超濾膜技術在環境工程水處理中的應用研究

張際平，佟勝偉，苑芯茹

（吉林建筑大學，長春 130118）

改革開放以來，我國經濟長期保持快速發展，能源需求不斷上升。但是，部分地區盲目發展經濟，不注重生態保護，出現較為嚴重的環境污染問題，尤其是水污染問題。一直以來，污水治理備受國家和人民的重視，目前，我國水污染治理已經取得顯著的成就，水資源凈化更是走在世界的前列。在各項水處理工藝中，超濾膜技術應用較為廣泛且效果較為理想。

1 超濾膜技術的原理

1.1 超濾原理

超濾本質上就是過濾，它與過濾的原理一樣，但超濾技術要比過濾更加高超，與傳統的過濾手段相比，超濾膜技術操作更加便捷，具有十分明顯的優點。超濾是指在過濾的過程中利用外部壓力推動水流，在超濾膜內外形成一定的壓差，此時水流會在壓力的作用下透過超濾膜，并將水體內的沙礫和細菌析出[1-2]。

1.2 微透過原理

微透過原理也是一種物理方式，操作方法是將水從超濾膜材料中析出，最終實現有效過濾。在實際的操作中，濾膜的孔徑極小，因此可以有效攔截雜質。一般濾網的直徑控制在0.002～0.100 μm。近年來,隨著科技的發展，超濾膜技術也實現了較大的提升，由單層濾網逐漸向多層濾網轉變，這也預示微透過原理會得到更廣泛的推廣和應用，與超濾原理相比，微透過原理利用超濾介質的超強過濾能力，有效排除水中的雜質，超濾膜在水的過濾期間主要起到濾網的作用。

2 超濾膜技術的性質

2.1 物理過濾

過去，我國一般采用化學手段處理污水，操作方法主要是在污水中添加化學藥劑，讓化學藥劑與廢水中的污染物產生反應，這種方法雖然可以清除污染物，但同時產生其他雜質。待雜質溶于水后，人們需要對水進行過濾。但此種方法很容易對水造成二次污染。超濾膜過濾主要應用物理原理，不會產生污染物。此外，超濾膜技術還能對水中的細菌和雜質進行深層過濾，保證人們的用水安全。

2.2 過程簡單

傳統的污水處理主要選擇氯制品來對水進行消毒，但是氯制品價格較高，若廢水池暴露在室外，廢水中的氫化物會和氯化物發生反應。此外，氯氣也是一種具有很大毒性的氣體。因此，在應用此方法處理廢水時，人們需要再添加其他化學成分，這會增加廢水處理成本，而超濾膜在使用過程中不容易出現損耗，不會有二次消費，可以有效進行水體過濾，節約成本。

3 超濾膜技術在環境工程水處理中的應用

3.1 凈化飲用水

近年來，各地的環境問題越發突出，人們的飲用水中也出現病原體、微生物等雜質。飲用水與人們的生命健康有直接的關系，因此飲用水的清潔是十分重要的，人們需要采取更加嚴格的凈化標準。超濾膜作為一種新型的水處理手段，在飲用水的清潔中可以達到很好的凈化效果，因此獲得很多水污染處理人員的認可，并逐漸應用到水處理領域。超濾膜凈化飲用水的一般流程為：自來水流入超濾膜內，在內外壓差的壓力下，膜表面的細孔會壓迫水流通過，由于孔徑小，只能通過水分子，因此，許多雜質和微生物就被過濾掉[3-4]。需要特別留意的是，自來水含有較多污染物，超濾膜長期使用會導致濾網堵塞，所以濾膜要定期清理，以保證超濾膜可以滿足使用需求。

3.2 含油廢水處理

含油廢水來自人們的日常生活，目前，常見的含油廢水主要有三種：一是油化程度很輕、水體表面油層很薄；二是水中混有較多種類的油；三是含有乳化油，這類污水的油化程度較高。一般情況下，前兩種含油廢水都可以采用物理過濾的方式進行過濾，即采用聚集沉淀、活性炭吸附等方法，操作都不復雜，可以取得理想的效果。第三類含油廢水的凈化流程較為復雜，需要集中使用多種手段，單純使用一種過濾手段，無法取得較好的效果，達不到過濾標準。超濾膜技術可以過濾油污，主要應用的是半透膜，很多大分子化合物無法順利通過半透膜。超濾膜技術應用具有以下特點：一是對含油廢水的分離效果較為理想，成本不高；二是過濾期間不會有物質發生化學反應，因此也不要對水體加熱，最關鍵的是，超濾膜技術不會對水體造成污染；三是沒有較高的操作要求，不會影響廢水中的敏感物質；四是不需要使用任何化學藥劑。

3.3 城市污水回收處理

城市化建設的加快，使城市出現新一輪的擴張，外來人口不斷增加，城市的用水量和污水排放量都不斷遞增，水資源出現短缺的情況。對城市污水進行回收處理有助于解決水資源匱乏帶來的各種社會問題，滿足居民的正常用水需求，也可以較好地提升城市居民的生活水平。在城市污水處理中，超濾膜技術有極大的發展空間，將其運用在城市污水凈化中可以實現較好的效果，超濾膜技術不僅可以過濾城市生活污水，還可以消除污水中對人體有害的微生物。經過超濾膜凈化后，城市污水即可達到排放標準。之后，經過系統處理，污水可以實現循環利用，最終提升水資源的利用率。

4 現階段超濾膜技術存在的不足

4.1 實際應用中的不足

一是重金屬水污染。重金屬水污染危害極大，應該被重點治理。很多重金屬物質無法自然降解，當生物體飲用重金屬污水時，重金屬會在生物體內沉積下來，最終導致重金屬污染物的毒性被廣泛傳播，進而影響整個生態系統。二是家庭和工業廢水處理效果差。油脂類污水是常見的生活污水之一。人們在烹飪時會使用油脂，而清潔后的廢水通常含有廢棄油脂，過濾是處理油脂類污水的有效方法，但部分乳化油脂的過濾效果并不理想。乳化油脂的直徑較小，在過濾時可順利通過濾膜介質，導致過濾膜最終失去效果。

4.2 超濾膜技術存在的不足

4.2.1 起步晚

“超濾”這一概念最早出現于18世紀，當時人們用來過濾的材質是棉質膠膜。19世紀開始出現人工超濾膜，分子概念的提出也推動了超濾膜技術的發展。我國超濾膜技術研究是從20世紀才開始的，超濾膜技術具有環保的優點，具體操作不需要聘請專業人士，備受人們歡迎。超濾膜技術雖然具有十分明顯的優點，但畢竟在我國的發展時間較短，很多污水處理企業對該項技術并不十分認同，因此其在普及過程中也遭遇了很多阻礙。

4.2.2 水污染類型差異

很多生產企業在生產過程中會排放大量廢水，這些廢水大多含有較多的重金屬等污染物，給周邊水域造成較為嚴重的污染。這些水體大多含有較多種類的重金屬，因此水體過濾難度較大。在應用超濾膜技術時，除了要處理水體內的化學污染物，還要識別和檢驗其中存在的金屬離子。除了含有重金屬離子，我國污染水體還含有其他污染物，如二噁英、硫酸根離子等。

5 提高超濾膜技術水平的策略

5.1 優化凈化處理系統

5.1.1 重視飲用水的處理流程

當前，要想做好環境工程水處理工作，人們要不斷優化飲用水管道，避免飲用水在運輸途中受到污染。此外，要宣傳節約用水理念，避免水資源浪費。飲用水運輸管道內可以適當地設置超濾膜，保證水質。

5.1.2 區分工業廢水和家庭污水

工業廢水與家庭污水有明顯的區別，因此必須采用不同的處理方式，分別用不同的管道進行運輸。

5.2 加強對超濾膜技術的研究

一是將超濾膜與活性炭相結合，共同進行水處理。單純從應用方面來說，超濾膜可以長期應用于水質凈化中，不易出現損耗，具有極強的實用性。但是，我國超濾膜技術起步較晚，使得超濾膜的使用受到一定限制，為了控制成本，人們可以適當添加活性炭。二是加強對污染源的分析。結合水污染地區的實際情況，建立污染數據庫，實現對水體信息的全面掌控，進而提升過濾效果。

6 結論

為了更好地促進國民經濟的發展，人們需要重視環境問題，而超濾膜是工程環境水處理的一種良好方式。現階段，超濾膜技術仍然存在一定的問題，但是通過對技術不斷優化，人們可以解決技術漏洞，提升水處理效率，保護水資源，提升經濟發展質量。