论述膜技术在我国水和污水处理中的应用_张鸿斌

2011年11月第11期城市道桥与防洪收稿日期：2011-07-07作者简介：张鸿斌（1981-），男，河北邢台人，工程师，现从事给排水设计工作。张鸿斌，杨丽丽(天津市市政工程设计研究院,天津市300051)论述膜技术在我国水和污水处理中的应用摘要：主要针对几种典型的膜工艺，包括混凝/絮凝+超滤技术、膜生物反应器（MBR）技术以及反渗透（RO）技术在我国水和污水处理中的应用状况进行简单介绍。关键词：污水处理；膜技术；混凝/絮凝+超滤；膜生物反应器；反渗透中图分类号：X703文献标识码：B文章编号：1009-7716（2011）11-0085-030前言膜技术被称为是21世纪的水处理技术,是近40年来发展最迅速、应用最广泛的技术[1，2]。膜技术在水处理中应用的基本原理是：利用水溶液（原水）中的水分子具有透过分离膜的能力，而溶质或其他杂质不能透过分离膜，在外力作用下对水溶液（原水）进行分离,获得纯净的水，从而达到提高水质的目的[3]。与传统水处理技术相比，膜技术具有节能、投资少、操作简便、处理效率高等优点[4-6]，膜技术的应用给人类带来了巨大的环境和经济效益。膜技术在水处理中的应用范围相当广泛，既可用于给水处理也可用于废水处理，在某些特殊行业的水处理中也有涉足，且其应用规模在不断扩大[7，8]。本文主要针对几种典型的膜工艺，包括混凝/絮凝+超滤技术、膜生物反应器（MBR）技术以及反渗透（RO）技术在我国水和污水处理中的应用状况进行简单介绍。1混凝/絮凝+超滤技术许多地表水色度高，含有大量以腐殖质形式存在的天然有机物（NOM）。这些有机物相对分子量较大，具有一定的极性，使水的外观呈现黄色或者褐色。虽然它们不一定直接威胁人类健康，但是含有此类物质的水经过消毒后，会转化成致癌、致畸和致突变的消毒副产物。因此，必须除去水源中的有机物。由于微滤和超滤膜对有机物的去除率很低，通常将膜过滤技术与混凝/絮凝相结合，用于有效去除NOM，也可用于地表水的处理，同时也可减少混凝剂用量。由于超滤技术对悬浮物、胶体及高分子物质有良好的分离能力，包括微生物如隐孢子虫、贾第虫、细菌和病毒，还可通过一定程度降低消毒副产物的前体物，在饮用水生产中，具有取代常规分离技术的趋势。故此我国李圭白院士提出了以超滤技术为主体的第三代饮用水净化工艺：安全预氧化、强化混凝＋生物活性炭、超滤＋安全消毒。目前，混凝/絮凝超滤技术在国内的研究多处于中试以及示范工程的规模。同济大学在此方面所做研究较多，先后采用混凝超滤联用技术对淮河、长江和黄浦江等水源水进行中试研究，处理水量多在12~36m3/d[9-11]。试验结果表明，混凝超滤联用技术对浊度、有机物以及大肠杆菌等指标都有很好的去除效果，出水水质好，超滤膜组件运行稳定可靠，膜通量基本恒定。天津市自来水集团有限公司于2005年底与天津工业大学和天津大学合作承担了天津市科技创新基金项目“膜法饮用水处理技术研究及示范工程”，针对天津市滦河原水的特点，在天津市杨柳青水厂建立了2套300m3/d的中试装置，进行了为期2年的试验研究，将研究成果应用到示范工程[12]。示范工程主工艺采用混凝-压入式超滤膜法水处理工艺，总产水能力为5000m3/d，出水水质好，浊度小于0.1NTU，CODMn小于3mg/L。2膜生物反应器（MBR）技术膜生物反应器（MBR）是由膜分离单元与生物处理单元相结合的一种水处理技术。MBR通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能，使活性污泥浓度大大提高，水力停留时间与泥龄可独控制。膜过滤作用可有效截留悬浮物，出水水质好，主要应用于城市污水和工业废水处理。防洪排水85DOI:10.16799/j.cnki.csdqyfh.2011.11.023城市道桥与防洪2011年11月第11期在污水处理中，以MBR的膜组件取代二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，膜生物反应器具有以下主要特点：出水效率高，出水水质好；设备紧凑，占地面积小；易实现自动控制，运行管理简单。MBR比传统的污水处理方法更能有效地控制出水水质。MBR能够维持高效活性污泥，使得出水中难降解物质的去除率大大提高。膜有效地截留细菌和悬浮物质，出水水质较好。膜的截留作用可防止硝化细菌的流失，给生物反应器内高浓度硝化细菌的保持创造有利条件，从而大大提高了硝化效率。MBR污水处理技术在我国已经实现工程化。2006年6月，我国目前最大的膜生物反应器污水处理工程———北京密云再生水工程竣工，总投资9426万元，处理规模45000m3/d，处理成本0.67元/t，是我国目前最大的MBR污水处理工程。中国MBR技术市场是世界增长最快的领域和地区之一。2004年，中国MBR技术项目的市场份额约为