環保工程水處理超濾膜技術的應用研究

劉恒帛

（南開大學環境科學與工程學院，天津 300071）

隨著經濟的快速發展和社會的不斷進步，環境中存在的問題也逐漸增多。以前，超濾膜技術的主要應用領域為工業以及相關行業，但隨著環境污染越來越嚴重，水資源污染也日益增加，已經嚴重影響到了人們的生活。目前，隨著環保政策的嚴格要求以及人們對美好生活的渴望，對于水處理技術和工藝的要求也越來越嚴格，因此，超濾膜技術在原有基礎上被更加廣泛地應用。由于膜材料工業的迅速發展，膜分離技術已經從傳統的軟水處理發展到水處理行業的各個方面，與其他水處理技術相比，膜分離技術具有明顯的優點。因此應對該技術進行更加詳細地研究，以便今后可以進行大規模地推廣主應用。

1 環保工程水處理中應用超濾膜技術的意義

隨著改革開放的不斷深化，經濟發展速度越來越快，科技進步尤為明顯。新紀元即將到來，中國工業正在全面、快速地發展，而在經濟快速發展的同時必然會對環境造成不同程度的污染。在工業發展過程中，一些地方企業為了節約成本，未經許可即排放工業污水。工業污水嚴重污染環境，影響居民的生活水源。要從根本上解決環境問題，必須對工業污水進行相應的處理。

超濾膜技術是解決工業污水污染的一種必要的技術，它可以從工業污水中徹底去除雜質。這些污水經過處理后，可以繼續應用于工業生產過程，同時，工業污水中的雜質也可作為廢渣使用，有價值的物質可以根據自身條件回收利用。通過這種方式，可以使企業降低成本，并減少對環境的破壞及對資源的需求[1]。

2 超濾膜技術概述及應用特點分析

2.1 超濾膜技術概述

超濾膜技術相對于傳統膜過濾來說，其過濾技術精度更高、更便捷。一般來說，來自廢水和一些低能膠凝物質的溶劑在壓力下穿過一個相對較小的區域，隨后進入薄膜的另一面，從而達到過濾效果，其中可使用高聚物和高質量的溶解劑，也可用于過濾某些膠體物質。超濾膜表面含有特殊的化學成分，可以過濾少量物質。在對焊錫超濾時，可利用加壓方式，使焊接 過程中產生的水份、無機鹽和高能分子無法通過，從而增強焊錫的滲透性，恢復其水份，超濾膜技術圖如圖1所示。

圖1 超濾膜技術圖

2.2 超濾膜技術應用特點

在應用超濾膜技術時，驅動力是核心元素。超濾膜主要用于水的凈化。超濾是一種介于微濾和納濾之間的膜分離技術。超濾膜截留分子量的水平在10 000-500 000 Da之間。一般情況下，超濾膜的典型孔徑大多在0.001～0.2 μm之間，主要用來去除顆粒物，降低廢水的濁度。目前超濾膜技術已廣泛應用于許多行業，效果非常理想，凈水效果明顯優于其他凈化技術。

超濾膜技術在當前環境水處理技術中具有許多優點。它不額外添加任何化學物質，從而避免對水資源的污染，起到凈化水資源的作用，并可以預防二次污染，實現水凈化的目標，該技術的應用效果非常好，已經成為許多水處理環保技術的首選[2]。

2.3 超濾膜分離技術特性及裝置分類

2.3.1 超濾膜分離技術特性

超濾膜分離技術的特點如下：（1）分離過程無相變，能耗低。（2）分離過程可在室溫下進行，如果汁、生物制劑和其他需要濃縮或清洗的物質。（3）傳統的低壓泵可作為超濾膜的驅動力，設備和工藝易于使用和管理。（4）應用范圍廣，所有溶質的分子量在500～50 000 Da之間，或者溶質尺寸介于0.001～0.02 μm之間，均可被超濾膜截流。

2.3.2 超濾膜分離裝置分類

超濾膜裝置由圓管膜和多孔支撐管組成。①管式超濾膜有直視式、螺旋式、單簧管式三種。②卷式超濾膜、盤管式超濾膜由中央集水管、膜支架、膜和原水控制網絡組成。③中空纖維膜。中空纖維膜是一種很薄的中空纖維管。按表面可分為內部壓力和外部壓力。④板式超濾膜。板式超濾膜由幾十層膜和載體板組成，一層與另一層相連。不同類型的超濾膜具有不同的優點和缺點，因此，應該根據現場的需求，進行合理科學選擇合適的超濾膜工藝，實現優化應用目的。

3 環保工程水處理中超濾膜技術存在的問題及應用

3.1 環保工程中應用超濾膜技術存在的問題

3.1.1 超濾膜污染問題

使用超濾膜可造成膜污染。超濾膜污染和污染物沉淀使膜的滲透能力下降。超濾膜主要是吸附污染、沉淀污染和生物污染。要控制超濾膜污染，需合理選擇膜成分，同時要對膜表面進行處理，使其污染降到最低。同進，還要不斷提高超濾系統的整體處理能力，從而降低運行成本[3]。

3.1.2 超濾膜技術尚不成熟

超濾膜技術目前尚不成熟。超濾膜技術在農村飲用水處理中的應用相對較少，與其他水處理方法相比存在很多技術問題，不僅膜技術不成熟，相關的處理技術也不完善，所以難以推廣應用。面對此種情況，就需要優化處理工藝，使超濾膜技術在環境工程中發揮更大的作用。

3.1.3 人們自身的飲用水問題

目前水資源受到嚴重污染，治理水污染勢在必行。超濾膜技術可對水中雜質進行處理、凈化，顯著改善水質，達到飲用標準。凈化后飲用水水質必須相對清潔，避免有害物質的影響，尤其是對微生物、細菌、藻類等的處理，必須符合人們的飲用標準。

3.2 超濾膜技術在環保工程中的應用

超濾膜技術在當今社會環境下有了很大的發展，已經滲透到人們生活的各個領域。在環保領域應用超濾膜技術，既能保證居民飲用水的安全，又可根據實際情況對工業污水進行處理，使其達到排放標準[4]。

3.2.1 超濾膜技術應用于海水開發

從儲備的角度看，海水的地位極為重要，但由于在利用海水前需要進行適當地處理，從而導致海水的開采緩慢。目前，水資源需求持續增長，淡水資源日益緊缺。雖然電滲可以有效地淡化海水，但在無形中加大了資源損失。因此，超濾膜技術的應用可以大大加快海水的處理和利用速度，并減少資源浪費。

3.2.2 超濾膜技術在工業污水處理中的應用

超濾膜技術主要應用于以下幾方面：第一，造紙污水處理。水洗造紙的原料需要漂白，漂白后的污水要回用。與此同時，清洗過程中的其它物質也需要處理、回收、再生和再利用；第二是電鍍行業的污水處理。由于電鍍行業需要大量的水資源，因此，在采用相關技術的同時，要將反滲透和超濾膜技術有機地結合起來，全面應用于相關行業，凈化環境。第三，工業含油污水存在的問題，應根據不同情況采取相應的處理措施。傳統的處理方法主要有活性炭吸附法、混凝法等。但這些傳統方法對乳化油工業污水的處理效果并不理想，而超濾膜技術能充分分離乳化油，在處理污水的同時可實現資源保護。

4 環保工程水處理中超濾膜技術的應用研究

隨著環保工程的快速發展，污水處理已逐漸成為企業關注的焦點，污水處理和凈化難度與日俱增。超濾膜水處理技術是一種新的應用方式，是一種節能、高效的化工污水處理方法。超濾膜水處理工藝可實現微粒的過濾、去除，最終達到符合飲用水標準的純凈水資源。

4.1 化工污水處理中超濾膜技術的應用

伴隨著我國化工生產規模的不斷擴大，電鍍污水也開始增多。電鍍污水的排放與處理是目前化工企業面臨的主要問題。電鍍廠的污水含有鐵、銅、鋅、鎳等重金屬元素，如果直接排放到自然環境中，不僅會污染土壤，還會造成植物、植被的污染，最終威脅人類的生命健康。當前許多單位都采用反滲透技術來吸附、分離、提取雜質和大顆粒。但是對污水的處理效果不佳，只能分離大顆粒，無法去除水中的有機物、細菌等物質。超濾膜技術作為一種滲濾與過濾技術，在污水處理中的應用比反滲透技術復雜。超濾膜技術尤其適用于氧化物含量較高的化工污水，可以吸附和截留污水中90%以上的雜質。膜面活性劑主要吸附大顆粒污染物，增壓篩孔直徑在0.1 μm左右，最后用于化工污水的凈化和離子回收[5-6]。

4.2 生活用水處理中超濾膜技術的應用

生活用水主要來自于洗滌劑、垃圾或糞便、氮磷、硫等含有無機鹽的廢水。隨水土流失可引起城市污水中的致病微生物、病毒和其它致病菌的傳播。采用超濾膜技術處理生活用水，可有效去除水中的各種有機物，達到飲用水凈化質量的要求。在生活污水處理中應用超濾膜技術，首先要了解它的污染程度。超濾法可直接應用于污染較嚴重的地區，超濾法應與其它相關工藝結合，采用粒狀活性炭和微濾活性炭進行預處理。超濾膜對有機物和致病菌的滲透，通過膜生物反應器、活性污泥超濾耦合等設備可以降低COD含量，去除率在95%以上。

4.3 電鍍污水處理中超濾膜技術的應用

電鍍污水中含有大量重金屬和氰化物。污染物種類多且含量大，不僅污染水環境，而且對土壤造成直接危害。采用電解方法處理污水，成本較高，且污水中離子的可生物降解性較低。而超濾膜技術與反滲透技術相結合，可有效去除電鍍污水97%的導電性物質、99.8%的鎳和87%的有機碳，從而降低污染，改善滲透膜的流動性能，保證污水處理效果。

5 結論

綜上所述，合理應用超濾膜技術是實施環境保護技術的一項重要措施。利用超濾膜技術能較好地清潔各種水源，對生活污水及工業廢水也可以進行有效地處理，從而滿足人們多方面的需求。