超濾膜技術在水處理領域中應用及前景

摘要：針對目前超濾膜技術在水處理領域中的廣泛應用，分別從飲用水處理、生活污水處理、各種工業廢水處理以及海水淡化等方面介紹了超濾膜的應用動向及效果，并指出超濾膜技術存在的問題及發展前景。

關鍵詞：超濾膜 水處理 應用

膜技術是一門嶄新的跨學科實用技術，膜分離過程是一種無相變、低能耗物理分離過程，具有高效、節能、無污染、操作方便和用途廣等特點，半個世紀以來，膜技術已在許多領域中得到廣泛地應用，被公認為是當代最有前途的高新技術之一，超濾膜從20世紀90年代得到廣泛應用。

超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，平均孔徑在3-100nm之間。超濾膜技術是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術。其截留機理主要是篩分作用，但有時膜孔徑既比溶劑分子大，又比溶質分子大，故膜表面的化學特性（膜的靜電作用）也起著截留作用。以膜兩側的壓力差為驅動力，以超濾膜為過濾介質，在一定的壓力下，當水流過膜表面時，只允許水及低分子量溶質通過，從而達到溶液的凈化、分離、與濃縮的目的。超濾膜技術應用范圍廣泛，本文只介紹超濾在水處理中的應用及前景。

1．飲用水處理

20世紀末，由于水環境污染加劇，以及水質檢測技術的發展，出現了許多新的水質問題，如賈第蟲和隱孢子蟲(兩蟲)問題、水蚤及紅蟲問題、藻類污染加劇及臭味和藻毒素問題、水的生物穩定性問題等。為此，世界各國都對飲用水制訂了更多的指標項目(100多項)和更嚴格的水質衛生標準。但用常規處理（第一代飲用水技術）加臭氧—活性炭深度處理（第二代飲用水技術）已不能滿足要求了，故超濾膜技術被引用，被稱之為第三代飲用水技術。

超濾一般能去除水中包括水蚤、藻類、原生動物、細菌甚至病毒在內的微生物，與第二代處理工藝結合能充分發揮各工藝的優點，對水中的致病微生物、濁度、天然有機物、微量有機污染物、氨氮等都有較好的處理效果，從而滿足人們對水質越來越高要求。

2．廢水處理

據超濾膜各項特點，無論在生活污水還是在工業廢水中都得到廣泛應用。生活污水經過超濾使處理水質變好從而進行回用，而工業廢水中由于一般技術不能達標，采用超濾技術能充分處理廢水。

2.1生活污水處理

城市污水處理廠廢水，可采用超濾膜技術進行處理，處理后的水質較好，可用于中水回用，且反應器占地面積小，設備投資低。 可廣泛應用于小區中水回用。

2.2含油廢水的處理

含油廢水存在的狀態分三種：浮油、分散油、乳化油。前兩種較容易處理，可采用機械分離、凝聚沉淀、活性炭吸附等處理使又分降到很低。但乳化油含有表面活性劑和起同樣作用的有機物，油分以微米級大小的離子存在于水中，重力分離和粗粒化法都比較困難。超濾膜能達到目的，它使水和低分子有機物透過膜，從而實現油水分離。例如油田含油廢水中通常油量為100～1 000 mg/ L ，超過國家排放標準( < 10mg/ L) ，故排放前必須進行除油處理應用中空纖維超濾技術，在操作壓力為0. 1 MPa ，污水溫度40 ℃時，膜的透水速度可達60～120 L/ (m2·h) ，可將原油200～1 000 mg/ L的廢水處理后達到環境排放標準。

2.3 食品工業廢水處理

食品工業中牛奶、飲料、淀粉、酵母、豆腐、肉類等加工過程中形成的廢水，含有大量的蛋白質、淀粉、酵母、乳糖及脂肪等，都有一定的回收價值，而這類廢水中的BOD和COD又較高，會對環境造成污染。用一般生化法較難處理，且無法回收其中有用的物質，用超濾法可以實現回收利用又達到凈化廢水的目的。

如采用中空纖維和管式超濾裝置處理蟹加工廢水時，入口壓力采用0.18MP，出口壓力采用0.12MP，濃縮倍數可達十倍，20L廢水濃縮液經離心干燥可獲得180g的干燥固體、含40%的蛋白質和23%-45%的脂肪。

2.4電鍍廢水

電鍍廢水的用水量高，其中的氰化物、六價鉻、鎳、銅、鋅、鎘等重金屬離子具有很強的毒性，對人、動物和農作物等都會造成嚴重的危害。電鍍廢水的

特點是可生化性小，且里面的金屬離子難以被微生物吸收。目前國內外治理電鍍廢水使用技術中，利用鐵氧化法處理電鍍廢水，雖然原料方便和價廉，但是出水色感差、污泥量大。利用電解法處理電鍍廢水，處理效果雖然較好，但是投資較大、耗電較多，處理成本持高不下。

采用超濾膜和反滲透膜連用可以使鍍鎳廢水中的電導率、鎳、硝酸鹽和總有機碳的去除率分別為97%，99.8%，95%和87%，通過超濾膜作為預處理，反滲透膜的污染明顯減少，并且反滲透膜的通量能提高30~50%。

2.5造紙廢水的處理

造紙廢水處理堿回收中應用最多的是燃燒法堿回收，此種方法不僅不經濟，還沒有對有用的物質進行回收。超濾應用于造紙廢水中，主要是對某些成分進行濃縮并回收，而透過的水又重新返回工藝中使用，主要回收的物質是磺化木質素，它可以再返回紙漿中被在利用，這樣就能創造較大的環境效益和經濟效益。

3.海水淡化

中東地區是水資源缺乏最嚴重的地方，從十九世紀60年代膜技術被用于解決這些國家的缺水問題，但許多反滲透海水淡化系統面臨著膜污染嚴重的問題，主要因為反滲透系統的傳統的預處理方法無法提供可靠的入水水質。因此絕大多數淡化工廠，在遠遠低于其設計出水量的情況下工作，甚至有些工廠的出水量達不到最初設計的30％。

小型淡化裝置的研究非常清楚的表明，超濾系統可以有效的控制海水水質，為反滲透系統提供高質量的入水。長期試驗也表明，超濾系統的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。這些測試在超濾系統前不必作任何預處理，并且適用各種海水水質。

4．結論

在國際中，超濾膜技術已得到了廣泛應用。近10 年來，我國的超濾膜技術有了很大的進展，但與國際技術先進國家的差距仍然很大。問題主要表現在：生產現代化、產業化程度低，原料不規范，工藝參數未嚴格控制，產品質量不穩定;膜的品種少，應用范圍小。所以只要我們要加強研發能力，努力推動膜技術產業的發展，依靠科技進步，提高產品質量，降低成本，增加品種，擴大應用面提高膜技術應用的工藝設計、系統成套能力，膜制備和膜組件水平，擴大膜品種及相關機電產品，就能使我國超濾膜得到廣泛的發展，在水處理領域中發揮更大的作用

參考文獻

1.邵剛 膜法水處理技術（第二版）冶金工業出版社 2000

2.時鈞，袁權，高從楷.膜技術手冊[M].北京：化學工業出版社，2001

3. 李圭白，楊艷玲，李星 第三代飲用水凈化工藝初探 中國給水排水 2006（09） 218-222

4.王靜，張雨山超濾膜和微濾膜在污(廢)水處理中的應用研究現狀及發展趨勢工業水處理2001（03） 4-7

5.續曙光，李鎖定，劉忠洲 我國膜分離技術研究生產現狀及在水處理中的應用[J]. 環境科學進展，1997，5(6)：72-76.

6.劉達玉，吳永嫻食品工業中應用超濾技術的注意問題[J].廣州食品工業科技，1995，11(2)：39.

7.戴軍，袁惠新，俞建峰 膜技術用于工業廢水處理的現狀及進展 過濾與分離 20010（03） 5-8