膜分离技术在污水回用中的应用

1前言  
   
        据统计，我国人均水资源占有量仅相当于世界人均水资源占有量的1/4，在全国600多个城市中有400多个存在供水不足问题，2003年缺水比较严重的城市达到157个，全国城市缺水年总量达60亿立方米。近年来，随着经济和社会的发展，污染物排放量也在逐年增加。2003年，全国工业和城镇生活废水排放总量为460亿吨。全国城市污水排放量348.9亿m3，污水处理率只有42.2%。按“十五”计划要求：2005年，城市污水集中处理率要达到45%。
   
        据专家测算，如果以城市供水量为基准值100%计算，仅采取节水方式可以将用水效率提高到120%，而采用节水与水再生利用方式可使用水效率提高到180%。因此，可行的节水、水回用和水循环利用方案，可大大提高用水效率。目前我国污水再生利用进展缓慢，只有少数几个缺水城市建设了规模较小的再生水回用设施。同步规划和建设污水再生利用设施，实现由单一的污水处理达标排放向污水综合利用转变，是缓解城市水资源短缺的重要措施。以北京为例，到2008奥运年，北京市城市污水处理率的目标是由目前的56%提高到90%以上，再生水回用规模将由目前的排水量的1%提高到50%左右。

        通过对城市污水厂二级处理的出水进行深度处理，回用为工业冷却水，工艺用水，浇灌水，或消防用水等，污水实现再资源化，使城市循环经济理念中的水环网构成水生态良性循环。  

        在污水回用领域中，超滤/微滤与反渗透/纳滤的集成技术以其高效除浊和除盐能力的有机结合，以其占地面积小、对环境污染少、自动化程度高、适用范围广的优势，以其规模化生产带来的成本的不断下降，以其可靠的应用技术和经验正逐渐在国内得以推广应用。  
   
2膜分离技术基础和发展  

2.1超滤和微滤技术基础和发展  

        膜的分离谱图请见图1。超滤和微滤用于去除细微颗粒物。超滤膜对水中的颗粒物的去除率，跟超滤膜分离层本身的孔径有关。通常超滤膜的分离精度在5~50nm，即0.005~0.05µm；而微滤膜的分离精度通常为0.1μm以上。在一般的地表水处理应用中，通常选择截留分子量是10~20万道尔顿，对应截留精度在10~30nm的超滤膜，因为这一范围的超滤膜能完全除去水中的病毒。
  

        超滤和微滤采用表面过滤机理，象一个细筛。膜表面的孔径大小一致，流道均匀。比膜表面孔径大的颗粒物被截住，留在膜的给水/浓水侧。小颗粒随着液体透过膜。这种选择性透过功能使得超滤膜非常适用于那些对过滤水质有严格要求的场合。如果膜表面完整性良好，去除效果可以得到保证。除此之外，超滤技术比传统过滤还有结构紧凑（节省占地33%）、自动化程度高（可实际无人操作）、化学药品用量少（节省投资、废液排放少）等优点。