淺談超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)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(huán)境工程水處理是重要的一部分，我國目前較廣泛的應(yīng)用超濾膜技術(shù)來進(jìn)行水處理。超濾膜技術(shù)可簡單表述為微透過技術(shù)，主要應(yīng)用膜透過分離手段來實(shí)現(xiàn)溶液的過濾、分離以及濃縮。使用超濾膜技術(shù)，一方面可以過濾膠體物質(zhì)或者顆粒物，更重要的是可以過濾一些藻類、生物以及細(xì)菌等，從而起到凈化水質(zhì)，以及分離或者濃縮的作用。超濾膜技術(shù)相較于傳統(tǒng)水處理方式，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，不僅能更好地凈化水質(zhì)，還可以高效率地進(jìn)行溶液的分離和濃縮，且這種技術(shù)有更高的過濾量，且不易損耗，可再回收利用，這些優(yōu)點(diǎn)為超濾膜技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用提供支持，不難想象超濾膜技術(shù)的發(fā)展前景由多么廣闊。

1 超濾膜技術(shù)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(qū)動(dòng)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(shù)應(yīng)用于水處理，能夠分離出水質(zhì)中的雜質(zhì)，有效的凈化水質(zhì)。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(jí)孔洞，會(huì)在壓力的驅(qū)動(dòng)下將溶液中較低分子的溶質(zhì)、溶劑等傳遞過膜的孔洞，而溶液中的高分子物質(zhì)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(xué)性質(zhì)，可以阻隔部分物質(zhì)。使用超濾膜技術(shù)凈化水質(zhì)時(shí)，水受到一定的壓力，其中的低分子物質(zhì)、無機(jī)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(dá)到水質(zhì)凈化的目的。

相比于傳統(tǒng)水處理手段，超濾膜技術(shù)有更好的效果，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先是極大地提高了過濾水的質(zhì)量，超濾膜技術(shù)有更好的分離雜質(zhì)的作用，可以有效保證過濾水質(zhì)的品質(zhì)。其次超濾膜技術(shù)依靠物力手段進(jìn)行分離，不像傳統(tǒng)處理水質(zhì)時(shí)使用化學(xué)藥劑，從而避免了水質(zhì)受到化學(xué)藥劑的第二次污染。另外超濾膜技術(shù)主要依靠超濾膜自身的工藝，使用時(shí)幾乎沒有難度，且隨著時(shí)代的發(fā)展，工藝的精進(jìn)，超濾膜自身的生產(chǎn)條件趨于完善，在自動(dòng)化流水生產(chǎn)線的輔助下進(jìn)行生產(chǎn)，極大降低對(duì)人力物力的需求。還有超濾膜穩(wěn)定的物理性質(zhì)，以及其表面一定的化學(xué)性能，在對(duì)高溫、酸堿性的抵抗力方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性質(zhì)，超濾膜技術(shù)還可以有效地抵抗水解。最后應(yīng)用超濾膜技術(shù)處理工業(yè)廢水時(shí)，可以過濾掉其中幾乎全部的膠體，極大地提高了工業(yè)廢水的在利用率，也有效提高了過濾后的水質(zhì)。

2 超濾膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

超濾膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，超濾膜技術(shù)過濾更加安全，超濾膜的納米級(jí)孔徑能夠?qū)λ|(zhì)中的微生物進(jìn)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(zhì)的質(zhì)量；第二，超濾膜技術(shù)能夠顯著減少混凝劑的使用。由于超濾膜能夠過濾掉水質(zhì)中的懸浮物，從而降低水質(zhì)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(zhì)適合時(shí)使用超濾膜技術(shù)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(duì)凈水的污染；第三，超濾膜技術(shù)有較高的自動(dòng)調(diào)整和自動(dòng)適用的特性，超濾膜技術(shù)通常由自動(dòng)化PLC 控制，操作界面簡單且可視化程度高，對(duì)于操作人員的要求不高，一般經(jīng)過簡單的培訓(xùn)就可操作該系統(tǒng)。在很大程度上體現(xiàn)出超濾膜技術(shù)強(qiáng)大的操控性能；第四，超濾膜技術(shù)造價(jià)低且更加容易改造。應(yīng)用超濾膜技術(shù)處理水時(shí)，并不需要對(duì)原有凈水系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，只需要將超濾膜相關(guān)組件加入其中，十分簡單易用。[1]從而超濾膜技術(shù)能夠靈活地和其他凈化單元等進(jìn)行組合，比如和活性炭工藝相結(jié)合、和化學(xué)預(yù)氧化技術(shù)相結(jié)合等，更好地除掉水質(zhì)中的有機(jī)物。也在一定程度上控制了氯胺等消毒副產(chǎn)物的生成。

3 超濾膜技術(shù)在水處理方面的應(yīng)用

3.1 用于凈化飲用水

城市中的生活污水等最終都會(huì)流入河流，同時(shí)城市內(nèi)廢氣造成的酸雨等也會(huì)一定程度上污染水資源，這些都直接污染了淡水資源。而現(xiàn)在隨著人們生活水平的提高，對(duì)身體健康也更加重視，人們更加關(guān)注生命之源水的品質(zhì)，越來越多的人會(huì)采用凈水設(shè)備，以凈化飲用水。所以對(duì)于飲用水的凈化需要更新的技術(shù)和更好的手段來實(shí)行，超濾膜技術(shù)可以良好地對(duì)水資源進(jìn)行過濾，能有效阻隔水中的雜質(zhì)，乃至細(xì)菌病毒微生物等，且其納米級(jí)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(zhì)，在很大程度上保證了水的品質(zhì)。使用超濾膜技術(shù)凈化飲用水是利國利民的現(xiàn)金手段，需要被廣泛推廣和使用。

3.2 用于回收食品工業(yè)污水

在食品生產(chǎn)行業(yè)也會(huì)出現(xiàn)較多污水，其中包含有大量的淀粉、乳糖、酵母等有機(jī)物，對(duì)其進(jìn)行合理的回收能有效節(jié)約資源。而且食品工業(yè)廢水中也包含有很多細(xì)菌，如果不進(jìn)行處理，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的危害。超濾膜技術(shù)可以較好地過濾掉淀粉等有機(jī)物，對(duì)水資源進(jìn)行回收，也可將乳糖等有機(jī)物進(jìn)行回收。同時(shí)超濾膜技術(shù)有很好的除菌作用，將在很大程度上提高對(duì)食品污水的處理能力。使用超濾膜技術(shù)，不僅體現(xiàn)了資源回收利用的最大效益，還有效避免了污染物對(duì)環(huán)境乃至生態(tài)帶來更大的危害，對(duì)食品污水處理方面有重要意義。

3.3 用于海水淡化

我國當(dāng)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(xué)家也十分重視海水淡化技術(shù)，隨著科技的發(fā)展，海水淡化技術(shù)也不斷取得突破。當(dāng)前主要使用電滲技術(shù)對(duì)海水進(jìn)行一次性淡化處理，但對(duì)水的回收率不高，而且其能耗大成本高，不利于發(fā)展。利用超濾膜技術(shù)優(yōu)秀的分離特性，可對(duì)海水淡化中存在的反滲問題進(jìn)行規(guī)避，對(duì)于電滲技術(shù)以及反滲技術(shù)的應(yīng)用效果有很大作用，另外超濾膜技術(shù)還可以優(yōu)化改進(jìn)反滲技術(shù)，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(shù)據(jù)顯示，應(yīng)用超濾膜技術(shù)對(duì)海水進(jìn)行淡化時(shí)資金成本下降了3%至5%，這極大提高了海水淡化工程的實(shí)際經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為海水淡化的應(yīng)用推廣都有重要貢獻(xiàn)。超濾膜技術(shù)還可對(duì)城市污水、農(nóng)業(yè)污水、畜牧業(yè)污水等進(jìn)行處理，超濾膜技術(shù)應(yīng)用范圍廣泛，處理結(jié)果優(yōu)秀，是值得在大范圍內(nèi)推廣的技術(shù)。

3.4 用于處理電鍍廢水

在電鍍工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)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(huì)對(duì)土壤造成污染，更甚者將會(huì)危害人們的身體健康，因此對(duì)電鍍廢水的處理十分重要。處理電鍍廢水中的離子時(shí)，不能使用微生物吸收的方法，同時(shí)極高的耗電量以及電解的高昂造價(jià)等因素限制了電解法的應(yīng)用。使用超濾膜技術(shù)處理電鍍廢水則很好的解決這個(gè)問題，經(jīng)統(tǒng)計(jì)超濾膜技術(shù)處理電鍍廢水時(shí)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(dá)到了較好的處理效果。

3.5 用于處理含油廢水

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)汽車的需求越來越大，而逐漸增大的汽車數(shù)量也直接造成了含油廢水的俱增，這些含油廢水會(huì)在不同程度上污染該地區(qū)的水資源，因此如何處理含油廢水成為當(dāng)前的一個(gè)研究要點(diǎn)。從科學(xué)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(zhì)，其中分散油相對(duì)較好處理，但乳化油是以穩(wěn)定狀態(tài)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(shù)處理含油污水時(shí)，廢水中的水以及小分子溶質(zhì)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(duì)水資源的污染。

4 超濾膜技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

超濾膜技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用中也還存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，超濾膜系統(tǒng)的氣閥開啟聲音過大，而且超濾膜的氣動(dòng)閥有較頻繁的使用，可以通過調(diào)整消音器，控制閥門開關(guān)速度正常來有效解決。同時(shí)應(yīng)選擇更靈敏的閥門，保證超濾膜的穩(wěn)定運(yùn)行；第二，超濾膜在長期過濾后膜上殘留的污染物質(zhì)會(huì)影響超濾膜的膜通量和透水率，所以定期對(duì)超濾膜進(jìn)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(yīng)該使用恢復(fù)性方法與普通氣洗相結(jié)合的方式，可使用適量的藥劑使超濾膜達(dá)到更好的恢復(fù)效果，通常使用檸檬酸和鹽酸混合對(duì)超濾膜進(jìn)行浸泡，其中檸檬酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%，而鹽酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%；第三，超濾膜的氣洗程序中由于開關(guān)門速度差，以及不同模組之間相對(duì)獨(dú)立的設(shè)計(jì)，可能會(huì)出現(xiàn)多組膜同時(shí)氣洗的情況，直接造成流量小進(jìn)而影響氣洗的質(zhì)量。[2]可通過優(yōu)化程序等來避免出現(xiàn)同時(shí)氣洗的情況，以保證所有膜組都得到最好的清洗效果。

5 結(jié)語

綜上所述，超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中發(fā)揮著重要的作用，超濾膜技術(shù)安全，能夠有效地凈化水質(zhì)，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(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)，其中在使超濾膜技術(shù)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(yè)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(shù)在水處理方面的具體應(yīng)用，并結(jié)合超濾膜技術(shù)使用中的一些問題，也給了一定的解決方法，但超濾膜技術(shù)必定有更為廣闊的發(fā)展前景，使其十分契合當(dāng)前環(huán)保節(jié)約的主題將會(huì)更好的推動(dòng)水處理工程的進(jìn)步和發(fā)展。