环境工程水处理中超滤膜技术的应用研究

侯辰鸣

（盘锦辽河油田金宇集团有限公司，辽宁 盘锦 124109）

人类的生存与发展离不开水资源的支撑。在水资源开发利用过程中，如何有效保护水资源，降低水污染程度，控制水污染范围始终是人们研究与关注的重点问题。但就当前水环境整体情况来看，受多重因素影响，我国水污染问题严峻，水污染治理成为环境保护工程的核心内容。当前，我国高度重视环境保护、资源开发和能源节约利用，提倡走可持续发展道路，因此有必要加强环境工程水处理技术的研究。而超滤膜技术作为水处理技术中的典型代表，对其应用进行研究具有显著的现实意义。

1 超滤膜技术概述

超滤膜技术被誉为21世纪最有发展前途的高新技术之一。该技术的工作原理在于：以超滤膜为过滤介质，依靠超滤膜两侧的压力差异，对过滤物进行筛分，即将粒径大于超滤膜表面微孔径（一般为0.01μm）的颗粒物（如细菌、病毒、悬浮物、大分子有机物等）截留，允许水分子、微量元素、有益矿物质流过，达到原液净化、过滤、分离和浓缩的目的[1]。

随着超滤膜技术的创新发展，超滤膜性能大幅度提升，超滤膜生产与使用成本降低，该技术值得应用与推广。目前，超滤膜技术已经成为环境工程水处理的主流技术，并在生物工程、医药、食品等领域得到广泛应用。就环境工程水处理而言，超滤膜技术应用优势主要体现在四个方面。一是杂质去除率高，能够有效将水中的污染物质、有害物质过滤、分离，提升污水处理质量与效率，提高水质。二是超滤膜技术应用过程中对化学药品的依赖性低，避免了用药污染问题。三是超滤膜技术整体性能好，具有耐酸、耐碱、耐高温（PVDF膜可承受140℃高温）、耐水解、耐污染等特征，故技术实用性强，可在多种环境条件下（如强酸环境、强碱环境等）进行污水处理。四是超滤膜技术操作简单，工艺控制力强，成本低廉，使用范围广，产水量较大，经济效益显著，应用可行性较高[2]。

2 环境工程水处理中超滤膜技术的应用实践

2.1 饮用水的净化处理

水不仅是构成人体组织液、血浆、细胞的基本物质，也是促进体内各种营养元素有效运输与利用的重要媒介，是人们存不可或缺的资源。因此，饮用水的安全直接关系着人的身体健康与生命安全。目前，我国水资源污染问题严峻，居民生活饮用水安全受到严重影响，如果长期饮用受到污染的水，将严重威胁人体健康。而将超滤膜技术应用到居民生活饮用水净化处理中，能够将自来水中的致病菌、铁锈、胶体、悬浮物、泥沙和大分子有机物截留在超滤膜管中，使自来水有效转变为净化水，提高饮用水品质，使其达到直接饮用标准。

2.2 电镀工业废水处理

随着我国工业的高速发展，工厂数量不断增多、类型日渐丰富、规模不断扩大。在此背景下，电镀工业用水量增加，电镀废水产生量也随之增多。相对于其他废水而言，电镀工业废水不仅含有铜、铝、铬等金属离子，还含有氰化物与酸碱类物质，危害较大，处理难度高。通常，人们主要根据废水水质情况，有针对性利用电解法、化学法处理电镀工业废水。例如，利用次氯酸钠氧化剂处理含氰含碱电镀工业废水。但是，化学法易产生二次污染，电解法的应用成本高，经济效益不明显。而将超滤膜技术引入电镀工业废水处理中，与其他技术结合应用，则可有效弥补传统水处理工艺存在的不足，在提升废水处理质量与效率的同时，降低废水处理成本，实现技术的大范围推广和应用。例如，利用陶瓷膜处理废水，调节pH值，截留氢氧化物沉淀物，提升电镀工业废水处理效果。

2.3 油质废水净化处理

民以食为天，而食品的煎炒烹炸离不开油。因此，随着食物需求量、消耗量的不断增加，含油废水将不断增多。根据油与水的关系，含油废水可以分为浮油废水（油浮在水的表面）、分散油废水（油与水混合）、乳化油废水（油与水融合）三种类型。在对油质废水进行处理时，浮油废水与分散油废水处理难度较低，通常可利用活性炭吸附法、聚集沉淀法等进行处理，实现水资源的循环利用。但是，对于乳化油废水来说，水与油的融合程度较高，处理难度更高，传统油质废水处理法的处理效果不理想。而超滤膜技术可实现油、水分离，特别是利用超滤膜对油质废水进行过滤、分离、浓缩，可将废水的含油量降至低于0.3 mg/L。

2.4 城市污水净化处理

随着城镇化建设进程的不断推进，城市污水排放量逐渐增多，成为环保工程水处理的重点内容。虽然城市生活污水污染程度较轻，但处理量大，人们在选择水处理工艺时不仅要考虑社会效益、环保效益，也要考虑经济效益。超滤膜技术成本低，操作简单，膜截留率高，水通量大，在城市污水净化处理中具有较强的适用性。例如，某污水处理厂在污水处理过程中引入超滤膜技术，构建“混合沉淀+超滤膜”污水处理系统，应用内径为1.0 mm、外径为1.40 mm、纯水通量为300 L/（m2·h）的PVDF中空纤维膜，最终实现100%浊度去除、21.2%UV254去除、31.5%磷酸盐去除、28.36%COD去除，产水率达到84.6%，系统能够连续、稳定作业。

2.5 海水资源开发利用

环境工程不仅注重自然资源保护，也注重自然资源的科学开发与合理利用。在环境工程水处理过程中，水资源开发与利用是基础内容，也是重点内容。在水资源开发与利用中，海水淡化始终是人们关注与研究的重点课题，可以缓解淡水资源短缺的局面，提升水资源利用率。蒸馏技术、海水冻结技术、电渗析技术等是应用较为广泛的传统海水淡化技术，但从整体情况来看，技术应用成本较高，回收率较小。随着科学技术的创新发展，反渗透技术（利用超滤膜，在膜两侧压力差作用下，将水与盐有效分离）凭借成本低、节能效果好（能耗是蒸馏技术的四十分之一，是电渗析技术的二分之一）、操作简便、易维护管理等优势，逐渐取代传统技术，得到应用与推广。

3 环境工程水处理中超滤膜技术的应用问题

3.1 污染处理问题

在应用超滤膜技术处理污水时，污水中的胶体、悬浮颗粒、细菌等会与膜产生一定的物化作用，吸附或沉积在膜表面，最终出现膜堵塞、膜水通量降低等问题，影响污水处理效果，形成膜污染。在膜清洁过程中，化学药剂的大量应用也将影响水处理效果，甚至加剧水污染。因此，膜污染问题是超滤膜技术应用中的常见问题，也是急需解决的重点问题。

3.2 能耗节约问题

根据超滤膜工作原理，在环境工程水处理中，超滤膜技术需要依靠膜两侧的压力差进行水与污染物的分离。因此，超滤膜技术的应用需要依靠一定能源进行驱动。超滤膜技术应用存在能耗问题，企业要根据水处理实际情况与需求，科学选择超滤系统配套设备，降低设备能耗，节约成本。

3.3 技术配置问题

在环境工程水处理中，超滤膜技术并非适用于所有的水处理。以饮用水处理为例，当自来水的水质硬度较高时，超滤膜技术虽然能够将自来水转变为净化水，但是从整体效益来看，超滤膜技术不如双模技术。环境工程水处理是一项综合、长期且复杂的工程，需要综合运用多种技术，提升水处理质量与效率。在应用超滤膜技术时，企业要根据水质特征、水处理要求、水处理设备性能和水处理技术水平，将超滤膜技术与其他技术进行科学搭配，以充分发挥超滤膜技术的作用，达到“1+1＞2”的效果。但就超滤膜技术应用现状分析可知，超滤膜技术配置不合理，如应用过度、应用不到位等，不利于自身作用的发挥，同时会增加水处理成本，提升水处理管理难度。

4 提升环境工程水处理中超滤膜技术应用有效性的策略

4.1 注重滤膜性能强化，加大技术研究力度

在应用超滤膜技术进行环境工程水处理时，超滤膜性能的好坏直接影响环境工程水处理质量。随着水污染治理难度的不断提升，人们对超滤膜物化性能、分离透过性能提出了更高要求。对此，膜生产制造企业应加大滤膜研究力度，通过滤膜研究改善滤膜性能，使滤膜具有较强的化学稳定性、柔韧性、抗污染性、耐热性、耐腐蚀性等。这样不仅能够有效处理膜污染，保证通水质量，也可以延长滤膜使用寿命，有效提升超滤膜技术应用的经济效益。

4.2 提升技术应用科学水平，做好技术管理工作

在环境工程水处理过程中，企业应做好技术应用质量管理工作，以保证技术应用的科学、合理、准确、规范与到位。其间需要注意以下几点：通过水环境调研，全面了解水质情况、水处理要求和水处理内容等，做好记录，建立水处理档案，为水处理技术选择与应用奠定良好信息基础；根据水环境调研结果，制定超滤膜技术方案，并遵循经济性、系统性、节约性、规范性、科学性和可操作性等水处理基本原则，进行超滤膜技术应用方案对比分析，选择最优方案，提升超滤膜技术应用水平；结合水处理实际需求，根据水污染程度，进行超滤膜技术应用风险评估，发现超滤膜技术应用过程中可能存在的问题，包括污染问题、能源问题、技术问题和管理问题等，然后制定风险防控应急预案，保证技术应用质量管理措施的有效落实。

5 结论

超滤膜技术在环境工程水处理中的有效应用，有助于治理水污染，提升水资源利用的安全性、可靠性和持续性。人们应全面了解超滤膜技术及其应用，善于归纳与总结经验，分析超滤膜技术在环境工程水处理中应用的不足，不断改进技术，提升环境工程水处理能力。