環境工程水處理中超濾膜技術的應用研究

侯辰鳴

（盤錦遼河油田金宇集團有限公司，遼寧 盤錦 124109）

人類的生存與發展離不開水資源的支撐。在水資源開發利用過程中，如何有效保護水資源，降低水污染程度，控制水污染范圍始終是人們研究與關注的重點問題。但就當前水環境整體情況來看，受多重因素影響，我國水污染問題嚴峻，水污染治理成為環境保護工程的核心內容。當前，我國高度重視環境保護、資源開發和能源節約利用，提倡走可持續發展道路，因此有必要加強環境工程水處理技術的研究。而超濾膜技術作為水處理技術中的典型代表，對其應用進行研究具有顯著的現實意義。

1 超濾膜技術概述

超濾膜技術被譽為21世紀最有發展前途的高新技術之一。該技術的工作原理在于：以超濾膜為過濾介質，依靠超濾膜兩側的壓力差異，對過濾物進行篩分，即將粒徑大于超濾膜表面微孔徑（一般為0.01μm）的顆粒物（如細菌、病毒、懸浮物、大分子有機物等）截留，允許水分子、微量元素、有益礦物質流過，達到原液凈化、過濾、分離和濃縮的目的[1]。

隨著超濾膜技術的創新發展，超濾膜性能大幅度提升，超濾膜生產與使用成本降低，該技術值得應用與推廣。目前，超濾膜技術已經成為環境工程水處理的主流技術，并在生物工程、醫藥、食品等領域得到廣泛應用。就環境工程水處理而言，超濾膜技術應用優勢主要體現在四個方面。一是雜質去除率高，能夠有效將水中的污染物質、有害物質過濾、分離，提升污水處理質量與效率，提高水質。二是超濾膜技術應用過程中對化學藥品的依賴性低，避免了用藥污染問題。三是超濾膜技術整體性能好，具有耐酸、耐堿、耐高溫（PVDF膜可承受140℃高溫）、耐水解、耐污染等特征，故技術實用性強，可在多種環境條件下（如強酸環境、強堿環境等）進行污水處理。四是超濾膜技術操作簡單，工藝控制力強，成本低廉，使用范圍廣，產水量較大，經濟效益顯著，應用可行性較高[2]。

2 環境工程水處理中超濾膜技術的應用實踐

2.1 飲用水的凈化處理

水不僅是構成人體組織液、血漿、細胞的基本物質，也是促進體內各種營養元素有效運輸與利用的重要媒介，是人們存不可或缺的資源。因此，飲用水的安全直接關系著人的身體健康與生命安全。目前，我國水資源污染問題嚴峻，居民生活飲用水安全受到嚴重影響，如果長期飲用受到污染的水，將嚴重威脅人體健康。而將超濾膜技術應用到居民生活飲用水凈化處理中，能夠將自來水中的致病菌、鐵銹、膠體、懸浮物、泥沙和大分子有機物截留在超濾膜管中，使自來水有效轉變為凈化水，提高飲用水品質，使其達到直接飲用標準。

2.2 電鍍工業廢水處理

隨著我國工業的高速發展，工廠數量不斷增多、類型日漸豐富、規模不斷擴大。在此背景下，電鍍工業用水量增加，電鍍廢水產生量也隨之增多。相對于其他廢水而言，電鍍工業廢水不僅含有銅、鋁、鉻等金屬離子，還含有氰化物與酸堿類物質，危害較大，處理難度高。通常，人們主要根據廢水水質情況，有針對性利用電解法、化學法處理電鍍工業廢水。例如，利用次氯酸鈉氧化劑處理含氰含堿電鍍工業廢水。但是，化學法易產生二次污染，電解法的應用成本高，經濟效益不明顯。而將超濾膜技術引入電鍍工業廢水處理中，與其他技術結合應用，則可有效彌補傳統水處理工藝存在的不足，在提升廢水處理質量與效率的同時，降低廢水處理成本，實現技術的大范圍推廣和應用。例如，利用陶瓷膜處理廢水，調節pH值，截留氫氧化物沉淀物，提升電鍍工業廢水處理效果。

2.3 油質廢水凈化處理

民以食為天，而食品的煎炒烹炸離不開油。因此，隨著食物需求量、消耗量的不斷增加，含油廢水將不斷增多。根據油與水的關系，含油廢水可以分為浮油廢水（油浮在水的表面）、分散油廢水（油與水混合）、乳化油廢水（油與水融合）三種類型。在對油質廢水進行處理時，浮油廢水與分散油廢水處理難度較低，通常可利用活性炭吸附法、聚集沉淀法等進行處理，實現水資源的循環利用。但是，對于乳化油廢水來說，水與油的融合程度較高，處理難度更高，傳統油質廢水處理法的處理效果不理想。而超濾膜技術可實現油、水分離，特別是利用超濾膜對油質廢水進行過濾、分離、濃縮，可將廢水的含油量降至低于0.3 mg/L。

2.4 城市污水凈化處理

隨著城鎮化建設進程的不斷推進，城市污水排放量逐漸增多，成為環保工程水處理的重點內容。雖然城市生活污水污染程度較輕，但處理量大，人們在選擇水處理工藝時不僅要考慮社會效益、環保效益，也要考慮經濟效益。超濾膜技術成本低，操作簡單，膜截留率高，水通量大，在城市污水凈化處理中具有較強的適用性。例如，某污水處理廠在污水處理過程中引入超濾膜技術，構建“混合沉淀+超濾膜”污水處理系統，應用內徑為1.0 mm、外徑為1.40 mm、純水通量為300 L/（m2·h）的PVDF中空纖維膜，最終實現100%濁度去除、21.2%UV254去除、31.5%磷酸鹽去除、28.36%COD去除，產水率達到84.6%，系統能夠連續、穩定作業。

2.5 海水資源開發利用

環境工程不僅注重自然資源保護，也注重自然資源的科學開發與合理利用。在環境工程水處理過程中，水資源開發與利用是基礎內容，也是重點內容。在水資源開發與利用中，海水淡化始終是人們關注與研究的重點課題，可以緩解淡水資源短缺的局面，提升水資源利用率。蒸餾技術、海水凍結技術、電滲析技術等是應用較為廣泛的傳統海水淡化技術，但從整體情況來看，技術應用成本較高，回收率較小。隨著科學技術的創新發展，反滲透技術（利用超濾膜，在膜兩側壓力差作用下，將水與鹽有效分離）憑借成本低、節能效果好（能耗是蒸餾技術的四十分之一，是電滲析技術的二分之一）、操作簡便、易維護管理等優勢，逐漸取代傳統技術，得到應用與推廣。

3 環境工程水處理中超濾膜技術的應用問題

3.1 污染處理問題

在應用超濾膜技術處理污水時，污水中的膠體、懸浮顆粒、細菌等會與膜產生一定的物化作用，吸附或沉積在膜表面，最終出現膜堵塞、膜水通量降低等問題，影響污水處理效果，形成膜污染。在膜清潔過程中，化學藥劑的大量應用也將影響水處理效果，甚至加劇水污染。因此，膜污染問題是超濾膜技術應用中的常見問題，也是急需解決的重點問題。

3.2 能耗節約問題

根據超濾膜工作原理，在環境工程水處理中，超濾膜技術需要依靠膜兩側的壓力差進行水與污染物的分離。因此，超濾膜技術的應用需要依靠一定能源進行驅動。超濾膜技術應用存在能耗問題，企業要根據水處理實際情況與需求，科學選擇超濾系統配套設備，降低設備能耗，節約成本。

3.3 技術配置問題

在環境工程水處理中，超濾膜技術并非適用于所有的水處理。以飲用水處理為例，當自來水的水質硬度較高時，超濾膜技術雖然能夠將自來水轉變為凈化水，但是從整體效益來看，超濾膜技術不如雙模技術。環境工程水處理是一項綜合、長期且復雜的工程，需要綜合運用多種技術，提升水處理質量與效率。在應用超濾膜技術時，企業要根據水質特征、水處理要求、水處理設備性能和水處理技術水平，將超濾膜技術與其他技術進行科學搭配，以充分發揮超濾膜技術的作用，達到“1+1＞2”的效果。但就超濾膜技術應用現狀分析可知，超濾膜技術配置不合理，如應用過度、應用不到位等，不利于自身作用的發揮，同時會增加水處理成本，提升水處理管理難度。

4 提升環境工程水處理中超濾膜技術應用有效性的策略

4.1 注重濾膜性能強化，加大技術研究力度

在應用超濾膜技術進行環境工程水處理時，超濾膜性能的好壞直接影響環境工程水處理質量。隨著水污染治理難度的不斷提升，人們對超濾膜物化性能、分離透過性能提出了更高要求。對此，膜生產制造企業應加大濾膜研究力度，通過濾膜研究改善濾膜性能，使濾膜具有較強的化學穩定性、柔韌性、抗污染性、耐熱性、耐腐蝕性等。這樣不僅能夠有效處理膜污染，保證通水質量，也可以延長濾膜使用壽命，有效提升超濾膜技術應用的經濟效益。

4.2 提升技術應用科學水平，做好技術管理工作

在環境工程水處理過程中，企業應做好技術應用質量管理工作，以保證技術應用的科學、合理、準確、規范與到位。其間需要注意以下幾點：通過水環境調研，全面了解水質情況、水處理要求和水處理內容等，做好記錄，建立水處理檔案，為水處理技術選擇與應用奠定良好信息基礎；根據水環境調研結果，制定超濾膜技術方案，并遵循經濟性、系統性、節約性、規范性、科學性和可操作性等水處理基本原則，進行超濾膜技術應用方案對比分析，選擇最優方案，提升超濾膜技術應用水平；結合水處理實際需求，根據水污染程度，進行超濾膜技術應用風險評估，發現超濾膜技術應用過程中可能存在的問題，包括污染問題、能源問題、技術問題和管理問題等，然后制定風險防控應急預案，保證技術應用質量管理措施的有效落實。

5 結論

超濾膜技術在環境工程水處理中的有效應用，有助于治理水污染，提升水資源利用的安全性、可靠性和持續性。人們應全面了解超濾膜技術及其應用，善于歸納與總結經驗，分析超濾膜技術在環境工程水處理中應用的不足，不斷改進技術，提升環境工程水處理能力。