中國粉體網(wǎng)訊 近日，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》。水資源短缺及水處理標準的提高將推動污水處理產(chǎn)業(yè)的升級，而膜工藝依靠其自身的技術優(yōu)勢在污水資源化市場得到廣泛應用。據(jù)機構預測：“十四五”期間膜處理市場將達到千億級，市場空間廣闊，污水資源化政策利好膜技術公司。
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膜是指在不同驅動力作用下將兩種不同相物質進行分離的介質。在驅動力的作用下，利用膜的透過性可使混合液中的離子、分子及某些微粒分離。按照成膜材料不同，膜分為有機膜和無機膜。有機膜首先得到應用，較高的分離效率、設備簡單、易成型等優(yōu)點使它廣泛應用于水處理領域中，但其本身存在一些無法克服的缺點，如：使用壽命短、化學穩(wěn)定性差、抗微生物能力弱、熱穩(wěn)定性差等。
在我國，20世紀80年代以來，無機膜逐步受到人們關注，尤其自90年代后，無機膜發(fā)展速度年增長率達到30%-35%，其中以陶瓷膜為主導，占到80%左右。
無機陶瓷膜的性能特點
陶瓷膜是固態(tài)膜的一種，其載體支持體為多孔陶瓷材料，過濾層為微孔陶瓷膜，形態(tài)包括管狀、平板狀和多通道狀，陶瓷膜表面微孔均勻排列，孔徑通常為0.004~15μm。
陶瓷膜主要是由Al2O3、TiO2、ZrO2和SiO2等制備而成，以其化學穩(wěn)定性好、耐高溫及使用壽命長等優(yōu)點而著稱。
1、耐高溫
無機陶瓷膜具有極好的耐熱性，大多數(shù)陶瓷膜可在1000-1300℃高溫下使用，可用于高溫、高粘度流體的分離。對于那些不利于化學清洗的情況，如食品、乳品、制藥等工業(yè)，或者是希望通過高溫操作來降低進料物粘度的場合，無機陶瓷膜均適用。
2、化學穩(wěn)定性好
無機陶瓷膜耐酸堿和生物腐蝕，比金屬和其它有機材料的膜質更加耐酸堿腐蝕。由于能夠穩(wěn)定地經(jīng)受氫氧化物或酸的腐蝕，可用于處理pH值有極性的物料，特別是堿性物料。陶瓷膜能長時間地經(jīng)受各種介質的侵蝕，能抗生物降解，抗菌性能好。
3、滲透選擇性高
由于多孔陶瓷膜的孔徑都很小，因此其滲透選擇性很高，多用于超濾和微濾。另外，無機陶瓷納濾膜對無機離子還具有不同的分離特性，可以根據(jù)不同的需要來選擇材質，對特定的離子進行分離。
4、污染小，易清洗，使用壽命長
由于陶瓷膜的化學穩(wěn)定性好，在分離過程中不會產(chǎn)生相變，因此污染較小。另外，由于陶瓷膜的化學及結構的穩(wěn)定性，應用中的膜清洗問題可以輕易地解決。例如：可以用酸性、堿性和活性酶清洗劑來分別處理膜上的不溶沉淀、油性物質和蛋白質等，也可以采用蒸氣和高壓蒸煮進行膜的消毒處理；由于陶瓷膜元件具有非對稱結構，可采用反沖技術清除膜表面膜孔內的污物。陶瓷膜不易老化，使用壽命一般為3-5年，有的甚至可以達到8-10年。
5、光催化作用
有些材質的陶瓷膜，如TiO2膜，具有很強的光催化作用，在紫外光的照射下，能夠殺死進料物中細菌和其它微生物，可用于水處理、空氣凈化、殺菌等。
陶瓷膜在污水處理中的應用
1、在處理食品工業(yè)廢水中的應用
陶瓷膜對食品工業(yè)廢水的處理大部分的研究都集中在對果汁、啤酒、醬油、醋、銀杏水、茶、各種中草藥的過濾等�？梢娞沾赡び捎谀透邷�、化學穩(wěn)定性好、耐酸堿和生物腐蝕等優(yōu)點，應用范圍較廣。
2、在處理紡織和造紙廢水中的應用
紡織和造紙廢水的特點是水量大、色度高、成分復雜，水中含有染料、漿料、纖維雜質、重金屬等，具有較大的生物毒性，嚴重污染環(huán)境。用無機陶瓷膜處理不溶染料效果很好，處理可溶染料時，通過增加表面活性劑，可使染料的去除率顯著提高。
3、在處理化工廢水中的應用
陶瓷膜在生物化工領域的應用研究是近期的熱點之一，涉及領域包括細胞脫除、無菌水生產(chǎn)以及低分子有機物的澄清和生物膜反應器等。利用陶瓷膜分離發(fā)酵液中的菌體，在國內已有多套工業(yè)規(guī)模裝置，不僅可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率，降低裝置負荷，而且極有利于環(huán)境保護，廢水排放量大大減少。
4、在處理含油廢水中的應用
含油廢水來源廣泛，諸如石油化工、石油開采、交通運輸、機械加工、皮革、紡織、食品、醫(yī)藥等等。每年世界上有500-1000萬噸油類通過各種途徑流入海洋。由于含油污水的化學耗氧量高，含油量大，對環(huán)境污染嚴重，無論是環(huán)境治理、油類回收及水的再利用都要求對含油污水進行有效分離。其中，油田含油污水的高效處理是油田可持續(xù)開發(fā)的關鍵，陶瓷膜過濾技術由于具有分離效果好、無二次污染等優(yōu)點已成為目前的研究熱點。
5、處理生活及城市廢水
黃肖容等利用離心方法制備了梯度氧化鋁膜管，用之凈化生活污水。氧化鋁膜不形成孔塞，容易清洗，截留下的污染物停留在控制層表面，經(jīng)機械清洗后截留率和通量可近100%恢復�？刂茖涌讖浇橛�0.1-0.35μm的梯度氧化鋁管對生活污水的BOD5的去除率達83%，CODcr的去除率達67%，大于0.1μm固體懸浮物的去除率達100%。
陶瓷膜生物反應器在水處理中的應用
陶瓷膜在水處理中運用較為廣泛的方向是廢水處理，尤其是工業(yè)廢水的處理。與工業(yè)廢水相比，陶瓷膜在生活污水處理方面的研究及應用還較少見。陶瓷膜在生活污水處理中的應用主要有兩種類型，一類是膜分離，另一類是與生物反應器結合形成的陶瓷膜生物反應器（Ceramic membrane bioreactor，CMBR）。目前的應用研究中采用第一種的較少見，大多數(shù)都為陶瓷膜生物反應器，且以厭氧工藝居多。
膜生物反應器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，以膜組件的高效分離作用取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，實現(xiàn)傳統(tǒng)工藝所無法比擬的泥水分離和污泥濃縮效果，并通過膜對廢水中懸浮固體、有機物、病原菌和病毒的高效截留作用，大大提高了出水水質。
與傳統(tǒng)的生化處理技術相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、出水水質好；設備緊湊、占地面積��；易實現(xiàn)自動控制、運行管理簡單。20世紀80年代以來，該技術愈來愈受到重視，成為水處理技術研究的一個熱點。目前，膜生物反應器已應用于美國、德國、法國、日本和埃及等十多個國家。
對于集中的市政污水來說，水處理量大，污染物濃度相對較低，膜過濾所消耗的能量和動力較大，經(jīng)濟性較差。但可以使用陶瓷膜生物反應器對生活污水進行分散式處理，如針對一個小區(qū)的污水處理回用，陶瓷膜生物反應器運行穩(wěn)定、維護需求少、機械強度大、使用壽命長且耐化學腐蝕，相比有機膜有很大的競爭力和優(yōu)勢。
小結
陶瓷膜生物反應器由于其堅固性、可靠性、穩(wěn)定的出水效果及較少的操作維護需求在工業(yè)水處理中廣受好評，在處理分散式生活污水具有很大的應用前景。
參考來源：
平板陶瓷膜生物反應器處理分散式生活污水及膜污染特性研究，董越，北京交通大學2015
分置式厭氧陶瓷膜生物反應器處理生活污水研究，劉莉莉，哈爾濱工業(yè)大學2018
農村分散式污水陶瓷膜深度處理工藝，陸虹菊，東華大學2010
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