超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究

＊沈灵凤 胡仲明 杭钟铭

（1.浙江省环境科技有限公司宁波分公司 浙江 315100 2.慈溪市环境保护监测站 浙江 315302 3.宁波富德能源有限公司 浙江 315200）

超滤膜技术的原理，是对溶液进行科学的分离以及压缩，将悬浮物深度过滤而有效清除水生生物、有害重金属离子等，是专为环保工程的水处理进行设计的。使用时，通过加压、过滤和截水操作，截留了微生物和无机盐，起到了净化水质的目的，并且无需使用化学品，避免对水体造成污染。该技术的应用具有损耗低、分离效果强等优点，因此在环境工程中被广泛应用。

1.超滤膜技术基本概述及特点

超滤膜是一种介于微滤和纳滤的过滤方式，可快速高效过滤不同杂质，净化水体质量。超滤膜的膜材料主要有纤维素及其衍生物、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚砜酰胺和改性丙烯酸聚合物等。该技术应用原理是以膜两侧的压力差为驱动力，在一定的压力下，当原液流过膜时，表面密布的微孔只允许水和小分子物质通过，而体积大于膜微孔径的物质则被截留，成为浓缩液。一般来说，超滤膜包括两个部分：半透膜以及高压下的超滤。由于膜上密布无数微孔，溶液在高压作用下，小分子的溶剂通过孔从膜的一侧转移到另一侧，截留了部分大分子溶质，得到聚合物过滤胶体的效果，可以有效阻隔目标物质。在超滤分离中，随着溶液压力的增加，小分子的溶剂和无机盐离子等可以顺利地流向另一侧。通过分析超滤膜技术应用，发现它具有很多优势，与传统的水处理相比，突出了其适用性强和操作便捷的特点。

在废水处理中，超滤膜技术的目的是通过调节滤膜孔径去除目标杂质，充分体现了其在水质净化上的优势。超滤膜技术实现了较高的污染去除率，有效地将水源中胶体和其他杂质过滤，是净化水的理想方式。与传统水处理应用相比，超滤膜的应用和运行不依赖于化学品或各类助剂，达到了非常好的净水效果，降低了二次污染，保证了供水质量。超滤膜技术在净化水质时，无需复杂的操作程序，既提高实际技术应用的便捷性，也可达到理想的技术应用效果。通过了解超滤膜技术应用，可以发现它具有很强的稳定性，稳定性的优势体现在化学稳定性上，可应用于不同性质的水体净化，也可以在高温条件下使用，达到有效的杀菌效果。

2.超滤膜技术应用中的问题

在超滤膜技术应用过程中，同样存在制约因素。一般情况下，超滤膜技术在运行过程中需要经常开启、关闭阀门，会产生较大的声音，不利于设备使用维护，无助于切换速度的保证。气动阀的速度问题经常发生，需要经常调整气动阀，并且需要使用消声器来控制气动阀的启闭噪声。在水处理的应用中，超滤膜组件减少了水箱的有效容积，增加了技术的能耗。超滤膜长时间使用后需要更换，更换下来的废弃超滤膜成为了工业固体废物，应妥善贮存、处置。因此，在超滤膜技术应用中应重视次生环境污染问题，促进该技术在水处理中的更好应用。超滤膜在应用中还有广阔的发展空间，目前的技术应用缺乏与其他技术的合作，导致具体的应用功能受到限制。

3.超滤膜技术在环境水处理中的应用

(1)海水淡化

国家和地区发展对水资源的需求很大，而淡水资源却很少。因此，将海水资源转化为淡水，有助于可持续发展，在满足饮用水标准的基础上，采用优良的技术手段，成功转化海水资源，使水资源利用得到有效的提升，同时也具有很大的实用价值。多年来，许多国家研究海水淡化技术，并在应用中取得了成果。在没有淡水资源的情况下，使用反渗透技术进行净化，以获得纯水。超滤膜技术的引进，可以降低经济成本，提高水资源的利用率。在海水淡化中，运用超滤膜技术，可实现清洁水的生产和有害物质的分离。超滤膜技术在海水处理中的应用，提高了淡化效率，依靠反渗透来保证高水质标准，并进一步提高了超滤膜的使用率，同时也降低了经济成本。

(2)含油污水处理

部分废水含有大量油性物质，如某些食品行业的生产废水和一些机械加工行业的废水，都属于含油废水。含油废水中的油分可分为浮油、分散油和乳化油。浮油和分散油可通过隔油池去除，而乳化油以微米级大小的粒子存在于废水中，普通的重力分离难以去除。而超滤膜的孔径可达到纳米级，在加压情况下，乳化油液滴会发生变形，液滴和孔径产生摩擦从而破坏乳化油的活性，油分粘附在孔壁上，在聚集中形成大液滴被截留下来，而水和低分子有机物可透过滤膜，实现油水分离。应用超滤膜还可以起到生物降解，进一步提高可溶性污染物的净化效率，也可保证水处理过程的稳定性。

(3)清洁饮用水

在生活水平日益提高的今天，人们对饮用水的水质要求越来越高，传统的水处理已经跟不上目前的饮用水标准。为此，在工程水处理研究中，需要提升水处理技术，提高净化效果，满足人们对优质饮用水的需求。超滤膜对饮用水净化有着重大影响。超滤膜技术应用于饮用水的净化，通常可用于去除有害微生物和无机盐等，还可以根据需要，在水中添加有益成分，改善饮用净水效果。设置微生物和重金属多级屏障，去除有害物质，获得优质饮用水。

(4)工业废水回用

将达到外排标准的工业污水进行处理，达到回用标准后回用于生产，实现节能减排、保护环境的目的。例如钢铁废水先在砂池中处理，然后进入絮凝反应池，通过管道混合器加入PAC混凝剂，使水中的胶体悬浮物凝结，然后进入斜管式沉淀池进行分离。沉淀池的水由加压泵提升送入自动精密过滤器，过滤和分离出水中的悬浮杂质。过滤后的水进入活性炭过滤器，通过活性炭吸附，防止有机物、余氯等物质进入水中。原水流过滤后，均匀分布在过滤器的每个单元中，超滤膜过滤器的单元可按串联或并联工作。超滤后水进入中间池，利用中间池的清洁水对系统进行清洗。超滤得到的水在给水泵的压力下供给，送入系统保护过滤器，经给水泵双倍压力后，进入反渗透膜单元。净化后的水通过反渗透生产，进入RO浓水池，当RO产水率降低时，在达到一定压差后进行反洗，反洗频率达到一定值时进行化学清洗，以此来达到超滤膜回用的目的。

(5)电子工业废水处理

某些工业废水成分较为复杂，既含有大量有机组分，又含有无机有害成分，如电子工业废水。废水中的有机组分去除难度较大，特别是有机硫和有机氮等难分解，使废水处理难度加大，水处理工艺复杂化，废水若不进行有效处理后再排放易造成环境污染。电子工业废水中的微米级硅晶体物质会引起沉积物矿化，降低废水处理效率，因此，必须先将微米级的硅晶体去除。超滤膜技术同样可运用于电子工业废水处理，超滤膜纳米级的孔径可有效截留硅晶体物质和大分子的有机组分，确保废水可有效进行下一步的净化处理。超滤膜技术简化了水处理工艺，便于企业开展废水处理运行及管理。

(6)超滤膜技术在生活污水处理中的应用

在日常生活中很多活动均会产生废水，生活污水的产生场所有厨房、浴室等区域。生活污水含有大量无机盐，虽毒性较低，但如果生活污水未经处理直接进行排放，当排放达到一定量时，就会超出地表水体的自净能力，造成水体污染，常见问题是水体富营养化。目前，人们环保观念加强，对生活污水的净化处理也逐步重视。随着超滤膜技术的应用，对生活污水的处理效率有了极大提高。在生活废水处理过程中，超滤膜技术与其它技术结合，以确保废水净化效率，有效去除有害物质，进一步净化至相应回用标准后，可用于农业灌溉等领域。从提高污水处理效率来看，在进行污水处理时，先要对污水中杂质进行预处理，再应用超滤膜技术进行过滤。在此过程中，技术管理人员需要注意污水的分质分类收集、处理，从而提高超滤膜的净化效率，亦可节约处理成本。在提高污水处理及回收效率方面，技术管理人员要重点安装水循环系统，以对应用超滤膜技术处理的污水进行回用。

(7)超滤膜技术处理食品工业废水的应用

近年来，社会经济发展迅速，生产和生活水平提高。在此背景下，食品工业顺应了发展的需要，品种不断改进和增多，以满足人们的生活需要。但在食品生产加工过程中，会产生大量的污水，这些废水中存在大量的有机悬浮物，若不加处理直接排放，就会直接导致水体富营养化问题，使水体的含氧量降低。这种情况下，水生生物难以生存，对生态生物多样性构成威胁，严重破坏了生态平衡。另外，废水中的悬浮物会推移沉淀至水底，厌氧发酵产生强烈的异味，会严重影响水体质量。

此外，食品废水中含有的乳糖具有一定的回收价值。因此，在处理食品行业废水过程中，可将该物质分离出来，以提高资源的利用率。由于超滤膜污水处理技术的良好除菌效果，其被广泛应用于食品行业的污水处理工作中。而且，该技术不仅能快速去除污水中的微生物和杂质，还能有效回收污水中具有利用价值的物料，在减少废水处理成本的同时，也能有效保障废水处理的效率。由此可见，应用超滤膜处理技术，净化食品加工工业的废水，能全面提高其污水处理的效果，符合社会经济持续发展的目标，同时提高资源利用率。

4.提升超滤膜技术改善污水处理质量的相关策略

(1)全面做好污水净化系统的处理

为提高污水净化处理水平，技术人员要加强对生活用水管道的安装工作，防止饮用水在净化过程中受到二次污染。国家还要制定合理的饮用水使用价格策略，控制好人们的用水行为，提高节约意识。为避免有害重金属物质对生活饮用水造成污染，可积极推广超滤膜技术，构成多膜反渗透系统，以全面保证生活饮用水的质量。在对生活或工业用水净化处理时，要进行合理的区分、分质。首先，不同类型的污水要有单独管道，分别进行处理。如废水处理和过滤要以特定方式进行，它取决于污水水体的颗粒和离子类型。其次，应针对不同废水建立特定的过滤指标，如针对消费需求过滤或生产用水过滤等。

(2)全面做好污染源的排查监督工作

由于不同的废水类型要使用不同的超滤膜处理技术，因此，技术管理人员必须要做好水污染源的排查工作，以全面保证水体污染的防治效果。通过加强对现场的检查，建立水污染情况专项数据，利用信息化技术进行分析，以作出合理的污水处理技术安排，如对水箱和阀门进行调整，以适应局部区域污水处理的要求。

(3)加强相关技术的研发

超滤膜技术可与活性炭处理技术相结合。虽然超滤膜技术在使用后不易降解，但由于市场对该技术的需求很大，而企业又没有足够的生产力，导致应用超滤膜技术成本较高。为了控制其使用成本，可组合使用活性炭过滤装置，以达到污水双重过滤的效果。

5.超滤膜技术在环境水处理的应用前景

(1)新滤膜的研发

超滤膜技术在运行过程中虽可重复使用，但长期使用后需要进行反冲洗，从而去除超滤膜孔隙中的杂质和污染物，但是超滤膜的清洗工序较复杂，需要化学试剂辅助，且无法实现100%清洁，存在二次污染隐患。随着技术的发展，超滤膜研发将成为必然趋势。利用先进技术开发新一代滤膜，以提高技术应用的耐酸碱和可回收性，新一代滤膜技术的研发需要趋向于低成本和低复杂度，进一步加强其在净水方面的效果。

(2)超滤膜的理想组合

超滤膜技术在环境净水方面具有极佳的效果，可有效截留有机物、无机盐、微生物等。而仅靠超滤膜并不能完成对废水的处理，超滤膜技术往往需要与其他净水技术结合，通过相关技术合作提高水处理效率，超滤膜组合也是未来超滤膜发展的趋势。超滤膜技术与CSAA废水处理、MBR和沉淀设备等相结合，在废水处理和海水淡化中有着重要的作用，并在超滤膜技术未来发展中，将产生更多的组合。如超滤膜技术与活性炭结合，在应用中完成大颗粒的吸附。根据水质调整活性炭，活性炭具有附加功能，可以合理调节水质浊度。

(3)推动超滤膜技术在水处理中的应用

超滤膜技术作为一种高效便捷的水处理技术，与传统水处理工艺相比，可大大提高废水处理效率，既可应用于家庭饮用水净化、又可应用于多种不同的工业废水处理，且可与不同的水处理工艺形成多样性、多功能的组合，使用范围较广，其在环境水处理的应用前景较好，社会和企业可进行推广应用。

6.结束语

总的来说，当前环境水处理存在非常多的困难，废水种类丰富多样。为了更快速提高水处理效果，要积极推动超滤膜技术，并对不同应用对象合理规划。随着全社会对水资源需求增加，除了要提高节水意识外，还可利用先进的超滤膜技术处理，对各种废水进行高效处理，以缓解水资源短缺的局面，以满足对饮用水、城市污水处理的需求，并达到良好的污水处理效果，帮助人们获得更优质的水资源。