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水处理膜技术发展现状及趋势分析
环境与发展 王端鑫 / 时间:2021-01-04 21:59:14

北极星水处理网1月4日讯:水环境污染的加重,带动了水处理领域的技术创新,将膜材料及相关技术应用于水处理工作。基于此,文章将水处理膜技术作为研究对象,分析该技术的发展现状及发展趋势,强化水处理膜技术的应用优势,改善水环境。

水处理膜技术是指利用生物膜的物质分离作用,将水中的杂质去除,实现净化处理的目的。不同类型的生物膜在水处理方面的功能不同,如:双极膜用于含氟废液的处理、纳滤膜用于海水淡化等。因此,膜技术在水处理领域有良好的发展前景,对发展现状及趋势的分析,可以促进水处理膜技术的发展。

1 水处理膜技术发展现状

1.1 国外水处理膜技术

水处理膜技术由发达国家传入我国,在技术发展方面更具优势。如美国科氏企业形成的膜产品链,可生产精度及种类不一的水处理膜;陶氏化学企业在发展超滤膜和反渗透膜的同时,研发复合膜,表现出能耗低、膜使用寿命长等优势,为水处理提供丰富原材料;美国海德能企业是世界最大的卷式反渗透膜生产商,生产的卷式反渗透膜日处理纯净水可达19亿t;日本东丽集团生产的超滤膜具备较强的抗污染能力,可避免水处理中堵塞问题的出现;美国GE企业經过多年技术研发,在水处理膜方面有成熟的工艺技术,特别是液体零排放技术,在膜制备领域占比高达90%;荷兰、奥地利等国的膜技术企业也纷纷开展技术研究,提出七孔超滤膜技术、膜生物反应器技术等创新技术产品,进一步优化水处理工程效果。

1.2 国内水处理膜技术

虽然我国研发水处理膜技术的时间较短,但是仍旧取得了较为理想的成果。如上海和北京等膜生产企业,研发了多种新型水处理膜,如平板膜、复合反渗透膜及中空纤维膜等。在水处理场景增多,水污染治理标准升级的趋势下,水处理膜技术在水处理领域有良好的发展前景,技术需求增多,需要受到行业工编辑的重视。同时,我国膜生产企业在膜制备和膜应用方面有所突破:

在膜制备中,时代沃顿创新膜制造工艺,研发了抗氧化性及抗污染性较强的反渗透膜,在无菌饮用水以及药品生产领域应用广泛,解决了传统反渗透膜存在的污染问题;某膜生产企业将PVC合金作为中空纤维膜的制造材料,配合热致相分离法,增强中空纤维膜的生产效益;山东某研究设计院利用膜生物反应器技术,研发了中控平板式陶瓷膜,该膜具有强度大、稳定性高及可再生使用等优势,改善了传统平板膜或中空纤维膜存在的应用问题。

在膜应用中,应用场景包括海水淡化、纯水制备、工业废水处理、生活污水处理等,不同应用场景对水处理的要求有所差异,膜生产企业需对水处理膜的性能进行优化,使其更符合水处理要求。目前常见的膜应用技术为集成膜分类技术,包括双膜法、全膜法等。某膜生产企业引进双膜法及全膜法,或者将膜材料和其他水处理设备配合使用,如膜生物反应器等,可以提升水处理膜的应用效果。其中,双膜法是指同时应用反渗透膜与超滤膜、微滤膜,可实现深度脱盐,提高进水水质,在工业废水处理及污水回用的应用广泛;全膜法是指配合应用两种以上的水处理膜,可强化污染物去除效果,提高水回收率,在超纯水制备中应用广泛;膜生物反应器是指将水处理膜和传统水处理工艺配合使用,可降低水处理工艺的能耗,提高出水水质。

1.3 水处理膜技术不足

虽然我国水处理膜技术取得一定成就,但和世界领先水平仍旧存在一定差距,在水处理膜的生产规模和种类等方面,国外大型高端膜企业更具优势。细化来说,我国水处理膜技术的不足体现在以下两方面:一方面,我国水处理工程中污水废水水质复杂,膜企业提供的水处理膜针对性较强,适用性不足,且使用效果不稳定,膜使用寿命短,长期使用后,处理效果降低,加大水处理成本;另一方面,污水与废水中的微生物及颗粒物会对膜造成堵塞,引发膜污染现象,加大膜对清理的需求,降低膜的处理效果。

2 水处理膜技术发展趋势

在水处理膜技术发展中,凭借有机物去除效率高、操作便捷和容积负荷低等优势,用于城市工业废水、生活污水的处理。在未来的发展中,膜生产企业需注重技术创新,拓展水处理膜的应用。

2.1 创新水处理膜生产工艺

在水处理膜技术应用中,处理效果的关键在于膜材料。在未来的发展中,企业需创新水处理膜生产工艺,在保障水处理膜功能的前提下,增强水处理膜的性能,延长水处理膜的使用寿命,降低生产能耗,实现环保绿色生产。以热致相分离法为例,膜生产企业在聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜制作中,应用热致相分离法,通过高速的热交换,提升高分子溶液的分相效率,可避免膜液参与凝胶化,提升生物膜的孔隙率,使水处理膜的性能更优异。同时,膜生产企业需将技术研发方向集中于纳滤膜(如纳滤级陶瓷膜或者纳滤级石英膜等)、超滤膜、抗油疏水膜等,丰富水处理膜的种类,为不同领域的水处理提供性能相符的膜材料,增强水处理的效益。

2.2 提升水处理膜性能

在未来的水处理膜技术应用中,水处理膜性能优化是必然发展趋势,可提升水处理质量。结合当前的水处理膜应用,性能提升方向如下:第一,抗污染性能,水处理膜應用时,普遍存在污染物堵塞问题,影响其渗漏效果,膜生产企业需增强水处理膜的抗微生物繁殖能力,保障水处理效果;第二,膜通量,该性能与水处理膜的处理效率联系密切,还会影响水处理膜的使用寿命,可通过孔径有效分布率、理化稳定性的提升,加大膜通量;第三,机械强度,部分水处理场景的条件较为恶劣,如高压、高温或者重物拉伸等,膜生产企业需增强水处理膜的机械强度,使其适用于多种恶劣应用场景;第四,适应性,膜生产企业需结合水处理膜的应用场景,研发适用性强水处理膜,使水处理膜适应多种处理工况,降低水处理工程中的预处理要求,节约工程成本。同时,研究机构及膜生产企业可将工作重点放在复合膜中,将多种性能集于一体。

2.3 拓展水处理膜的应用

水处理膜生产及性能优化的目的在于提升水处理效果,拓展水处理膜的应用是未来的发展重点,膜生产企业及研发机构需提升水处理膜的实践效益,针对不同的水处理场景,研发适用的水处理膜,提升水处理水平。比如,针对水处理中的盐和重金属杂质,可研发微滤膜;针对水处理中的酸性/碱性液体,可研发耐高浓度酸碱的生物膜;针对高温水处理,可研发耐高温的生物膜;针对水处理中的有机物杂质,可研发超滤膜;针对含油废水的处理,可研发反渗透膜等[1]。同时,水处理人员可配合应用多种水处理膜,将生物法与膜法配合使用,整合水处理膜的性能,增强水处理效果,降低膜法水处理的能源损耗,实现水处理中的资源最大化利用。

3 结论

综上所述,随着水处理膜技术的发展,水处理的效果有很大提升,相关专家需加强水处理膜技术的研发。通过本文的分析可知,在未来的水处理膜技术发展中,相关人员需创新水处理膜生产工艺、提升水处理膜性能,拓展水处理膜的应用,提升水处理效果及质量,促进水资源的最大化利用。


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