淺談超濾膜技術在環境工程水處理中的應用

溫幫壽

（大連明和檢測中心有限公司，遼寧 大連 116000）

在城市的環境工程水處理是重要的一部分，我國目前較廣泛的應用超濾膜技術來進行水處理。超濾膜技術可簡單表述為微透過技術，主要應用膜透過分離手段來實現溶液的過濾、分離以及濃縮。使用超濾膜技術，一方面可以過濾膠體物質或者顆粒物，更重要的是可以過濾一些藻類、生物以及細菌等，從而起到凈化水質，以及分離或者濃縮的作用。超濾膜技術相較于傳統水處理方式，有其獨特的優點，不僅能更好地凈化水質，還可以高效率地進行溶液的分離和濃縮，且這種技術有更高的過濾量，且不易損耗，可再回收利用，這些優點為超濾膜技術在我國的廣泛應用提供支持，不難想象超濾膜技術的發展前景由多么廣闊。

1 超濾膜技術的簡介

超濾膜是一種人工高分子半透膜，膜孔徑1～100nm，用于超濾過程，以壓力為驅動力，能夠分離出溶液中一定大小的高分子膠體以及懸浮顆粒。將超濾膜技術應用于水處理，能夠分離出水質中的雜質，有效的凈化水質。目前超濾膜主要分為半透性超濾膜和高壓力超濾膜兩部分，簡單來說膜上的納米級孔洞，會在壓力的驅動下將溶液中較低分子的溶質、溶劑等傳遞過膜的孔洞，而溶液中的高分子物質將被攔截，從而起到有效的分離作用。另外，超濾膜表面也有一定的化學性質，可以阻隔部分物質。使用超濾膜技術凈化水質時，水受到一定的壓力，其中的低分子物質、無機鹽以及水等可以通過高濾膜，而其中的膠體以及較大的顆粒物等將被阻隔，從而達到水質凈化的目的。

相比于傳統水處理手段，超濾膜技術有更好的效果，主要表現在以下幾個方面：首先是極大地提高了過濾水的質量，超濾膜技術有更好的分離雜質的作用，可以有效保證過濾水質的品質。其次超濾膜技術依靠物力手段進行分離，不像傳統處理水質時使用化學藥劑，從而避免了水質受到化學藥劑的第二次污染。另外超濾膜技術主要依靠超濾膜自身的工藝，使用時幾乎沒有難度，且隨著時代的發展，工藝的精進，超濾膜自身的生產條件趨于完善，在自動化流水生產線的輔助下進行生產，極大降低對人力物力的需求。還有超濾膜穩定的物理性質，以及其表面一定的化學性能，在對高溫、酸堿性的抵抗力方面表現出優異的性質，超濾膜技術還可以有效地抵抗水解。最后應用超濾膜技術處理工業廢水時，可以過濾掉其中幾乎全部的膠體，極大地提高了工業廢水的在利用率，也有效提高了過濾后的水質。

2 超濾膜技術的優勢

超濾膜技術的優勢主要表現在以下幾個方面：第一，超濾膜技術過濾更加安全，超濾膜的納米級孔徑能夠對水質中的微生物進行過濾，能在一定程度上起到殺菌消毒的作用，可以提高過濾后水質的質量；第二，超濾膜技術能夠顯著減少混凝劑的使用。由于超濾膜能夠過濾掉水質中的懸浮物，從而降低水質的渾濁程度，一般來說過濾出水的渾濁程度能降低到0.1NTU 之下。在水質適合時使用超濾膜技術凈水甚至可以不適用混凝劑，不僅減少了混凝劑的使用量，還有效地避免了對凈水的污染；第三，超濾膜技術有較高的自動調整和自動適用的特性，超濾膜技術通常由自動化PLC 控制，操作界面簡單且可視化程度高，對于操作人員的要求不高，一般經過簡單的培訓就可操作該系統。在很大程度上體現出超濾膜技術強大的操控性能；第四，超濾膜技術造價低且更加容易改造。應用超濾膜技術處理水時，并不需要對原有凈水系統進行改動，只需要將超濾膜相關組件加入其中，十分簡單易用。[1]從而超濾膜技術能夠靈活地和其他凈化單元等進行組合，比如和活性炭工藝相結合、和化學預氧化技術相結合等，更好地除掉水質中的有機物。也在一定程度上控制了氯胺等消毒副產物的生成。

3 超濾膜技術在水處理方面的應用

3.1 用于凈化飲用水

城市中的生活污水等最終都會流入河流，同時城市內廢氣造成的酸雨等也會一定程度上污染水資源，這些都直接污染了淡水資源。而現在隨著人們生活水平的提高，對身體健康也更加重視，人們更加關注生命之源水的品質，越來越多的人會采用凈水設備，以凈化飲用水。所以對于飲用水的凈化需要更新的技術和更好的手段來實行，超濾膜技術可以良好地對水資源進行過濾，能有效阻隔水中的雜質，乃至細菌病毒微生物等，且其納米級的孔徑可有效去除水中的微粒，從而大幅度地去除水中有害物質，在很大程度上保證了水的品質。使用超濾膜技術凈化飲用水是利國利民的現金手段，需要被廣泛推廣和使用。

3.2 用于回收食品工業污水

在食品生產行業也會出現較多污水，其中包含有大量的淀粉、乳糖、酵母等有機物，對其進行合理的回收能有效節約資源。而且食品工業廢水中也包含有很多細菌，如果不進行處理，將會對環境造成一定的危害。超濾膜技術可以較好地過濾掉淀粉等有機物，對水資源進行回收，也可將乳糖等有機物進行回收。同時超濾膜技術有很好的除菌作用，將在很大程度上提高對食品污水的處理能力。使用超濾膜技術，不僅體現了資源回收利用的最大效益，還有效避免了污染物對環境乃至生態帶來更大的危害，對食品污水處理方面有重要意義。

3.3 用于海水淡化

我國當前在淡水資源方面仍十分短缺，而海水資源占地球面積約70%，如果能有效利用海水資源，將有效解決淡水資源匱乏的問題，我國科學家也十分重視海水淡化技術，隨著科技的發展，海水淡化技術也不斷取得突破。當前主要使用電滲技術對海水進行一次性淡化處理，但對水的回收率不高，而且其能耗大成本高，不利于發展。利用超濾膜技術優秀的分離特性，可對海水淡化中存在的反滲問題進行規避，對于電滲技術以及反滲技術的應用效果有很大作用，另外超濾膜技術還可以優化改進反滲技術，從而極大程度上降低成本。在2018 年我國浙江省寧波市給出數據顯示，應用超濾膜技術對海水進行淡化時資金成本下降了3%至5%，這極大提高了海水淡化工程的實際經濟價值，為海水淡化的應用推廣都有重要貢獻。超濾膜技術還可對城市污水、農業污水、畜牧業污水等進行處理，超濾膜技術應用范圍廣泛，處理結果優秀，是值得在大范圍內推廣的技術。

3.4 用于處理電鍍廢水

在電鍍工業生產中也會排放大量廢水，這些廢水中包含有銅、鋅、鉻等金屬，以及氰化物，會對土壤造成污染，更甚者將會危害人們的身體健康，因此對電鍍廢水的處理十分重要。處理電鍍廢水中的離子時，不能使用微生物吸收的方法，同時極高的耗電量以及電解的高昂造價等因素限制了電解法的應用。使用超濾膜技術處理電鍍廢水則很好的解決這個問題，經統計超濾膜技術處理電鍍廢水時可有效去除其中的金屬離子，從而減輕污染，并將滲透膜的通能量提高至30～50%，達到了較好的處理效果。

3.5 用于處理含油廢水

隨著社會經濟發展，人們對汽車的需求越來越大，而逐漸增大的汽車數量也直接造成了含油廢水的俱增，這些含油廢水會在不同程度上污染該地區的水資源，因此如何處理含油廢水成為當前的一個研究要點。從科學的角度分析含油廢水的成分，其中含有大量乳化油、分散油等油性物質，其中分散油相對較好處理，但乳化油是以穩定狀態存在的微小油粒，不上浮也不凝聚，其微粒直徑約在0.5～25μm之間，十分難以處理。使用超濾膜技術處理含油污水時，廢水中的水以及小分子溶質順利通過超濾膜孔徑，而廢水中的乳化油則被很好地阻截過濾，從而較好的處理了含油廢水，極大程度地減少了含油廢水對水資源的污染。

4 超濾膜技術應用中存在的問題

超濾膜技術在實際的應用中也還存在一些問題，主要表現在以下幾方面：第一，超濾膜系統的氣閥開啟聲音過大，而且超濾膜的氣動閥有較頻繁的使用，可以通過調整消音器，控制閥門開關速度正常來有效解決。同時應選擇更靈敏的閥門，保證超濾膜的穩定運行；第二，超濾膜在長期過濾后膜上殘留的污染物質會影響超濾膜的膜通量和透水率，所以定期對超濾膜進行清理十分重要，可以有效提高超濾膜的過濾效率，以及在很大程度上提高其壽命。清洗方法應該使用恢復性方法與普通氣洗相結合的方式，可使用適量的藥劑使超濾膜達到更好的恢復效果，通常使用檸檬酸和鹽酸混合對超濾膜進行浸泡，其中檸檬酸質量分數1%，而鹽酸質量分數為0.7%；第三，超濾膜的氣洗程序中由于開關門速度差，以及不同模組之間相對獨立的設計，可能會出現多組膜同時氣洗的情況，直接造成流量小進而影響氣洗的質量。[2]可通過優化程序等來避免出現同時氣洗的情況，以保證所有膜組都得到最好的清洗效果。

5 結語

綜上所述，超濾膜技術在環境工程水處理中發揮著重要的作用，超濾膜技術安全，能夠有效地凈化水質，還能夠有效殺菌、可減少混凝劑用量以及其便于操作，且造價低廉等優點，其中在使超濾膜技術在多種污水處理方面，也更易于推廣和使用。本文從凈化飲用水、回收食品工業污水、海水淡化、處理電鍍廢水、處理含油廢水等方面，介紹了超濾膜技術在水處理方面的具體應用，并結合超濾膜技術使用中的一些問題，也給了一定的解決方法，但超濾膜技術必定有更為廣闊的發展前景，使其十分契合當前環保節約的主題將會更好的推動水處理工程的進步和發展。