超濾膜技術在環境工程水處理中的應用

張晴 潘寶

【摘? 要】城市的水處理是環境工程的重要內容之一。目前，在水處理中應用較廣的是超濾膜技術。采用該技術能有效過濾水體中的懸浮顆粒、膠體物質以及一些藻類、細菌、病毒等，從而起到凈化水質的作用。該技術的應用優勢為能效低、效率高、處理范圍大等，被廣泛應用于各種污水的處理中。

【關鍵詞】環境工程;超濾膜技術;生態環境;污水

引言

超濾膜技術是一種能夠將溶液進行凈化、分離或者濃縮的膜透過分離技術，介于微濾和納濾之間。超濾膜是懸浮顆粒及膠體物質的有效屏障，同時超濾膜也可以實現對“兩蟲、藻類、細菌、病毒和水生生物的有效去除，從而達到溶液的凈化、分離與濃縮的目的。與傳統工藝相比，超濾膜技術在水處理方面具有能耗低、操作壓力低、分離效率高、通量大及可回收有用物質等優點，廣泛應用于飲用水凈化、生活污水回收、含油廢水、紙漿廢水、海水淡化等水處理中。在此，本文就超濾膜技術在環境工程水處理中的應用展開簡要闡述，以供參考。

1、超濾膜技術的基本原理及特點

1.1超濾膜技術的基本原理。

超濾（UltraFiltration，簡稱UF）是溶液在壓力作用下，溶劑與部分低分子量溶質穿過膜上微孔到達膜的另一側，而高分子溶質或其他乳化膠束團被截留，實現從溶液中分離的目的。其截留機理主要是篩分作用，但有時膜表面的化學特性（膜的靜電作用）也起著截留作用。超濾分離時是在對料液施加一定壓力后，高分子物質、膠體物質因膜表面及微孔的一次吸附，在孔內被阻塞而截留及膜表面的機械篩分作用等三種方式被超濾膜阻止，而水、無機鹽及低分子物質透過膜。超濾膜技術截留分子量的定義域為500-500000左右，對應孔徑約為0.002-0.1μm，操作靜壓差一般為0.1-0.5MPa，被分離組分的直徑約為0.005-10μm。

1.2超濾膜技術的特點。

（1）對雜質的去除效率高，產水水質大大好于傳統方法。

（2）徹底消除或者大大減少化學藥劑的使用，避免二次污染。

（3）系統易于自動化，可靠性高。運行簡易，設施只有開啟，關閉兩檔。

（4）具有良好的化學穩定性，有耐酸、耐堿以及耐水解的性能，能廣泛應用于各種領域。

（5）耐熱溫度可達到140℃，可采用超高溫的蒸汽和環氧乙烷殺菌消毒;能在較寬的PH范圍內使用，可以在強酸和強堿和各種有機溶劑條件下使用。

（6）過濾精度高，能有效濾除水中99.99%的膠體、細菌、懸浮物等有害物質。

（7）與常規水處理系統費用相當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、超濾膜技術應用中存在的問題

2.1氣動閥的開關速度

超濾膜系統的氣動閥需要經常開、關，但在開啟氣動閥時會發出較大的響聲。為了更好地解決該問題，需要經常性地調整氣動閥上的消音器，控制閥門開、關的速度，從而保證閥門的開、關速度處在正常范圍內。

2.2膜通量和透水率的恢復

在超濾膜運行一段時間后，截留物會在膜上堆積，進而影響膜的透水率和膜通量。因此，除了采用普通的氣洗方法外，還需要采用恢復性清洗的方式。在用質量濃度為500mg/L的氯酸鈉氣洗，再用質量分數為0.7%的鹽酸溶液浸泡后發現，恢復效果不持久。此時，需要更換清洗藥劑，可用質量分數為1%的檸檬酸與質量分數為0.7%的鹽酸混合浸泡膜組，其恢復效果較好，清洗效果較為理想。

2.3氣洗程序和沖洗氣量

在傳統的設計氣洗程序中，11個膜組是單獨設計的。由于閥門的開、關速度存在差異，在運行過程中會出現2個或多個膜組同時氣洗的情況，進而導致氣洗流量較小，影響了氣洗的質量。為了更好地解決該問題，需要優化氣洗程序，保證所有膜組參與到氣洗中，且在上一個膜組氣洗時，下一個膜組要呈等待狀態，從而保障各個膜組的沖洗氣量，提高超濾膜的清洗效果。

在采用閥門調節出水時，應選用靈敏度較高的閥門。在懸著真空裝置時，必須通過管徑嚴格計算真空泵的能力，并留有一定的余量。針對原水水質的不同，前端的預處理起著重要的作用。因此，應選擇合適的預處理工藝，以保證膜系統的穩定運行和緩解膜污染。

3、超濾膜技術在環境工程水處理中的應用

3.1飲用水的凈化處理

隨著我國經濟的飛速發展，我國國民生活水平的不斷提高，國民對于飲用水質量的重視程度也逐漸提高。而且自來水的質量對于我國居民的健康有著重要的影響，一旦飲用水出現了問題就會出現各種各樣的問題，比如疾病的出現和蔓延。所以國民的飲用水質量是否良好至關重要。但目前為止我國對水資源的污染治理情況仍然很不樂觀，水污染問題的治理還沒有很好的解決方案，所以對水資源的凈化就顯得尤為重要。而超濾膜技術除了能夠將大分子的物質從水中過濾出去，還能對水中的有害微生物進行一些處理，對水中的一些化學污染物也能起到一定的凈化作用。這就大大提高了我國凈水體系的凈水效率和質量，滿足了國民對飲用水質量的需求。但由于我國水污染問題仍然很嚴重，甚至這個問題還在加重，被污染的水中出現了很多新的污染物，好在超濾膜技術仍然可以將這些新的污染物從水中過濾出去，使經過超濾膜技術處理的水符合國家飲用水的標準。由此可以看出，超濾膜技術在我國凈水行業當中起到了非常重要的作用。

3.2造紙污水的處理

我們都知道，造紙就伴隨著水體的污染，而且污染程度還非常重，對水體的凈化難度非常大。超濾膜技術在對這類污水進行凈化的時候主要也是通過過濾的方式將污水當中的木屑等污染物過濾出來，但這種過濾與傳統的過濾又不一樣，前面我們提到超濾膜技術可以將水體中的有用物質收集起來，在造紙污水當中就體現出來了，它可以把污水當中的木素收集起來，以便于在造紙技術當中循環利用。同時它還有濃縮的作用，這個作用就體現在漿液的收集上。這樣不但凈化了污水還降低了造紙工業的成本。

3.3含油廢水的處理

一般我們容易想到的含油廢水要么是在水體表面可以看到油的，要么就是在水中可以看到油的，其實還有一種污染形式，就是乳化劑的油。其實相對來說，前兩種含油廢水是比較容易凈化的，通過一般的物理方法就可以將其從水體當中清除出去。而第三種含油廢水的凈化就要麻煩一點。因為一般的過濾和吸附手段并不能很好地對污染水體進行凈化，往往得到的水不符合凈化標準，但通過超濾膜技術凈化的含油廢水的凈化效果就要好很多。因此超濾膜技術在針對含油廢水的凈化工作中也起到了很重要的作用。

3.4城市污水的回收利用

隨著城市規模的增加，城市排放出的污水急劇增加。對城市污水進行科學回收利用，可以有效節約水資源。所以，超濾膜技術在城市廢水處理和回收利用中也受到了很大重視。超濾膜技術的應用能夠有效過濾生活廢水、管道廢水和表面降水，而且能夠對廢水中的有害物質和微生物進行一定程度的消滅。處理后的污水不僅可以進行排放，也能夠通過供水工廠處理后提供給居民使用，實現水資源的循環利用。

3.5在對海水進行淡化過程中的應用

現如今，我國淡水資源非常緊缺，為了緩解這個局面，大部分國家都開展淡化海水項目。在對海水開展淡化時，電滲技術的運用雖然可以取得不錯的效果，但是水回收率很低，并且這種技術能量耗費多。而對反滲技術進行有效運用，不僅可以使脫鹽率得到保障，還能夠降低能耗和成本，提升社會與經濟效益。隨著反滲技術水平的提高，在開展海水淡化時，超濾膜技術取得了不錯的效果。

4、結語

綜上所述，超濾膜技術在環境工程水處理中有非常關鍵的作用，對水處理效率的提升有很大幫助，能夠使處理質量提高，減少能源消耗，因此應對其更加重視，深入完善這一技術，讓其作用得到有效發揮，從而為我國的環境工程發展做出貢獻，為人們塑造一個良好的生活環境。

參考文獻：

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（作者單位：安徽國信環境保護工程研究院有限公司）