超滤膜技术在环境工程水处理中的应用研究

张际平，佟胜伟，苑芯茹

（吉林建筑大学，长春 130118）

改革开放以来，我国经济长期保持快速发展，能源需求不断上升。但是，部分地区盲目发展经济，不注重生态保护，出现较为严重的环境污染问题，尤其是水污染问题。一直以来，污水治理备受国家和人民的重视，目前，我国水污染治理已经取得显著的成就，水资源净化更是走在世界的前列。在各项水处理工艺中，超滤膜技术应用较为广泛且效果较为理想。

1 超滤膜技术的原理

1.1 超滤原理

超滤本质上就是过滤，它与过滤的原理一样，但超滤技术要比过滤更加高超，与传统的过滤手段相比，超滤膜技术操作更加便捷，具有十分明显的优点。超滤是指在过滤的过程中利用外部压力推动水流，在超滤膜内外形成一定的压差，此时水流会在压力的作用下透过超滤膜，并将水体内的沙砾和细菌析出[1-2]。

1.2 微透过原理

微透过原理也是一种物理方式，操作方法是将水从超滤膜材料中析出，最终实现有效过滤。在实际的操作中，滤膜的孔径极小，因此可以有效拦截杂质。一般滤网的直径控制在0.002～0.100 μm。近年来,随着科技的发展，超滤膜技术也实现了较大的提升，由单层滤网逐渐向多层滤网转变，这也预示微透过原理会得到更广泛的推广和应用，与超滤原理相比，微透过原理利用超滤介质的超强过滤能力，有效排除水中的杂质，超滤膜在水的过滤期间主要起到滤网的作用。

2 超滤膜技术的性质

2.1 物理过滤

过去，我国一般采用化学手段处理污水，操作方法主要是在污水中添加化学药剂，让化学药剂与废水中的污染物产生反应，这种方法虽然可以清除污染物，但同时产生其他杂质。待杂质溶于水后，人们需要对水进行过滤。但此种方法很容易对水造成二次污染。超滤膜过滤主要应用物理原理，不会产生污染物。此外，超滤膜技术还能对水中的细菌和杂质进行深层过滤，保证人们的用水安全。

2.2 过程简单

传统的污水处理主要选择氯制品来对水进行消毒，但是氯制品价格较高，若废水池暴露在室外，废水中的氢化物会和氯化物发生反应。此外，氯气也是一种具有很大毒性的气体。因此，在应用此方法处理废水时，人们需要再添加其他化学成分，这会增加废水处理成本，而超滤膜在使用过程中不容易出现损耗，不会有二次消费，可以有效进行水体过滤，节约成本。

3 超滤膜技术在环境工程水处理中的应用

3.1 净化饮用水

近年来，各地的环境问题越发突出，人们的饮用水中也出现病原体、微生物等杂质。饮用水与人们的生命健康有直接的关系，因此饮用水的清洁是十分重要的，人们需要采取更加严格的净化标准。超滤膜作为一种新型的水处理手段，在饮用水的清洁中可以达到很好的净化效果，因此获得很多水污染处理人员的认可，并逐渐应用到水处理领域。超滤膜净化饮用水的一般流程为：自来水流入超滤膜内，在内外压差的压力下，膜表面的细孔会压迫水流通过，由于孔径小，只能通过水分子，因此，许多杂质和微生物就被过滤掉[3-4]。需要特别留意的是，自来水含有较多污染物，超滤膜长期使用会导致滤网堵塞，所以滤膜要定期清理，以保证超滤膜可以满足使用需求。

3.2 含油废水处理

含油废水来自人们的日常生活，目前，常见的含油废水主要有三种：一是油化程度很轻、水体表面油层很薄；二是水中混有较多种类的油；三是含有乳化油，这类污水的油化程度较高。一般情况下，前两种含油废水都可以采用物理过滤的方式进行过滤，即采用聚集沉淀、活性炭吸附等方法，操作都不复杂，可以取得理想的效果。第三类含油废水的净化流程较为复杂，需要集中使用多种手段，单纯使用一种过滤手段，无法取得较好的效果，达不到过滤标准。超滤膜技术可以过滤油污，主要应用的是半透膜，很多大分子化合物无法顺利通过半透膜。超滤膜技术应用具有以下特点：一是对含油废水的分离效果较为理想，成本不高；二是过滤期间不会有物质发生化学反应，因此也不要对水体加热，最关键的是，超滤膜技术不会对水体造成污染；三是没有较高的操作要求，不会影响废水中的敏感物质；四是不需要使用任何化学药剂。

3.3 城市污水回收处理

城市化建设的加快，使城市出现新一轮的扩张，外来人口不断增加，城市的用水量和污水排放量都不断递增，水资源出现短缺的情况。对城市污水进行回收处理有助于解决水资源匮乏带来的各种社会问题，满足居民的正常用水需求，也可以较好地提升城市居民的生活水平。在城市污水处理中，超滤膜技术有极大的发展空间，将其运用在城市污水净化中可以实现较好的效果，超滤膜技术不仅可以过滤城市生活污水，还可以消除污水中对人体有害的微生物。经过超滤膜净化后，城市污水即可达到排放标准。之后，经过系统处理，污水可以实现循环利用，最终提升水资源的利用率。

4 现阶段超滤膜技术存在的不足

4.1 实际应用中的不足

一是重金属水污染。重金属水污染危害极大，应该被重点治理。很多重金属物质无法自然降解，当生物体饮用重金属污水时，重金属会在生物体内沉积下来，最终导致重金属污染物的毒性被广泛传播，进而影响整个生态系统。二是家庭和工业废水处理效果差。油脂类污水是常见的生活污水之一。人们在烹饪时会使用油脂，而清洁后的废水通常含有废弃油脂，过滤是处理油脂类污水的有效方法，但部分乳化油脂的过滤效果并不理想。乳化油脂的直径较小，在过滤时可顺利通过滤膜介质，导致过滤膜最终失去效果。

4.2 超滤膜技术存在的不足

4.2.1 起步晚

“超滤”这一概念最早出现于18世纪，当时人们用来过滤的材质是棉质胶膜。19世纪开始出现人工超滤膜，分子概念的提出也推动了超滤膜技术的发展。我国超滤膜技术研究是从20世纪才开始的，超滤膜技术具有环保的优点，具体操作不需要聘请专业人士，备受人们欢迎。超滤膜技术虽然具有十分明显的优点，但毕竟在我国的发展时间较短，很多污水处理企业对该项技术并不十分认同，因此其在普及过程中也遭遇了很多阻碍。

4.2.2 水污染类型差异

很多生产企业在生产过程中会排放大量废水，这些废水大多含有较多的重金属等污染物，给周边水域造成较为严重的污染。这些水体大多含有较多种类的重金属，因此水体过滤难度较大。在应用超滤膜技术时，除了要处理水体内的化学污染物，还要识别和检验其中存在的金属离子。除了含有重金属离子，我国污染水体还含有其他污染物，如二噁英、硫酸根离子等。

5 提高超滤膜技术水平的策略

5.1 优化净化处理系统

5.1.1 重视饮用水的处理流程

当前，要想做好环境工程水处理工作，人们要不断优化饮用水管道，避免饮用水在运输途中受到污染。此外，要宣传节约用水理念，避免水资源浪费。饮用水运输管道内可以适当地设置超滤膜，保证水质。

5.1.2 区分工业废水和家庭污水

工业废水与家庭污水有明显的区别，因此必须采用不同的处理方式，分别用不同的管道进行运输。

5.2 加强对超滤膜技术的研究

一是将超滤膜与活性炭相结合，共同进行水处理。单纯从应用方面来说，超滤膜可以长期应用于水质净化中，不易出现损耗，具有极强的实用性。但是，我国超滤膜技术起步较晚，使得超滤膜的使用受到一定限制，为了控制成本，人们可以适当添加活性炭。二是加强对污染源的分析。结合水污染地区的实际情况，建立污染数据库，实现对水体信息的全面掌控，进而提升过滤效果。

6 结论

为了更好地促进国民经济的发展，人们需要重视环境问题，而超滤膜是工程环境水处理的一种良好方式。现阶段，超滤膜技术仍然存在一定的问题，但是通过对技术不断优化，人们可以解决技术漏洞，提升水处理效率，保护水资源，提升经济发展质量。