環(huán)保工程水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用研究

趙晶琳 秦磊 戴士博

摘要：隨著我國水資源污染、水資源浪費等問題的日益嚴重，對受污染水資源、有害物質(zhì)等的處理，成為環(huán)保工程水處理關(guān)注的主要內(nèi)容。超濾膜技術(shù)作為一種水資源凈化技術(shù)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水或食品廢水的處理中，且取得較為良好的過濾效果。本文主要探討環(huán)保工程水處理中，對超濾膜技術(shù)的應(yīng)用狀況，以及應(yīng)用超濾膜技術(shù)的優(yōu)勢與弊端，并對超濾膜技術(shù)的未來發(fā)展作出展望。

關(guān)鍵詞：環(huán)保工程;水處理;超濾膜技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號：X192 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）07-0-01

Abstract： With the increasing problems of water pollution and waste of water resources in China， the treatment of polluted water resources and harmful substances has become the main content of environmental protection project water treatment. As a water purification technology， ultrafiltration membrane technology has been widely used in the treatment of domestic sewage， industrial wastewater or food wastewater， and has achieved relatively good filtration results. This paper mainly discusses the application of ultrafiltration membrane technology in environmental engineering water treatment， as well as the advantages and disadvantages of applying ultrafiltration membrane technology， and prospects for the future development of ultrafiltration membrane technology.

Key words： Environmental engineering; Water treatment; Ultrafiltration membrane technology; Application

超濾膜技術(shù)是一種利用膜兩側(cè)壓力差，將微粒、膠體、細菌等大粒子與水分離，從而完成水資源篩分與純化的技術(shù)。在一定壓力作用下，流過多孔膜表面的水資源會被物理截留，其中小粒子原液會透過高壓側(cè)流向低壓側(cè)，大粒子則會在超濾膜上聚合與分離。基于此，可以利用超濾膜技術(shù)，在高溫環(huán)境中進行環(huán)保工程的水處理，以達到提升水質(zhì)與凈化水污染的效果。

1 超濾膜技術(shù)的主要特征及實現(xiàn)原理

超濾膜技術(shù)是利用篩孔分離，對水資源中雜質(zhì)進行過濾去除的技術(shù)。相比于傳統(tǒng)過濾分離技術(shù)，超濾膜技術(shù)主要存在以下幾方面特征：（1）裝置簡單、操作簡便、無污染。超濾膜對污染水資源的過濾過程，是采取驅(qū)動裝置提供壓力，進行大顆粒雜質(zhì)層層過濾的技術(shù)，過濾過程中無需加熱、無需添加化學試劑，就能完成0.1μm以內(nèi)微粒的過濾，這大大降低污染水資源的處理成本。（2）大顆粒雜質(zhì)的分離效率高。在酸性、腐蝕性或溫度較高環(huán)境下，超濾膜對大顆粒分子量物質(zhì)的截留率能達到90%以上，因此超濾膜技術(shù)的過濾精度非常高。

而在超濾膜技術(shù)實現(xiàn)原理方面，其主要利用驅(qū)動設(shè)備對資源增壓，迫使純凈液體物質(zhì)與大分子化合物進行分離，從而得到純凈率高于90%的水資源。現(xiàn)階段運用驅(qū)動裝置操作的靜壓差為0.1～0.5MPa，超濾膜膜孔徑為10～10μm，可以對大分子化合物、微生物、膠體或稀釋溶液等進行分離。而水、無機鹽等微粒能夠透過超濾膜，膜表面有效截留的顆粒直徑大約為0.01～0.1μm，已經(jīng)達到光學顯微鏡的微粒識別標準。通常在超濾膜技術(shù)水處理的過程中，需要經(jīng)過單段或多段連續(xù)操作、單段間歇操作等步驟，才能得到具有相同濃度的凈化水資源。首先超濾膜過濾單段連續(xù)操作，是指過濾時施加壓力接近水資源液濃度的滲透壓，以盡可能過濾出大量大顆粒雜質(zhì);之后采用多段連續(xù)操作，進行污染水資源分段的截留與滲透，來降低水資源溶液的濃度;最后為減小不同分段區(qū)間的溶液濃差，水資源料液需要在膜組件中循環(huán)多次，才能達到工業(yè)水處理的過濾與使用要求。

2 超濾膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢與弊端

2.1 超濾膜技術(shù)在水處理中的優(yōu)勢

超濾膜技術(shù)在污水過濾中的使用，主要通過濾膜篩孔的物理分離作用，來對大分子化合物、有機物、膠體或細菌等進行過濾，能夠被應(yīng)用到不同溫度、化學性質(zhì)的環(huán)境中。超濾膜絲作為復合性親水材料，其具有較為良好的透水性、耐高溫、耐腐蝕等特性，尤其在水中有機物含量低、水質(zhì)好的環(huán)境中，超濾膜能夠截留10萬以上大顆粒分子，可用于水資源中藥物、酶或果汁等的分離。而且超濾膜技術(shù)采用多層過濾膜，分階段對不同濃度污水進行層層處理。

2.2 超濾膜技術(shù)在水處理中的弊端

利用超濾膜技術(shù)對工業(yè)廢水、生活污水等進行處理，通常存在以下幾方面使用弊端：（1）現(xiàn)階段凈化企業(yè)使用的超濾技術(shù)，為侵入式或壓入式過濾技術(shù)，需要多種壓力驅(qū)動設(shè)備、輔助設(shè)備配合，才能完成污水過濾與處理工作，這使得水資源凈水成本更高、工藝更復雜。（2）超濾膜表面會由于吸附、顆粒阻塞等問題的出現(xiàn)，而產(chǎn)生生物污染、吸附污染和沉淀污染的狀況，并影響后續(xù)污水資源的處理。所以要不定時對超濾膜進行清理與維護，以避免膜污染或水污染情況的發(fā)生。（3）污水凈化中使用的超濾膜為多層濾膜，雙膜、多膜層層過濾才能去除水中雜質(zhì)，而且超濾膜技術(shù)與其他凈水工藝之間的聯(lián)合較少，用于污水處理的技術(shù)運營、維護成本較高，這都制約著超濾膜技術(shù)在環(huán)保工程水處理中的應(yīng)用。

3 環(huán)保工程水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用研究

3.1 化工廢水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

隨著我國化工制造規(guī)模的不斷擴大，化工生產(chǎn)的電鍍廢水也開始增多，如何對電鍍廢水進行排放與處理，成為化工企業(yè)面臨的主要難題。電鍍廢水中存在鐵、銅、鋅、鎳等重金屬，直接排放至自然環(huán)境中不僅會污染土壤，而且會經(jīng)由植物或植被進入人體，最終威脅人類的生命健康。當前多數(shù)企業(yè)對電鍍廢水的處理，仍然采用反滲透技術(shù)，對溶液雜質(zhì)、大顆粒物質(zhì)進行吸附、分離與提取。但這種化工廢水處理方式的效率較低，只能夠?qū)Υ箢w粒物質(zhì)作出分離與提取，無法去除污水溶液中的有機物、細菌等微粒，因此其不能滿足電鍍廢水處理的要求。而超濾膜

技術(shù)作為一種壓力滲透、篩孔分離技術(shù)，其在廢水處理中細膩程度，要顯著高于反滲透技術(shù)。特別對于氧化物含量高的化工廢水而言，超濾膜技術(shù)能夠吸附、截留90%以上的雜質(zhì)，其中膜表面活化劑主要負責吸附大顆粒物質(zhì)，增壓篩孔主要對直徑在0.1μm左右的微粒進行分離，最終實現(xiàn)對化工廢水的凈化與離子回收。

3.2 生活用水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

生活污水主要來自城市、鄉(xiāng)村居民的生活消耗，污水中包含洗滌劑、垃圾或糞便等物質(zhì)，且存在大量氮、磷、硫等無機鹽。而且城市生活污水在地面徑流過程中，還會攜帶病原微生物、病毒等致病細菌，這些細菌繁殖速度快、抗藥性強，很難通過簡單的高溫處理進行消滅。基于此，使用超濾膜技術(shù)對生活用水進行處理，可以有效去除水中的各類有機物、有害物質(zhì)，甚至達到飲用水的凈化質(zhì)量標準。一般利用超濾膜技術(shù)開展生活污水處理，需要先檢測污水污染程度，污染程度較低可以直接使用超濾處理，污染程度較高則要與其他技術(shù)結(jié)合，來完成COD物質(zhì)、氨氮及固體懸浮物的去除。在超濾膜技術(shù)與其他技術(shù)混合使用的過程中，先運用顆粒活性炭、微濾活性炭，對生活污水進行預(yù)處理。之后利用膜生物反應(yīng)器、活性污泥超濾耦合等設(shè)備，展開有機物、病原污染物等的超濾滲透處理，超濾膜技術(shù)在COD及其他雜質(zhì)去除方面，能達到95%以上去除率。

3.3 食品廢水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

食品工業(yè)在食品發(fā)酵過程中，會產(chǎn)生一系列酵母、乳糖或細菌等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會隨工業(yè)污水排放到自然環(huán)境中。因此超濾膜技術(shù)在食品廢水處理中的應(yīng)用，其主要作用在于凈化食品污水的雜質(zhì)，并清除污水中存在的大量細菌。同時食品污水中的乳糖、淀粉等，也可以通過超濾膜的過濾網(wǎng)進行回收，處理后的水資源還可以供應(yīng)后勤等部門的使用。所以從食品工業(yè)廢水的循環(huán)利用而言，超濾膜技術(shù)不僅能大大提升食品污水處理的效率與質(zhì)量，還能夠減少食品加工中的資源浪費，從而擴大食品工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟利潤。此外，超濾膜技術(shù)還可以應(yīng)用到含油廢水的處理中，其原理為針對油脂的分子量直徑進行壓力滲透，一層層清除含油廢水中的雜質(zhì)，并有效減少水污染而導致的環(huán)境問題。

4 結(jié)語

在環(huán)保工程大力開展的形勢下，污水處理工作正逐漸成為企業(yè)關(guān)注的重點，而污水處理與凈化的難度也越來越高，這就為超濾膜技術(shù)的使用提供了機會。超濾膜技術(shù)由于具有低耗能、高效率的特征，可以被應(yīng)用到化工廢水、生活污水、食品污水等的處理中。在多種工業(yè)生產(chǎn)的廢水處理中，通過超濾、微濾等水處理工藝的組合使用，可以實現(xiàn)對顆粒物質(zhì)的篩分與清除，最終制造出符合飲用水標準的純凈水資源。

參考文獻

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收稿日期：2019-03-03

作者簡介：趙晶琳（1984-），女，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為環(huán)保工程。