環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用研究

侯辰鳴

（盤錦遼河油田金宇集團有限公司，遼寧 盤錦 124109）

人類的生存與發(fā)展離不開水資源的支撐。在水資源開發(fā)利用過程中，如何有效保護水資源，降低水污染程度，控制水污染范圍始終是人們研究與關(guān)注的重點問題。但就當前水環(huán)境整體情況來看，受多重因素影響，我國水污染問題嚴峻，水污染治理成為環(huán)境保護工程的核心內(nèi)容。當前，我國高度重視環(huán)境保護、資源開發(fā)和能源節(jié)約利用，提倡走可持續(xù)發(fā)展道路，因此有必要加強環(huán)境工程水處理技術(shù)的研究。而超濾膜技術(shù)作為水處理技術(shù)中的典型代表，對其應(yīng)用進行研究具有顯著的現(xiàn)實意義。

1 超濾膜技術(shù)概述

超濾膜技術(shù)被譽為21世紀最有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。該技術(shù)的工作原理在于：以超濾膜為過濾介質(zhì)，依靠超濾膜兩側(cè)的壓力差異，對過濾物進行篩分，即將粒徑大于超濾膜表面微孔徑（一般為0.01μm）的顆粒物（如細菌、病毒、懸浮物、大分子有機物等）截留，允許水分子、微量元素、有益礦物質(zhì)流過，達到原液凈化、過濾、分離和濃縮的目的[1]。

隨著超濾膜技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，超濾膜性能大幅度提升，超濾膜生產(chǎn)與使用成本降低，該技術(shù)值得應(yīng)用與推廣。目前，超濾膜技術(shù)已經(jīng)成為環(huán)境工程水處理的主流技術(shù)，并在生物工程、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。就環(huán)境工程水處理而言，超濾膜技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在四個方面。一是雜質(zhì)去除率高，能夠有效將水中的污染物質(zhì)、有害物質(zhì)過濾、分離，提升污水處理質(zhì)量與效率，提高水質(zhì)。二是超濾膜技術(shù)應(yīng)用過程中對化學(xué)藥品的依賴性低，避免了用藥污染問題。三是超濾膜技術(shù)整體性能好，具有耐酸、耐堿、耐高溫（PVDF膜可承受140℃高溫）、耐水解、耐污染等特征，故技術(shù)實用性強，可在多種環(huán)境條件下（如強酸環(huán)境、強堿環(huán)境等）進行污水處理。四是超濾膜技術(shù)操作簡單，工藝控制力強，成本低廉，使用范圍廣，產(chǎn)水量較大，經(jīng)濟效益顯著，應(yīng)用可行性較高[2]。

2 環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用實踐

2.1 飲用水的凈化處理

水不僅是構(gòu)成人體組織液、血漿、細胞的基本物質(zhì)，也是促進體內(nèi)各種營養(yǎng)元素有效運輸與利用的重要媒介，是人們存不可或缺的資源。因此，飲用水的安全直接關(guān)系著人的身體健康與生命安全。目前，我國水資源污染問題嚴峻，居民生活飲用水安全受到嚴重影響，如果長期飲用受到污染的水，將嚴重威脅人體健康。而將超濾膜技術(shù)應(yīng)用到居民生活飲用水凈化處理中，能夠?qū)⒆詠硭械闹虏【?、鐵銹、膠體、懸浮物、泥沙和大分子有機物截留在超濾膜管中，使自來水有效轉(zhuǎn)變?yōu)閮艋?，提高飲用水品質(zhì)，使其達到直接飲用標準。

2.2 電鍍工業(yè)廢水處理

隨著我國工業(yè)的高速發(fā)展，工廠數(shù)量不斷增多、類型日漸豐富、規(guī)模不斷擴大。在此背景下，電鍍工業(yè)用水量增加，電鍍廢水產(chǎn)生量也隨之增多。相對于其他廢水而言，電鍍工業(yè)廢水不僅含有銅、鋁、鉻等金屬離子，還含有氰化物與酸堿類物質(zhì)，危害較大，處理難度高。通常，人們主要根據(jù)廢水水質(zhì)情況，有針對性利用電解法、化學(xué)法處理電鍍工業(yè)廢水。例如，利用次氯酸鈉氧化劑處理含氰含堿電鍍工業(yè)廢水。但是，化學(xué)法易產(chǎn)生二次污染，電解法的應(yīng)用成本高，經(jīng)濟效益不明顯。而將超濾膜技術(shù)引入電鍍工業(yè)廢水處理中，與其他技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，則可有效彌補傳統(tǒng)水處理工藝存在的不足，在提升廢水處理質(zhì)量與效率的同時，降低廢水處理成本，實現(xiàn)技術(shù)的大范圍推廣和應(yīng)用。例如，利用陶瓷膜處理廢水，調(diào)節(jié)pH值，截留氫氧化物沉淀物，提升電鍍工業(yè)廢水處理效果。

2.3 油質(zhì)廢水凈化處理

民以食為天，而食品的煎炒烹炸離不開油。因此，隨著食物需求量、消耗量的不斷增加，含油廢水將不斷增多。根據(jù)油與水的關(guān)系，含油廢水可以分為浮油廢水（油浮在水的表面）、分散油廢水（油與水混合）、乳化油廢水（油與水融合）三種類型。在對油質(zhì)廢水進行處理時，浮油廢水與分散油廢水處理難度較低，通?？衫没钚蕴课椒ā⒕奂恋矸ǖ冗M行處理，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。但是，對于乳化油廢水來說，水與油的融合程度較高，處理難度更高，傳統(tǒng)油質(zhì)廢水處理法的處理效果不理想。而超濾膜技術(shù)可實現(xiàn)油、水分離，特別是利用超濾膜對油質(zhì)廢水進行過濾、分離、濃縮，可將廢水的含油量降至低于0.3 mg/L。

2.4 城市污水凈化處理

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)進程的不斷推進，城市污水排放量逐漸增多，成為環(huán)保工程水處理的重點內(nèi)容。雖然城市生活污水污染程度較輕，但處理量大，人們在選擇水處理工藝時不僅要考慮社會效益、環(huán)保效益，也要考慮經(jīng)濟效益。超濾膜技術(shù)成本低，操作簡單，膜截留率高，水通量大，在城市污水凈化處理中具有較強的適用性。例如，某污水處理廠在污水處理過程中引入超濾膜技術(shù)，構(gòu)建“混合沉淀+超濾膜”污水處理系統(tǒng)，應(yīng)用內(nèi)徑為1.0 mm、外徑為1.40 mm、純水通量為300 L/（m2·h）的PVDF中空纖維膜，最終實現(xiàn)100%濁度去除、21.2%UV254去除、31.5%磷酸鹽去除、28.36%COD去除，產(chǎn)水率達到84.6%，系統(tǒng)能夠連續(xù)、穩(wěn)定作業(yè)。

2.5 海水資源開發(fā)利用

環(huán)境工程不僅注重自然資源保護，也注重自然資源的科學(xué)開發(fā)與合理利用。在環(huán)境工程水處理過程中，水資源開發(fā)與利用是基礎(chǔ)內(nèi)容，也是重點內(nèi)容。在水資源開發(fā)與利用中，海水淡化始終是人們關(guān)注與研究的重點課題，可以緩解淡水資源短缺的局面，提升水資源利用率。蒸餾技術(shù)、海水凍結(jié)技術(shù)、電滲析技術(shù)等是應(yīng)用較為廣泛的傳統(tǒng)海水淡化技術(shù)，但從整體情況來看，技術(shù)應(yīng)用成本較高，回收率較小。隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，反滲透技術(shù)（利用超濾膜，在膜兩側(cè)壓力差作用下，將水與鹽有效分離）憑借成本低、節(jié)能效果好（能耗是蒸餾技術(shù)的四十分之一，是電滲析技術(shù)的二分之一）、操作簡便、易維護管理等優(yōu)勢，逐漸取代傳統(tǒng)技術(shù)，得到應(yīng)用與推廣。

3 環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用問題

3.1 污染處理問題

在應(yīng)用超濾膜技術(shù)處理污水時，污水中的膠體、懸浮顆粒、細菌等會與膜產(chǎn)生一定的物化作用，吸附或沉積在膜表面，最終出現(xiàn)膜堵塞、膜水通量降低等問題，影響污水處理效果，形成膜污染。在膜清潔過程中，化學(xué)藥劑的大量應(yīng)用也將影響水處理效果，甚至加劇水污染。因此，膜污染問題是超濾膜技術(shù)應(yīng)用中的常見問題，也是急需解決的重點問題。

3.2 能耗節(jié)約問題

根據(jù)超濾膜工作原理，在環(huán)境工程水處理中，超濾膜技術(shù)需要依靠膜兩側(cè)的壓力差進行水與污染物的分離。因此，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用需要依靠一定能源進行驅(qū)動。超濾膜技術(shù)應(yīng)用存在能耗問題，企業(yè)要根據(jù)水處理實際情況與需求，科學(xué)選擇超濾系統(tǒng)配套設(shè)備，降低設(shè)備能耗，節(jié)約成本。

3.3 技術(shù)配置問題

在環(huán)境工程水處理中，超濾膜技術(shù)并非適用于所有的水處理。以飲用水處理為例，當自來水的水質(zhì)硬度較高時，超濾膜技術(shù)雖然能夠?qū)⒆詠硭D(zhuǎn)變?yōu)閮艋?，但是從整體效益來看，超濾膜技術(shù)不如雙模技術(shù)。環(huán)境工程水處理是一項綜合、長期且復(fù)雜的工程，需要綜合運用多種技術(shù)，提升水處理質(zhì)量與效率。在應(yīng)用超濾膜技術(shù)時，企業(yè)要根據(jù)水質(zhì)特征、水處理要求、水處理設(shè)備性能和水處理技術(shù)水平，將超濾膜技術(shù)與其他技術(shù)進行科學(xué)搭配，以充分發(fā)揮超濾膜技術(shù)的作用，達到“1+1＞2”的效果。但就超濾膜技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析可知，超濾膜技術(shù)配置不合理，如應(yīng)用過度、應(yīng)用不到位等，不利于自身作用的發(fā)揮，同時會增加水處理成本，提升水處理管理難度。

4 提升環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)應(yīng)用有效性的策略

4.1 注重濾膜性能強化，加大技術(shù)研究力度

在應(yīng)用超濾膜技術(shù)進行環(huán)境工程水處理時，超濾膜性能的好壞直接影響環(huán)境工程水處理質(zhì)量。隨著水污染治理難度的不斷提升，人們對超濾膜物化性能、分離透過性能提出了更高要求。對此，膜生產(chǎn)制造企業(yè)應(yīng)加大濾膜研究力度，通過濾膜研究改善濾膜性能，使濾膜具有較強的化學(xué)穩(wěn)定性、柔韌性、抗污染性、耐熱性、耐腐蝕性等。這樣不僅能夠有效處理膜污染，保證通水質(zhì)量，也可以延長濾膜使用壽命，有效提升超濾膜技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟效益。

4.2 提升技術(shù)應(yīng)用科學(xué)水平，做好技術(shù)管理工作

在環(huán)境工程水處理過程中，企業(yè)應(yīng)做好技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量管理工作，以保證技術(shù)應(yīng)用的科學(xué)、合理、準確、規(guī)范與到位。其間需要注意以下幾點：通過水環(huán)境調(diào)研，全面了解水質(zhì)情況、水處理要求和水處理內(nèi)容等，做好記錄，建立水處理檔案，為水處理技術(shù)選擇與應(yīng)用奠定良好信息基礎(chǔ)；根據(jù)水環(huán)境調(diào)研結(jié)果，制定超濾膜技術(shù)方案，并遵循經(jīng)濟性、系統(tǒng)性、節(jié)約性、規(guī)范性、科學(xué)性和可操作性等水處理基本原則，進行超濾膜技術(shù)應(yīng)用方案對比分析，選擇最優(yōu)方案，提升超濾膜技術(shù)應(yīng)用水平；結(jié)合水處理實際需求，根據(jù)水污染程度，進行超濾膜技術(shù)應(yīng)用風(fēng)險評估，發(fā)現(xiàn)超濾膜技術(shù)應(yīng)用過程中可能存在的問題，包括污染問題、能源問題、技術(shù)問題和管理問題等，然后制定風(fēng)險防控應(yīng)急預(yù)案，保證技術(shù)應(yīng)用質(zhì)量管理措施的有效落實。

5 結(jié)論

超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的有效應(yīng)用，有助于治理水污染，提升水資源利用的安全性、可靠性和持續(xù)性。人們應(yīng)全面了解超濾膜技術(shù)及其應(yīng)用，善于歸納與總結(jié)經(jīng)驗，分析超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中應(yīng)用的不足，不斷改進技術(shù)，提升環(huán)境工程水處理能力。