在于，因为应用的生物膜的膜孔相对较小，所以过滤性能较强，且操作上也较为便捷。由此可见，该技术具有良好的应用效果与推广价值。不过这一技术也有一定的劣势，就是材料是以人工合成方式制造，所以价格较贵，不利于垃圾处理单位进行成本控制，因此，相关研发人员应对这一技术进行创新，优化升级，从而广泛推广该技术的可行性。

3.2气体净化

膜分离技术广泛应用于气体的回收和分离，比如石油化工领域中的氢气、甲苯、乙烯等有机气体，空气中的氧气、氮气等。此外，鉴于微孔疏水性膜可以将液体干燥剂和空气分隔开的特性，膜分离技术也应用于空气除湿、烟气除湿等领域。在航空航天中，气体分离膜可以用于氧气、氮气和二氧化碳的富集和分离，进而保证宇航员必要的生存环境

3.3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。

3.4金属工业领域的应用

随着金属工业的迅速发展，工业排放的大量废水严重污染着环境，危害着人类生命健康。其中，重金属是工业废水中最为常见的污染物，对其治理显得尤为重要。膜分离技术中的微滤、超滤、纳滤、反渗透和电渗析等技术广泛适用于金属工业中的污水治理，可用于处理含盐废水、含金属离子废水，通过去除废水中的颗粒和胶体完成溶液的分离、净化、分级及浓缩过程，同时做到回收金属、回用水，达到节能减排的目的。

结束语：

综上所述，在垃圾渗滤液的处理中应用膜分离技术可取得不错的处理效果。因此，相关技术人员应持续推进对这一技术的研究与创新，并将该技术的作用发挥到最大化，以此不断改良垃圾渗滤液的处理效果，从而为人们营造更加良好的人居环境与生态环境，以及生态文明建设的可持续发展作出努力。

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