超濾膜技術在水處理領域中的應用及發展

周清卿

摘? 要：近年來，隨著我國經濟的迅速發展，對水資源的需求量也越來越大。隨著環境保護觀念的加強，人們愈加重視水質的處理。目前超濾膜技術在水處理領域應用十分廣泛，并且取得了比較可觀的效果。鑒于此，該文將從飲用水處理、污水處理、廢水處理以及海水淡化等多個方面對超濾膜技術的應用進行深入的研究和分析，在此基礎上對其存在的問題和發展前景進行討論，以期為日后進一步優化超濾膜技術在水處理領域的應用效果提供一些建議和理論參考。

關鍵詞：超濾膜技術;水處理;應用;發展前景

中圖分類號：X703? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

膜技術是近年來出現的一種新型實用技術，作為一種無相變且低能耗的物理過程，膜分離技術具有高效節能且無污染的特點，所以在各國的各個領域之中都得到了廣泛的應用，具有十分廣闊的發展前景。目前在水處理中使用較多的仍然是壓力式膜技術，超濾膜技術是從20世紀90年代才開始了廣泛應用，大多為中空形式，主要材料有聚醚砜和聚偏氟乙烯等高分子材料。膜技術過濾的精度與其本身孔徑有直接關系，一般把孔徑較大的稱為微濾，孔徑最小是納濾以及反滲透，而超濾則是結語微濾和納濾之間的膜過程，其孔徑一般在3 nm～100 nm。利用超濾膜技術能夠有效地實現對溶液的凈化、分離以及濃縮。一般認為超濾膜技術的截留機理是篩分作用，不過有時膜的化學性質也會發揮一定的截留作用。超濾膜技術主要是以膜兩側的壓力差作為基本動力，以超濾膜作為過濾介質，在壓力作用下，水流過膜表面時只允許水和其他低分子量的溶質通過，從而實現對溶液的凈化、分離以及濃縮。

1 飲用水處理

自20世紀末期以來，隨著水環境污染的家具以及水質檢測技術的提升，大量的水質問題出現在了人們面前，比較典型的有賈第蟲和隱孢子蟲問題、藻類污染加劇、水蚤和紅蟲問題以及水的生物穩定性問題等。在此背景之下，世界上的許多國家都對飲用水制定了一些指標項目和衛生標準。我國的《生活飲用水衛生標準》中的檢測指標也在不斷增加，第一和第二代飲用水技術，也就是常規的處理和臭氧—活性炭深度處理已經不能滿足相關的標準，因此便引入了超濾膜技術，即第三代飲用水技術。

1.1 粉末活性炭—超濾膜（PAC—UF）聯合工藝

粉末活性炭—超濾膜聯合工藝能夠有效結合PAC對于低分子物質的吸附作用和大分子細菌等微生物的少分作用，從而提高飲用水中有機物的去除率。現階段許多學者對于粉末活性炭—超濾膜聯合工藝的研究比較熱門，認為其可能發展為代替常規飲用水處理工藝的膜技術。相關學者曾經提出了將一定的粉末活性炭加入UF裝置的循環水流中并且組成吸附—固液分離工藝來達到凈化飲用水的目的。PAV可以有效地吸附低分子物質，將溶解性有機物轉移到固相，之后再利用UF膜將其從水中去除。除此以外，PAC還能夠有效地防止膜污染。根據相關研究發現，粉末活性炭的濃度越大，高錳酸鹽指數以及酚的去除效果都在上升，并且粉末活性炭還能夠減輕污染，從而維持超濾膜的高比流量。

1.2 混凝—超濾組合工藝

混凝有混合、凝聚以及絮凝3個部分，混凝—超濾組合工藝的主要目的是形成絮體。其主要工作原理如下：1）首先是吸附—電中和;2）其次是吸附架橋;3）最后是網捕作用。混凝的主要目的是將水中的小分子物質形成礬花，之后在超濾膜的作用下形成濾餅層，如此一來，具有親水性質的物質便會沉積在濾餅層之上，通過沖洗便可將其去除，然后恢復膜通量。綜合而言，混凝—超濾組合工藝之所以能夠有效地去除有機物主要有以下原因：首先，混凝能夠使水中的小分子有機物形成微絮體，并提高其分離性能;其次，微絮體通過超濾膜以后能夠被截留，從而更好地去除有機物分子。混凝預處理能夠改善膜通量，強化膜的過濾性能并且提高出水的水質。現階段，混凝—超濾組合工藝主要有壓入式以及浸入式2種，根據相關學者的對比研究，發現壓入式和浸入式2種工藝的有機物去除率分別為41.6%和36.5%，其運行費用分別為0.136元/m?和0.122元/m?，在實際應用的過程可以根據不同需求選擇。

1.3 其他預處理形式與超濾膜技術聯合工藝

有學者通過研究發現，在超濾膜飲用水處理中，用生物陶粒柱—PAC作為超濾膜的預處理工藝，能夠有效去除飲用水的細菌，降低飲用水的濁度。除此以外，采用臭氧—生物活性炭—超濾工藝能夠實現難降解和難溶解有機物的轉化，從而使其成為易降解或者易溶解的有機物，之后通過活性炭的吸附作用能夠將超濾膜的有機物負荷降低，提高其使用周期。另外也有相關研究表明，壓縮活性炭—超濾工藝能夠制備優良的飲用水，這主要是由于壓縮活性炭棒能夠優先去除憎水性的大分子有機物，從而降低其對于超濾膜的吸附作用，因此能夠更好地預防和控制有機物污染。

2 廢水處理以及海水淡化

超濾膜憑借其獨特的特點，在生活污水、工業廢水處理以及海水淡化的過程中都得到了廣泛的應用。對于城市污水，常常采用膜生物反應器進行處理，處理效果十分明顯，處理后的水可以回用，并且反應器的體積較小，成本較低，能夠在城市小區中廣泛應用。在含油廢水中，超濾膜技術可以使水和其他低分子有機物透過膜，從而將油和水分離。20世紀60年代就已經有國家利用膜技術來淡化海水，但是其中面臨著一個膜污染的嚴重問題。傳統的預處理方式不能夠保證入水的水質，因此很多淡化工廠沒有對此進行準確的設計分析，從而導致了制水成本的增加。根據世界各個國家的膜技術淡化實踐可以發現，超濾技術可以有效地控制水質，從而保證反滲透法的入水水質。

3 我國超濾膜技術發展趨勢

無論是在國內還是國外，超濾膜技術的應用都比較廣泛，雖然我國的超濾膜技術發展比較快，但與其他發達國家仍然存在一些差距。其中存在的主要問題是超濾膜的污染問題。

不可否認，目前超濾膜技術已經在水處理的很多領域得到了比較廣泛的應用，然而其污染問題仍然亟待解決。超濾膜的污染物質在膜的表面降低了膜的通量，在很大程度上阻礙了超濾膜技術的應用和發展。鑒于此，有很多的學者和科研單位在深入研究超濾膜污染機理的基礎上對其防治過程提出了一些措施，然而大多數的研究僅是對料液的性質以及污染物的截留等進行了定性的分析，并沒有對其進行定量地探索，所以這也是日后超濾膜技術發展的重要方向。

4 結語

該文從飲用水處理、污水處理、廢水處理以及海水淡化等方面對現階段超濾膜技術在水處理領域的應用進行了比較深入的研究和分析，并且在此基礎上對我國超濾膜技術的發展趨勢和應用前景進行了討論。客觀而言，我國的超濾膜技術還不夠成熟，相關學者和技術人員應當在應用實踐中不斷發現超濾膜技術所存在的問題，積累經驗，加強學習，吸取教訓，爭取不斷提升其在水處理領域的應用水平，從而促進我國的經濟平穩發展。

參考文獻

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