超濾膜技術在水處理中的應用

高天號

（無錫汽車工程高等職業技術學校，江蘇無錫 214000）

1 超濾膜技術的原理

超濾膜技術所依托的主要就是濾膜對于水資源的過濾作用，通過對水溶液進行過濾處理，并且對分離出來的各種有害的物質進行處理，凈化水資源。簡單來說，超濾膜過濾技術主要包括的大概有兩個方面的內容，其中第一個是超濾膜過濾技術的主要原理，超濾膜過濾技術就是使水資源通過一層比較特殊的過濾膜，污水可以從上面過濾，從而達到凈化的目的。在這一過程中，溶液當中所含有的多種雜質和有害物質，包括一些顆粒或者是藻類物質等，因直徑較大而被濾膜截留。同時，水溶液中一些直徑較小的物質卻可以通過濾膜到達另一側。為了加強水溶液的滲透能力，還需要施加一定的壓力。在當前環境工程快速發展的背景下，超濾膜技術也取得了一定的創新和發展，逐漸由單層過濾膜向多層過濾膜發展，這在一定程度上提高了過濾的效果。二是微透技術。這一技術也應用與超濾膜的監測技術當中，由于超濾膜自身技術方面還存在著一定的缺陷，所以如果和微透技術結合使用，就可以有效的彌補超濾膜技術的不足，在水溶液的過濾中，不僅可以有效地過濾掉大量的雜質，而且還可以將其中的一些藻類物質、有毒物質一并分離出水體。當前的水資源過濾處理中，利用現有的比較先進的超濾膜處理技術可以截留的分子量大概處于600～600 000，超濾膜的孔徑在0.003～0.2μm[1]。

2 超濾膜技術應用的優勢特點

一是超濾膜技術相對簡單。超濾膜技術不僅操作簡單，而且構造也非常簡單，在一定的情況下，可以向自動化方面發展，實現自動化的運行，整個過濾的過程都不需要添加任何的化學的藥劑，只需要借助一些壓力就可以順利地操作機械設備，并且還不要各種人工操作的幫助，整個過程耗費的成本比較低，提高了水資源處理的經濟效益。同時，人工作業的減少能夠提高整個處理過程的安全性以及穩定性。

二是超濾膜技術產生的過濾效益好，過濾性也比較強。從處理的結果可以看出，超濾膜的過濾系統可以有效地實現污水凈化的目標，在過濾的過程中施加一定的壓力作用，污水中所含有的各種有害物質都可以順利地被過濾，其中主要包括很多微小雜質，從而全面地提高水質，并且出水量比較穩定[2]。

三是超濾膜技術在處理一些工業廢水中的重要作用。我國是一個工業大國，工業門類豐富，工業產品十分多樣，因而工業廢水中污染物種類多，廢水排放量很大。由于工業種類較多，所以排放的污水中含有多種的化學物質，其中許多物質都含有毒性，不利于微生物的存活，對常規的廢水生化處理造成了一定的難度。將超濾膜技術應用在工業廢水處理中，能夠改善工業廢水的處理效果，提高水資源循環利用的水平，有效減少處理過程中的消耗問題。

3 超濾膜技術在水資源處理中的應用

3.1 生活污水處理中超濾膜技術的應用

在人們的生活當中會排放大量的生活污水，若不能有效處理使之達標排放，將嚴重影響自然水體的水質，破壞生態環境。因此有關部門采取了提高城市污水處理廠的排放標準等針對性措施來管理生活污水的排放。然而，隨著社會經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，生活習慣也出現了一定的改變，現階段的生活污水已經不同于以往，污水當中含有更多的污染物質，處理起來的難度更高，這給水處理技術提出了更加嚴格的要求。超濾膜技術在生活污水處理方面能夠發揮較大的作用，比如說可以緩解當前污水量較大的問題，還有污水種類多處理困難的問題，使得水資源的凈化率達到90%以上，污水經過處理之后，可以用來進行綠化灌溉，馬桶的沖刷等多個途徑，從而進一步地促使我國水資源的利用效率得到提高，這對于當前我國生態環境的發展有著非常重要的作用。

3.2 工業廢水中超濾膜技術的應用

工業的發展給我國帶來科技的進步和先進的生活生產方式，但同時也對環境造成了較大的影響。因此，我國非常重視工業廢水的處理，盡量減少對水資源造成不良影響，以保護生態環境。然而，一些工業企業為了節約成本而降低對自身廢水處理的關注，減少對廢水處理的資金投入，工業廢水偷排亂排的現象在之前相當長的一段時間內屢見不鮮，造成當地地表水體、土壤環境、地下水體等生態資源的嚴重污染。因此，工業廢水的處理，對解決當前環境問題中的水資源污染問題是不可或缺的。超濾膜技術在工業廢水處理中的應用，實現了對工業廢水中雜質的凈化目標，在工業廢水處理完成后，還可以再次回用于工業生產中，有效實現了水資源的循環利用，不僅降低了工業生產的成本，也有效地緩解了當前水資源污染嚴重的問題。利用超濾膜技術，對工業廢水進行過濾凈化，在這一過程當中，使用超濾膜盡可能地過濾分離出分子量較大的污染物，使廢水中污染物濃度下降。

（1）餐飲廢水的處理。在餐飲企業的食品加工和生產過程中，難以避免地會產生并排放大量廢水，這些廢水中通常情況下都會存在大量的淀粉或者蛋白質等物質，這些有機物需要使用超濾膜技術進行處理，從而實現廢水凈化的目標，同時還可以對其中的一些高分子有機物進行有效的回收，降低企業對周邊環境的污染。

（2）造紙廢水的處理。紙張是人類文明發展過程中至關重要的工具，任何行業都無法離開紙的幫助。但造紙業不僅會消耗大量的木材，并且在其生產過程中會產生大量廢水。這些廢水中含有大量木質素、堿性物質等，如果不進行針對性處理，將極大干擾污水處理工藝的正常運行，進而破壞生態環境。造紙廢水的處理中應用超濾膜技術，不僅可以實現對廢水當中雜質的全面凈化，并且能有效地分離出紙漿，分離后的紙漿可以用于回收并重新利用。同時，經超濾膜過濾之后的廢水能夠重新循環利用到造紙生產的過程中，不僅能夠保護生態環境，同時極大地削減了企業的用水成本，有利于企業經濟效益的提升。對于經超濾膜過濾截留下的雜質，可以使用物理或化學工藝對其進行處理，從中提取出有用物質進行重新使用。此外，對其余的無用物質采取無害化處理，以實現造紙廢水的有效處理，推動造紙行業的可持續發展。

（3）對電鍍廢水的處理。由于電鍍企業在水資源方面需求量比較大，因此產生的廢水量也不斷增加，如果沒有采取合適的方式對電鍍企業產生的廢水進行科學的處理，那么這些廢水將會對周邊的生態環境造成嚴重的影響。電鍍企業產生的廢水成分比較復雜，其中含有Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金屬離子，還含有一定量有機物、硫化物、氰化物等非金屬污染物，pH 波動較大。目前在這些廢水的處理中，使用超濾膜技術的次數比較多，效果也更好，不僅可以實現水資源的二次利用，同時還可以回收重金屬，實現再利用，降低了生態環境遭到破壞的風險，但是當前的膜污染問題一直以來都是制約膜技術發展的一個重要的問題。因此工程上常采用膜改性、膜清洗和預處理的方式改善超濾膜的處理效果。朱佳等采用超濾膜對印制電路板（PCB）電鍍廢水進行處理，取得了良好的結果，通過研究可以發現，對絮凝進行預處理的工藝在實施的過程中有利于超濾系統順利的運行，同時平板的陶瓷跨膜壓的差需要穩定在5～6kPa，中空纖維膜跨膜壓差TMP 則是需要穩定在20～25kPa。

（4）采用超濾膜技術處理含油廢水。工業含油廢水的種類較多，針對這些廢水所采取的處理方式也有很多。不同的工業含油廢水，因具體情況的不同，選擇的處理方式也不同，以便盡量提高處理效果。在一般情況下都會分為三種不同的類型，含油廢水分別是浮油廢水、分散油廢水和乳化油廢水，針對這三種不同的分化，浮油廢水以及其中的分散油廢水都可以被去除，通過活性吸附的方式，又或者是絮凝沉淀的方式，但是乳化油廢水就難以取得較好的去除效果，因此無法嘗試上文中提到的兩種方式，也無法最終達到廢水排放的相關要求。因油類物質的分子量大，使用超濾膜技術，膜的孔隙能夠將乳化油當中出現的一些大分子的物質進行截留和過濾，廢水中存在的一些氧化性比較強的相關物質同樣也可以被去除掉，這樣就可以達到廢水凈化的目標。

3.3 飲用水的凈化

近些年來，我國的環境問題逐漸加重，不利于人們生活水平的提高。自然水體水質污染情況的出現，對人們的生活用水也造成了一定的影響。如果水污染的問題影響到了人們的生產生活用水，人的用水安全無法得到保障，造成的民生問題社會問題是非常嚴重的。由于一些工業廢水和生活污水中污染物的影響，水體中可能會含有一些微生物，這些微生物對人們的身體健康造成了一定的危害。除此以外，水體中可能還會存在一些藻類以及病原微生物等，同樣給人們的飲用水安全造成了重大影響。超濾膜技術在當前來看是一種新型的高效技術，能夠在水資源處理過程當中發揮有效的作用。因此，合理利用這一技術是解決飲用水安全問題的有效途徑。一般情況下，微污染水體都能夠利用超濾膜技術進行處理，使其達到飲用水凈化標準。當前超濾膜制水設備的出現，所應用的原理正是通過將自來水直接引入到設備的過濾管道當中，在一定水壓的作用下，直接通過濾膜表面的微孔過濾掉雜質顆粒以及微生物，這些會對人體產生不良后果的有害物質，被截留在超濾膜管當中，避免通過水體進入人體造成傷害。目前，為了減少飲用水的安全風險，超濾膜技術被廣泛使用，但是僅使用超濾膜技術還無法解決當前出現的所有飲用水問題。從根本上來說，還需要人們加強用水安全意識，從自身行為做起，保護水資源，飲用水的安全才能夠得以保障。

3.4 海水的淡化

從全球來看，淡水資源稀缺，海水資源非常豐富。但是盡管海水體量龐大，卻因其含有大量鹽分，且含鹽種類復雜，無法直接利用。如果可以把海水資源轉化成淡水，可以緩解世界上很多淡水資源十分稀少的國家或地區，減少因水資源引發的沖突和爭端，有利于人類的長久生存和發展。超濾膜技術能夠極大地提高對海水中無機鹽的處理效果，不僅設備操作簡單易行，而且水體不易被污染，借助反滲透技術，有利于控制出水水質，延長膜的使用時間，也能夠有效控制經濟成本。

4 結語

綜上所述，超濾膜技術在當前的水污染處理當中應用比較廣泛，也是一種解決環境污染的主要手段，對于整個環境工程的治理工作來說具有極其重要的意義，在緩解水污染問題的同時，還能夠有效地提高水資源的利用效率。但是超濾膜技術在當前的應用中也存在著一定的不足之處，比如通量逐漸減小，濾膜更換頻繁等，需要加強后續進一步的研究和改進。