超滤膜技术在环境工程水处理中的应用

张晴 潘宝

【摘  要】城市的水处理是环境工程的重要内容之一。目前，在水处理中应用较广的是超滤膜技术。采用该技术能有效过滤水体中的悬浮颗粒、胶体物质以及一些藻类、细菌、病毒等，从而起到净化水质的作用。该技术的应用优势为能效低、效率高、处理范围大等，被广泛应用于各种污水的处理中。

【关键词】环境工程;超滤膜技术;生态环境;污水

引言

超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术，介于微滤和纳滤之间。超滤膜是悬浮颗粒及胶体物质的有效屏障，同时超滤膜也可以实现对“两虫、藻类、细菌、病毒和水生生物的有效去除，从而达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。与传统工艺相比，超滤膜技术在水处理方面具有能耗低、操作压力低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优点，广泛应用于饮用水净化、生活污水回收、含油废水、纸浆废水、海水淡化等水处理中。在此，本文就超滤膜技术在环境工程水处理中的应用展开简要阐述，以供参考。

1、超滤膜技术的基本原理及特点

1.1超滤膜技术的基本原理。

超滤（UltraFiltration，简称UF）是溶液在压力作用下，溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧，而高分子溶质或其他乳化胶束团被截留，实现从溶液中分离的目的。其截留机理主要是筛分作用，但有时膜表面的化学特性（膜的静电作用）也起着截留作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附，在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止，而水、无机盐及低分子物质透过膜。超滤膜技术截留分子量的定义域為500-500000左右，对应孔径约为0.002-0.1μm，操作静压差一般为0.1-0.5MPa，被分离组分的直径约为0.005-10μm。

1.2超滤膜技术的特点。

（1）对杂质的去除效率高，产水水质大大好于传统方法。

（2）彻底消除或者大大减少化学药剂的使用，避免二次污染。

（3）系统易于自动化，可靠性高。运行简易，设施只有开启，关闭两档。

（4）具有良好的化学稳定性，有耐酸、耐碱以及耐水解的性能，能广泛应用于各种领域。

（5）耐热温度可达到140℃，可采用超高温的蒸汽和环氧乙烷杀菌消毒;能在较宽的PH范围内使用，可以在强酸和强碱和各种有机溶剂条件下使用。

（6）过滤精度高，能有效滤除水中99.99%的胶体、细菌、悬浮物等有害物质。

（7）与常规水处理系统费用相当生活污水经过超滤使处理水质变好从而进行回用，而工业废水中由于一般技术不能达标，采用超滤技术能充分处理废水。

2、超滤膜技术应用中存在的问题

2.1气动阀的开关速度

超滤膜系统的气动阀需要经常开、关，但在开启气动阀时会发出较大的响声。为了更好地解决该问题，需要经常性地调整气动阀上的消音器，控制阀门开、关的速度，从而保证阀门的开、关速度处在正常范围内。

2.2膜通量和透水率的恢复

在超滤膜运行一段时间后，截留物会在膜上堆积，进而影响膜的透水率和膜通量。因此，除了采用普通的气洗方法外，还需要采用恢复性清洗的方式。在用质量浓度为500mg/L的氯酸钠气洗，再用质量分数为0.7%的盐酸溶液浸泡后发现，恢复效果不持久。此时，需要更换清洗药剂，可用质量分数为1%的柠檬酸与质量分数为0.7%的盐酸混合浸泡膜组，其恢复效果较好，清洗效果较为理想。

2.3气洗程序和冲洗气量

在传统的设计气洗程序中，11个膜组是单独设计的。由于阀门的开、关速度存在差异，在运行过程中会出现2个或多个膜组同时气洗的情况，进而导致气洗流量较小，影响了气洗的质量。为了更好地解决该问题，需要优化气洗程序，保证所有膜组参与到气洗中，且在上一个膜组气洗时，下一个膜组要呈等待状态，从而保障各个膜组的冲洗气量，提高超滤膜的清洗效果。

在采用阀门调节出水时，应选用灵敏度较高的阀门。在悬着真空装置时，必须通过管径严格计算真空泵的能力，并留有一定的余量。针对原水水质的不同，前端的预处理起着重要的作用。因此，应选择合适的预处理工艺，以保证膜系统的稳定运行和缓解膜污染。

3、超滤膜技术在环境工程水处理中的应用

3.1饮用水的净化处理

随着我国经济的飞速发展，我国国民生活水平的不断提高，国民对于饮用水质量的重视程度也逐渐提高。而且自来水的质量对于我国居民的健康有着重要的影响，一旦饮用水出现了问题就会出现各种各样的问题，比如疾病的出现和蔓延。所以国民的饮用水质量是否良好至关重要。但目前为止我国对水资源的污染治理情况仍然很不乐观，水污染问题的治理还没有很好的解决方案，所以对水资源的净化就显得尤为重要。而超滤膜技术除了能够将大分子的物质从水中过滤出去，还能对水中的有害微生物进行一些处理，对水中的一些化学污染物也能起到一定的净化作用。这就大大提高了我国净水体系的净水效率和质量，满足了国民对饮用水质量的需求。但由于我国水污染问题仍然很严重，甚至这个问题还在加重，被污染的水中出现了很多新的污染物，好在超滤膜技术仍然可以将这些新的污染物从水中过滤出去，使经过超滤膜技术处理的水符合国家饮用水的标准。由此可以看出，超滤膜技术在我国净水行业当中起到了非常重要的作用。

3.2造纸污水的处理

我们都知道，造纸就伴随着水体的污染，而且污染程度还非常重，对水体的净化难度非常大。超滤膜技术在对这类污水进行净化的时候主要也是通过过滤的方式将污水当中的木屑等污染物过滤出来，但这种过滤与传统的过滤又不一样，前面我们提到超滤膜技术可以将水体中的有用物质收集起来，在造纸污水当中就体现出来了，它可以把污水当中的木素收集起来，以便于在造纸技术当中循环利用。同时它还有浓缩的作用，这个作用就体现在浆液的收集上。这样不但净化了污水还降低了造纸工业的成本。

3.3含油废水的处理

一般我们容易想到的含油废水要么是在水体表面可以看到油的，要么就是在水中可以看到油的，其实还有一种污染形式，就是乳化剂的油。其实相对来说，前两种含油废水是比较容易净化的，通过一般的物理方法就可以将其从水体当中清除出去。而第三种含油废水的净化就要麻烦一点。因为一般的过滤和吸附手段并不能很好地对污染水体进行净化，往往得到的水不符合净化标准，但通过超滤膜技术净化的含油废水的净化效果就要好很多。因此超滤膜技术在针对含油废水的净化工作中也起到了很重要的作用。

3.4城市污水的回收利用

随着城市规模的增加，城市排放出的污水急劇增加。对城市污水进行科学回收利用，可以有效节约水资源。所以，超滤膜技术在城市废水处理和回收利用中也受到了很大重视。超滤膜技术的应用能够有效过滤生活废水、管道废水和表面降水，而且能够对废水中的有害物质和微生物进行一定程度的消灭。处理后的污水不仅可以进行排放，也能够通过供水工厂处理后提供给居民使用，实现水资源的循环利用。

3.5在对海水进行淡化过程中的应用

现如今，我国淡水资源非常紧缺，为了缓解这个局面，大部分国家都开展淡化海水项目。在对海水开展淡化时，电渗技术的运用虽然可以取得不错的效果，但是水回收率很低，并且这种技术能量耗费多。而对反渗技术进行有效运用，不仅可以使脱盐率得到保障，还能够降低能耗和成本，提升社会与经济效益。随着反渗技术水平的提高，在开展海水淡化时，超滤膜技术取得了不错的效果。

4、结语

综上所述，超滤膜技术在环境工程水处理中有非常关键的作用，对水处理效率的提升有很大帮助，能够使处理质量提高，减少能源消耗，因此应对其更加重视，深入完善这一技术，让其作用得到有效发挥，从而为我国的环境工程发展做出贡献，为人们塑造一个良好的生活环境。

参考文献：

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[2]张艳，李圭白，陈杰.采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究[J].中国环境科学，2009，29（1）.

[3]杨友强，陈中豪，李友明.超滤法处理造纸化机浆废水的研究[J].中国给水排水，1999（12）

（作者单位：安徽国信环境保护工程研究院有限公司）