環保工程水處理過程中超濾膜技術運用分析

王雅娟

中國電建集團山東電力建設有限公司 山東 濟南 250000

水資源十分重要，它占據了地球70%以上的面積，可是真正能飲用的水卻很少。人類體內含有大量的水分，他們幾乎占到了人體總重量的70%左右，若是缺水，人類就會死亡。近年來，隨著科技的進步，許多水處理技術被研究出來，以增加水資源的使用效率，減少水資源的浪費。超濾膜技術是一種非常有效的水處理方法，它可以極大地改善水質，保障人們的身體健康。

1 超濾膜技術概述

1.1 技術原理

超濾膜是較早開發的高分子膜之一，是一種額定孔徑范圍為0.001～0.02微米的微孔過濾膜。超濾膜技術主要是依靠膜兩側壓力差驅動下的物理篩分作用，將原水中粒徑大于表層平均孔徑的大顆粒物質（如膠體物質、水中溶解的大分子、蛋白質、細菌、病毒等）被膜表面截留，而允許小于膜孔徑的物質通過超濾膜，從而使原水得到凈化。

為了使超濾膜技術更好地用于我國環境保護工程的水處理，需要對原理進行深入地研究。超濾膜技術（UF）是一種以膜分離為主要特征的高效分離技術，其原理是利用濾膜來分離、提純和濃縮水中的溶質。經過超濾膜處理后的水具有較強的穩定性，可去除水中的各種雜質。超濾膜能有效地過濾水中的細菌、病毒等有害物質，進而實現對水資源的凈化[1]。

1.2 技術特征

超濾膜技術能夠有效地去除水體中的雜質，這與它本身的特性有著密切的聯系。與我國傳統的水處理技術相比，經過超濾膜技術處理之后的水質明顯要更好。超濾膜水處理工藝具有全面性，可徹底去除水中各種有害雜質。采用超濾膜技術可以避免使用化學劑對水質造成的損害，避免對水質造成二次污染，可以在一定范圍內確保水資源的潔凈。超濾膜是一種新型的耐酸堿材料。超濾膜以超濾膜絲作為介質，可以耐高溫、耐水解、耐腐蝕、耐酸性，在我國水處理領域得到了廣泛的使用[2]。與常規濾膜相比，超濾膜不僅能在高溫、高蒸汽濃度下進行殺菌、凈化，而且能在酸性條件下高效完成工作，因此，超濾膜技術具有較強的抗污染能力。

1.3 技術現狀

在應用超濾膜技術時，仍然存在隱藏的技術缺陷。在實際的過濾過程中，由于濾膜上的微孔會隨時間推移而發生產品性能的衰退，有些地方的孔徑會增大，從而影響到后續的廢水和污水的凈化效率[3]。此外，一些長期使用的超濾膜也會出現濾孔堵塞的現象，從而無法達到過濾的目的。另外，盡管超濾膜的理化性質相對較好，但長期使用仍會導致其發生變化，一旦超濾膜的理化性質遭到破壞，就會對處理后的廢水產生二次污染。因此，從超濾膜自身的使用角度來看，要最大限度地降低膜材的制造費用，并對超濾膜進行周期性的特性測試，確保當超濾膜的性能不佳時，可以進行周期性的替換。另外，還需要解決如何提高膜的理化性質的問題，并將其推廣到食品過濾、海上原油過濾等其他領域，確保價格相對便宜的超濾膜技術具有更廣闊的發展空間[4]。在此基礎上，在短流程及雙膜處理技術融合過程中，要不斷探索如何減少其融合成本，提高其融合效率。超濾膜技術是一種造福人類的環保新工藝，但在實際的運用過程中還需要進一步的探討，相關技術人員依然任重而道遠。

2 超濾膜技術種類

2.1 短流程凈水技術

超濾膜凈水工藝的應用，按其流程不同一般可分為長流程超濾膜工藝和短流程超濾膜工芒；所謂“長流程”，一般是指在常規混凝、沉淀甚至是過濾工藝之后接入超濾膜工藝；“短流程”一般指原水經過適當預處理（例如氧化、吸附、生化、絮凝）之后直接進入浸沒式超濾膜進行膜過濾，同時在膜池內完成濃水回收和污泥濃縮，濾后水加入少量消毒劑（避免二次污染）進入清水池。與傳統工藝流程相比縮短了工藝流程，弱化了沉淀功能，處理工藝明顯縮短，占地面積明顯縮小，方便了凈水廠的運行管理。短流程超濾膜工藝是一種集超濾膜技術和多道凈水技術于一體的工藝，特別適用于工業用水的整體凈化。在使用過程中，它既可以確保較高的過濾效率，又可以保證最后的高質量的過濾結果。不論是從更高的適用領域，還是從更長遠的使用結果來看，在確保使用的前提下，因為其工藝流程比較簡單，所以其中仍然有一些問題值得我們關注[5]。首先，傳統的工藝難以在水質較差的環境下實現高效凈水，特別是在一些工業地區，由于環境質量問題比較嚴重，采用傳統的工藝難以達到理想的處理效率。采用短流程凈水技術既要考慮區域內水體的污染程度，又要兼顧成本低、能耗小等優點。在實踐中，短流程凈水技術可以節約大量的人力和物力，完全可以確保其自身可以在中小工業企業的過濾系統中進行規模化地推廣。

2.2 雙膜凈水技術

雙膜凈水技術是指利用雙層超濾膜對水進行一次過濾來實現對水質的凈化，如果有需要，可以采用反滲透過濾膜與超過濾膜相組合來實現更好的使用效果。與單膜工藝相比，雙膜凈水技術具有更好的凈化性能，可用于嚴重的工業廢水排放區域。并且相比于單膜的二次過濾，雙膜凈水技術可以獲得更高的過濾效率，大大節約了人力、材料的耗費。常規的工業廢水的凈化處理方法有很多的缺陷，特別是對于含鹽量比較高的工業廢水和有惡臭氣味的工業廢水，需要大量地添加凈化劑和吸收劑，如果掌握的數量不夠，比如添加太少或者添加的量超標，就會對工業廢水產生一定程度的二次污染。雙膜凈水技術在工業廢水處理中的應用可以有效解決上述問題，達到有效處理水污染的同時，避免了環境二次污染。

2.3 海水淡化技術

環境保護工程水處理是當今世界經濟發展必不可少的一項措施，它對節約用水，改善水質，提高水的利用效率具有十分重要的意義。在環保工程的水處理方面，超濾膜對飲用水的凈化、廢水的處理和海水的淡化都具有明顯的作用。超濾膜是一種高效的過濾方法，它可以有效地將廢水中的雜質和水進行分離，實現水資源的凈化。我們國家的淡水資源匱乏，而海洋資源豐富，只要去除海水中的鹽分等成分，就能讓海水變成一種可以供人類飲用的淡水，因此，淡化海水資源就成為了當前的水處理重點。經過長期探索，我國已經研究出一種反滲透工藝用于海水的脫鹽。超濾膜技術具有良好的過濾特性，可以作為反滲透的前處理系統應用，與反滲透相結合，可以大大提高海水的脫鹽效率。目前，超濾膜技術已成為海水淡化的主要方法。

2.4 過濾處理技術

過去，超濾處理技術在水處理過濾技術中應用較少，主要是由于其成本較高，但是經過過濾處理后的水質提升明顯，使用價值較高，可以用來稀釋水體污染物濃度。例如，在礦山開采中，礦井水的污染是比較嚴重的，開采活動極易破壞巖層水的穩態，流入地下采礦區域的礦井水會發生多種化學反應，呈酸性或堿性狀態。如果礦井水未經處理直接排放到環境中，對周邊水域、土壤以及人類生存的生態環境都會產生不利影響，水環境狀況進一步惡劣，對植物的生長也會產生一定危害。因此，礦井水的過濾非常有意義，超濾膜技術在過濾處理中具有很大的應用價值。根據目前我國礦井水的處理情況可以看到，在礦井水的處理中，一般都要對水進行預處理，以最大限度地減小懸浮物對超濾膜表面的污染，減緩其老化速度，從而最大限度地提高超濾膜使用年限。由于壓力對于驅動水滲透超濾膜具有極大重要性，因此在進行礦井水處理時，技術人員要掌握好這個關鍵的控制因素，一般可以采用氮氣對超濾膜施加壓力。在0.1MPa下，雖膜通量衰減率較低，但此時產水率僅為55%,不能有效發揮超濾膜的產水性能；隨著運行壓力增大，產水率也進一步增大，在0.2MPa工作壓力時，雖然膜通量衰減率提高,但產水率也可進一步提高，達到90%以上,故選擇在0.18MPa下運行。盡管不同的模孔和模組件設計可能影響膜的壓力運行范圍和過濾效果，控制運行壓力在0.2～0.3MPa之間仍是最為穩妥和經濟的選擇。

2.5 污水處理技術

最近幾年，我國的工業化和現代化進程不斷加快。隨著社會經濟和科學技術的發展，污水的排放量也在不斷增加。在經濟快速發展的同時，人們的生活水平也在不斷提高，對于居住質量和環境質量的需求也在不斷提高。在這種情況下，我國對污水的排放標準也在不斷提高。超濾膜技術不僅具有很高的分離效率，而且沒有多余的能量消耗，具有很高的實用價值，處理后的廢水可以進一步回收利用。因而，在廢水回收利用的過程中，超濾膜技術得到了越來越多的應用。超濾膜技術也可以和生物處理技術結合使用，在較大范圍內對水體中的微生物和有毒物質進行攔截，提高反應器的濃度，增加硝化菌和反硝化菌的數量，進而提高廢水的凈化效率。目前，我國正在構建一個節能、環保的社會，人們對資源的節約和對環境的重視程度不斷提高，同時，水資源的再利用也符合節能環保的經濟發展趨勢。因而，再生水回收利用工程已越來越受到人們的重視，并且它的發展速度也在不斷加快。總之，超濾膜技術在污水處理中的水回收利用過程中，可以提高處理后的水的質量，并且可以極大地節約水資源，具有重要的意義。

3 環保工程中水處理超濾膜技術的應用

3.1 電鍍廢水處理

電鍍行業在國民經濟中占有舉足輕重的地位，其在日常生產中的用途十分廣泛，但同時也會產生大量的廢水。在電鍍生產過程中，廢水中包含了一些有毒的物質和污染物，對周圍的環境造成了很大的污染。如果將這些廢水直接排出，不僅會污染周圍的環境，還會對植物的生長產生一定的阻礙作用。比如，銅、鐵、鎳、鋅等金屬，都是有害的，會危及人類，動植物的生命，產生毒害作用。另外，由于在電鍍過程中，廢水中的重金屬離子不易被生物吸附，故其去除難度較大。針對該類型的電鍍廢水，必須將超濾膜技術和反滲透技術相結合，以實現對電鍍廢水中的多種有毒成分和污染物進行有效地處理，減少其對環境的污染。現有的兩種凈水工藝均可對含重金屬的電鍍廢水進行有效治理，但仍不能從根本上解決問題，僅對約85%的有機碳進行去除，因此，技術人員仍需再接再厲，研究更有效地處理技術。

3.2 生活廢水處理

我們國家有十幾億人口，每天的生活廢水量是一個巨大的數字，若將其直接排放，不僅會造成資源浪費，而且還會妨礙對水資源的回收再利用。采用水處理技術對城市生活廢水進行處理和再利用，可以有效地解決國家面臨的缺水問題。采用超濾膜技術將城市生活廢水進行處理，再利用，用于居民的洗衣，拖地，澆花，灑水等，有效地提高了水資源的利用效率。利用超濾膜技術處理城市生活廢水，可將廢水中的雜質、細菌等徹底去除，去除其中的有害成分，確保水質的安全性。

3.3 食品污水處理

在產業科技和人民生活質量不斷改善的今天，我國的食品加工業得到了很好的發展機會，各種食物的生產都在不斷地進行著，以滿足人們的日常需要。食品生產過程產生的廢水中含有大量脂肪、蛋白質、淀粉、酵母、乳糖等，這些物質如果排放到外界環境中不但會造成環境的污染，而且還會造成大量的浪費，因此采用超濾模技術將廢水中的有用成分截留下來，同時水中的BOD和COD等也從水中被分離出來，將分離出的周態物質經過提取回收，可為企業帶來經濟效益。超濾膜技術應用于食品行業的污水處理，可提高我國食品行業污水處理的整體性能，有效去除污水中的雜質和污染物，提高出水水質，同時可回收利用有用物質。超濾膜技術是解決我國食品污水污染問題的有效途徑，對保障食品安全有著重要的意義。

3.4 電廠鍋爐水處理

電廠鍋爐水處理技術在我國電力行業中的應用已經很成熟了，主要是用以去除水中的鈣、鎂離子為目標。鍋爐給水中的雜質主要是鈣鎂鹽，這些物質會引起鍋爐腐蝕和結垢，進而影響鍋爐的使用壽命。超濾技術在電廠鍋爐給水預處理方面的應用主要是通過超濾技術，有效地將水中的雜質進行分離，并達到去除雜質的目的。超濾膜技術具有良好的過濾性能和分離效果，可用于去除水中的懸浮物、膠體物質等雜質，從而保證后續系統的安全穩定運行及鍋爐給水的水質達標。

3.5 飲用水凈化處理

近年來，由于各種行業及城鎮生活污水的大量排入，導致了水環境質量問題日趨嚴峻，對飲用水凈化處理提出了更高的需求。在這種情況下，對飲水安全進行管理已成了首要任務。超濾膜技術應用在飲用水凈化處理工藝中，可有效地去除水中的真菌、病毒、懸浮物和細菌。傳統的飲用水凈化方法可實現對微生物和菌類的滅活凈化，以及對微米級懸浮物顆粒的凈化。超濾膜技術既可高效地脫除水體中的微小粒子，又可高效地清除常規凈水工藝所不具備的納米粒子，最終可高效地清除水體中的大量有害物質（如菌懸液），達到提高水質的目的。

4 結束語

綜上所述，超濾膜技術作為一種節能、低耗的水處理工藝，在工業廢水、食品廢水、電鍍廢水和生活污水等廢水處理中有著很好的應用前景。對超濾膜技術進行研究，能極大地改善環保工程水處理的水質和效率，一定程度上提高了環境保護的效益，對國家經濟的發展起到了重大的推動作用。