摘要 随着科技的不断进步，越来越多的技术被广泛用于市政污水处理，如BAF、A2/O 法等，此类污水处理法往往需要掺加一定量化学药剂才能去除污水内细菌、有毒物质，同时极易产生二次污染
摘要：随着科技的不断进步，越来越多的技术被广泛用于市政污水处理，如BAF、A2/O 法等，此类污水处理法往往需要掺加一定量化学药剂才能去除污水内细菌、有毒物质，同时极易产生二次污染问题。如何实现低能耗、高效率地完成污水处理工作显得尤为重要。目前在纯水分离、净化饮用水等方面膜技术得到了广泛应用，相比其他处理法，超滤工艺的特点可归结为低成本、极易制备，且性能良好。
关键词：市政污水处理;膜处理技术;超滤工艺
1 膜处理技术原理及特点
1748 年由Abblenallet(法国科学家)首次发现膜分离现象后，大量学者专家展开了膜研究。相比传统分离过程相比，如过滤、精馏、脱色等，膜分离技术操作更便捷、设备更紧凑，更能降低能耗。目前在水处理领域膜处理技术已经得到了广泛应用。膜处理技术具有较为简单的工艺原理，是在过滤环节，经泵加压作用，按照一定流速，料液顺着滤膜表面流动，相比膜截留分子量的物质分子，较大时则无需透过膜直接可向料罐内流入;较小时则构成透析液。因此膜系统共有回流液、透析液两个出口。一定时间内一定膜面积流出的透析液量可被看做是膜通量，也可称为过滤速度。膜分离过程可看做是一个物理过程，按照孔径大小划分，包含微滤膜、超滤膜、纳滤膜等类型，其选取的过滤方式为错流过滤、死端过滤法。其特点如下：
①无相态变化。可始终存有原来的样子，具有极低的能耗，相比蒸发浓缩其费用仅为其 10~30%。
②无化学变化。作为一个纯物理过程，膜处理过程中不需要使用化学试剂等。
③良好选择性。物质分离可在分子级内实施，相比其他滤材，具有极大优势。
④适应性强。处理规模无限制，操作便捷，便于自动化。
⑤能耗低。仅用电能即可驱动，具有较低能耗。
2 实验分析
2.1 实验装置及方法
在膜组件内污水过滤的方式为内压错流法，对膜组件两端阀门适当调节，可保证系统能够恒压运作，通过滤液体积测定，将膜通量计算出来。同时也可利用阀门调节的方式，保证滤液流量不变。因本实验选取膜组件相同，因此膜有效面积也具有一致性。因此在不改变滤液流量的前提下，可看做是恒通量运作，利用膜组件两端压力变化情况，将系统内跨膜压差计算出来。
本实验选用PVC超滤膜错流过滤装置，其污水处理流程为：
第一，污水由污水处理厂取出，通过超滤膜处理后，获取过滤液实行二级处理;
第二，过滤液经二级超滤后，直接实施第三次超滤处理，重复进行上述过程，直到滤液与相关排放标准相符;
第三，所有浓缩液向原料槽内返还，并均匀混合原料液，随后再次过滤处理;
第四，污水经各级处理后，即可对其水质变化情况进行分析、检测。
2.2 试剂及分析方法
根据污水处理厂实际情况，实验试剂及材料可选用硫酸汞、去离子水、超纯水、0.45μm 醋酸纤维微孔膜等。水样模拟配置时，需向250mL 的0.01mol/LNaOH 溶液内掺加适量腐殖酸粉末，经24h 溶解后，通过移液管量取50mL 加入1L 去离子水内，通过NaOH、HCI 进行pH 调节，待其值达到7.05 时，即可进行总需氧量的计算，即TOC= 21.02mg/L。
本实验选取改性PVC 中空纤维超滤膜材料，其过滤面积为0.8㎡，孔径为0.01μm，长度为24.7cm。超滤膜丝内存有一定保护液，即乙醇、丙三醇等，需通过蒸馏水多次清洗，待滤液TOC 基本等同于初始蒸馏水后，即可进行污水处理。本实验在某污水处理厂取样，需在4℃冰箱内保存样品，且在72h 以内使用完所有样品，水质主要指标如表1所示。
2.3 结果及分析
2.3.1 恒通量条件下比跨膜压差分析
通过跨膜压差变化能够将超滤膜污染程度充分反映出来，实验滤液流量控制为每小时20、30、40L，在保证不改变滤液流量的情况下，对压力计变化进行监测，跨膜压差值需一次间隔10min 进行记录，跨膜压差/纯水跨膜差压=系统比跨膜压差值=TMP/TMP0。通量条件改变下，如图1所示。
由此可见，将一个周期定为 1h，滤液流量以每小时20、30、40L为准，随着时间的增加TMP/TMP0 的发展趋势存在一定差异。可得出，通量增加，其TMP/TMP0 增速就随之加快。滤液流量为每小时 20、30L 的情况下，TMP/ TMP0 具有较为稳定的变化趋势，相比初始值，1h 后仅为其1.8、2.4 倍。但滤液流量在每小时40L 时，料液直接接触膜后，即出现了膜污染问题，且 TMP/TMP0 在 30min 后呈现出直线上升趋势，相比初始值，1h 后达到了其16 倍左右。该情况下，装置温度大大增加，随着发热问题的不断加重泵运转困难，无法稳定、正常地实施操作，系统运行难度大，必须暂停系统。此时大大增加系统压力，特别是高压作用下，将有大量悬浮污染物，如胶体、颗粒等跑到膜组件内部，不仅会出现进料口膜孔被堵塞问题，还会在膜表面因沉积物大量附着、积压，形成滤饼层，因压力瞬时提升，进而出现系统温度、能耗增大等问题。通过上述分析，在污水处理中，应选取每小时30L作为滤液流量。
2.3.2 超滤膜分级处理污水的效能
据大量实践证明，通过PVC 超滤膜三级过滤后污水水质满足一级 A 排放规定，因此，本文分析依据以三级过滤为准，并以此展开叙述。
第一，跨膜压差TMP 变化。根据上述分析，选取每小时 30L 作为过滤液流量，污水经超滤膜连续3次处理后，污水通过超滤膜三级处理后，系统 TMP 发生了极大变化。当原污水被超滤膜直接过滤后，TMP 增速迅速，为0.033~0.078MPa，相比初始压力，为其2.5 倍。由此可见，污水直接被处理时，膜污染速度加快，污染程度加大。但通过超滤膜分级处理后，则具有较为稳定的TMP，整个运行过程中，增加总量仅为0.0015MPa，则表明一级处理后，污水内的大量悬浮物被超滤膜截留，在膜表面此类悬浮物构成滤饼层，膜阻力进一步加大，减少膜通量。因水内溶解性有机或无机物在二级、三级处理时在膜表面沉积，或对膜孔堵塞，导致膜有效过滤面积降低，并增加过滤阻力。由能耗方面分析，在二级、三级污水处理中超滤膜技术可行。
第二，水质变化。通过上述分析后，污水经三级处理后水质产生了极大改变，如表2所示。由此可见，三级处理后，水样指标均满足一级A排放要求，具有较高去除率。
3 结束语
综上所述，自改革开放以后，我国国民经济高速增长，城市化进程越来越快。为推动城市经济发展，实现可持续发展的战略目标，必须做好市政污水处理工作。作为一项系统性较强的工作，市政污水处理不能一撮而就，应由多方面、多角度加以完善。相比其他技术，膜技术作为一种新型除污分离技术，操作更便捷、设备更紧凑，更能降低能耗。因此，必须合理应用膜技术，将其的优势在污水处理中充分发挥出来，以期为市政污水处理工作贡献更大力量。
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