环保工程水处理中超滤膜技术的应用探究

刘 军

（滨州市生态环境局邹平分局，山东 滨州 256200）

引言

我国地域辽阔，具有十分丰富的水资源，但是近些年来随着人口的增加、城市化进程的推进和工业化生产规模的扩大，我国也出现了水资源危机，一方面因污水处理技术不到位导致水资源污染严重，另一方面在人们生活水平提高的同时，对水的质量提出更高的要求，因此环境工程中的水处理已经成为目前亟需解决的重要问题之一。超滤膜技术能够提高水处理的效率和质量，并加强对水资源的循环使用，非常符合我国关于绿色可持续发展的环保理念，因此被广泛应用于环保工程水处理中。为了进一步提高环境工程中的水处理质量，有效改善水环境，技术人员就必须要不断改进和创新超滤膜技术，为人们的生活、生产提供更加安全的用水保障。

1 超滤膜技术概述

1.1 原理

超滤膜技术是一种新型的水处理技术，在环境工程水资源处理的过程中具有非常重要的支持作用。该项技术的工作原理是对水体中的化学物质、微生物、杂质等一些有毒、有害物质进行净化、筛选和处理，同时利用分离技术，再借助一些分子含量较低的溶质或者溶剂，结合液体压强的作用，加快水体中物质的运动，使这些物质能够快速地从超滤膜的一端移动到另一端，进而实现了高分子物质的剥离和筛除，并且具有便捷、高效、高精度的特点。相较于传统的污水处理技术，超滤膜技术能够有效提升水处理的效率和质量，同时超滤膜技术的应用还减少了水处理过程中的占地面积，因而有效减少了资源浪费。

1.2 特点

相较于传统的污水处理技术，超滤膜技术具有以下显著的特点：（1）稳定性。超滤膜技术能够在高温环境中进行正常作业，同时也不需要较多的传感器，因而具有较好的稳定性。（2）安全性。利用超滤膜技术能够观察水中一些微生物的变化，从而得到水质是否安全的结论。（3）高效性。应用超滤膜技术不仅会减少混凝剂等化学物质的加入，防止水资源出现二次污染，而且还能够在较短时间内完成对水体表面沉浮物的净化处理，有效降低了水资源的浑浊度，提高了水体净化的效果。（4）造价低。超滤膜技术不仅具备稳定性、安全性和高效性的特点，而且其污水处理成本较低。目前，相关部门投入了大量的资金、人力和设备用于超滤膜技术的研发和创新，旨在推动超滤膜技术的发展，并为人们的生产、生活提供更加健康和标准的水资源。

1.3 类型

1.3.1 双膜净水处理技术

该技术的应用范围广阔，对一些水硬度较高地域的水体起到了有效的改善作用。以我国沿海地区和水资源重污染地区为例，双膜净水处理技术通过其超滤和反渗透等技术的应用，能够从源头上提取待处理的水成分，有效提升了水处理的效率和质量，进而为该地区提供优质的水资源。

1.3.2 短流程净水技术

该项技术是通过多种水处理工艺的结合，实现对水体的高效处理。另外，该项技术对经营规模的同时 要求不高，因此不需要对水处理工程进行扩建，只需要在原有基础上进行一些有效的改进。短流程净水技术在应用过程中，不需要大量超滤膜，所以其水压相对较低，即降低了成本，同时又减少了超滤膜污染问题。

1.3.3 超滤净水处理技术

超滤净水处理技术是通过使用微滤膜与次滤膜结合成的超滤膜，该技术了提高对高分子污染物和微生物的过滤作用，因此广泛应用于有机物废水的处理中。以城市生活污水为例，其中含有大量的有机物，通过超滤净水处理技术的应用，能够对其起到很好的过滤作用，从而进一步提高了废水的处理效率和质量[1]。

1.4 优劣势

超滤膜技术在环保工程水处理中的应用优势十分明显，首先是其应用效果良好，大量实践已经表明，超滤膜技术能够有效提升污水处理的效率和净化效果，现时减少了化学试剂的使用，因而不会对水体和环境造成二次污染；其次应用范围广，超滤膜技术能够应用于各类污水的处理中，并且都具有良好且稳定的处理效果，而且在一些高温的环境中，仍然可以有效发挥其优势，因而超滤膜技术呈现出了较广泛的适用性；最后降低了污水处理的成本，超滤膜技术的操作过程相对比较简单，而且具有自动化和机械化的优势，减少了人力成本，提高了经济效益。

2.2 环境温度 在生理温度和Na2+浓度条件下，MSU晶体的溶解度为0.68 mg/L；当温度从37℃降为35℃时，尿酸盐的溶解度即从0.68 mg/L降低到0.6 mg/L；温度低于25℃时，MSU在血浆中的溶解度迅速降至原来的1/4[10]。而人体许多外周组织和关节温度低于37℃，即使在正常尿酸浓度下，这些部位血浆中的MSU也可能长期处于过饱和状态。痛风石常发生在四肢、耳廓等部位可能与此有关。尽管血浆局部过饱和与尿酸盐沉积有关，但在健康人中很少发生，因此痛风患者尿酸盐沉积的机制还有待进一步研究。对于升高局部温度能否促进尿酸盐结晶的吸收，从而达到消除痛风石的目的，还有待进一步研究。

超滤膜技术的应用劣势主要是对氮、氨等一些具有高溶解性的物质处理效果不理想。另外，工作人员在使用超滤膜时要注意不能被太阳直射，必须要在有遮挡的位置使用，才能保证超滤膜的过滤效果，同时超滤膜也不能在冰冻环境使用，会影响其优势的发挥。

2 超滤膜技术应用过程中存在的问题

超滤膜技术的应用范围广泛，且具有良好的应用效果，但是在各种因素的影响下，超滤膜在使用过程中还存在着一定的问题。首先，应用超滤膜难免会产生膜污染问题。因为超滤膜主要是通过膜沉淀来降低水体中渗透性污染物的含量，但同时膜自身也会受到一定程度的污染，导致膜的沉淀功能减弱。对超滤膜系统进行持续优化能够有效缓解膜污染的速度，因而通过净化材料和净化流程的优化可以降低超滤膜技术运行的成本。其次，应用超滤膜技术时需要借助压力进行，只有在压力的作用下才能更好地使水体顺利通过膜系统到达另一侧。但同时压力的使用也提高了超滤膜技术的应用难度。最后，超滤膜技术还存在着改进的空间，由于超滤膜技术的发展历程较短，缺乏相关的系统理论支持，因此在技术应用方面仍存在着较大的改进空间。

3 环保工程水处理中超滤膜技术的具体应用

3.1 净化饮用水

饮用水资源是人类赖以生存的重要资源之一，近年来，随着生态环境的破坏和污染，地球表面水资源和地下水资源都受到了不同程度的破坏，因而导致水资源不能被直接饮用。超滤膜技术在净化饮用水方面具有十分突出的优点：首先净化效果良好，对于污染较严重的淡水资源，应用超滤膜技术会更加安全、经济、高效[2]。通过混凝沉淀法联合超滤膜技术，不仅实现了对水资源中有害物质和杂质的有效过滤，而且还充分过滤了水体中的微生物，进一步保障了水资源的安全性，使其净化程度和质量符合饮用水的相关标准。其次利用超滤膜技术能够对居民生活用水进行净化、回收和再利用，不仅使水源的净化度达到90%以上，而且还有效降低了生活污水的净化成本，因此超滤膜技术已经成为我国环保工程中生活用水处理的关键技术。

3.2 处理生活污水

随着社会的不断发展，人们日常生活的用水量越来越大，因而产生了大量生活污水，如果直接排放，一方面会造成对水资源的污染，另一方面也会造成水资源的严重浪费，所以政府相关部门必须要高度重视对生活污水的处理。超滤膜技术的应用尽管不能直接将生活污水处理净化成饮用水，但是这些净化后的生活污水可以直接用于城市绿化和消防，从而有效提升了废水的回收利用，降低了城市建设的用水消耗。另外超滤膜技术的应用还在很大程度上降低了居民对水资源的污染和破坏，对自然水资源起到了很好的保护作用，一方面有效避免了生态水环境的退化，另一方面对生态环境起到了很好的保护作用，为居民创造了安全、舒适的生存环境。

3.3 处理工业废水

3.3.1 食品加工废水处理

食品生产也会产生大量污水，且这些污水具有微生物含量高的特点，对环境和人体健康造成了一定威胁，所以必须要采用有效的技术措施降低食品废水的污染程度，使其能够达到排放的标准。超滤膜技术应用于食品加工废水的处理中，不仅能够通过提取的方式，提取酵母等物质，实现对其重复利用的目的，而且还能够通过降低废水中污染物质的含量来减少废水排放对环境造成的污染。经过多项实践证明，超滤膜技术在食品废水处理过程中，表现出稳定的化学性能，且具有较高的环境价值，因此可以在食品工业废水处理中进行推广，进一步促进食品工业更好的发展。

3.3.2 造纸污水处理

尽管造纸行业会造成较大的水污染，但是在社会发展、纸张需求量日益增长的时代背景下，造纸行业仍取得了较快的发展，相应地造纸工业废水的处理量也在日渐增多。造纸废水具有污染程度高、处理难度大、易造成二次污染等特点，因此必须采用先进的超滤膜技术。超滤膜技术应用于造纸工业废水处理的流程为：首先将造纸工业废水浓缩成纸浆水溶液，其作用在于提高废水的处理效率，同时降低对自然水资源的污染；其次采用超滤膜技术能够对造纸工业污水中的木素、半纤维素、有机物等进行高效地去除，并有效提高了木素的回收率；最后超滤膜技术能够对废水进行脱色，这种造纸工业废水的分离、净化技术方法，有效提升了废水的处理效率和资源的回收利用。

3.3.3 电镀污水处理

电镀企业在生产过程中会产生大量的电镀废水，这些废水中含有大量铜、镍等重金属离子，若不经过有效处理就排放，会造成环境污染，并且这种污染物长时间都得不到降解，进而对人体健康产生严重的危害。同时电镀工业污水还具有生化性能差的特点，污水中大多数的离子都不能被微生物吸收和降解。传统的电镀污水处理方法就是电解法，这种方法一方面在污水处理过程中会消耗大量能源，另一方面采用电解方式不能有效回收利用污水中的大部分离子，因而造成大量资源的损失和浪费[3]。超滤膜技术应用于电镀工业污水处理具有十分明显的优点：首先提高了有机物和重金属的去除率；其次降低了电镀废水对自然环境和人体健康的影响；再次通过超滤膜技术与反渗透技术的结合，提高了污水处理效果，并实现了废水的二次利用；最后降低了电镀污水处理的能耗，使电镀行业能够向可持续发展方向发展。

3.3.4 含油污水处理

含油污水主要包括漂浮、分散和乳化三种类型，传统的处理方式包括沉淀、活性炭吸附等方式。但是乳化类型的含油污水中包含了大量的有机物和表面活性剂，并且其油分主要以离子状态存在，增加了污水处理的难度。将超滤膜技术应用于含油污水处中，一方面能够使水和水中的一些低分子有机物迅速穿过超滤膜，有效隔绝了油分、高分子有机物等物质，起到了良好的去油效果，另一方面还实现了COD和BOD的有效隔离，从而提高了含油污水的处理效果。

3.4 淡化海水

众所周知，地球的淡水资源紧缺，并随着人口的增长和工业的发展出现了用水危机。尽管地球上有70%的面积被海水覆盖，但是海水无法直接使用，必须要经过相关处理。相较于传统的多效蒸发、反渗透、压蒸汽蒸馏等海水淡化方式，超滤膜技术的应用具有更加明显的优势。一方面超滤膜技术实现了对水质和反渗透系统进水量的有效调控，提高了水质，另一方面超滤膜技术能够对一些浑浊度较高的海水进行充分过滤，从而实现了良好的净化效果[4]。

3.5 水质监测

在各种污水处理过程中，质检人员要对污水处理效果进行检测，包括污水的性质和特征等。在污水处理净化完毕后还要进行更加精准的检测，进而强化水质监测的力度。首先在污水处理之前要对其物质成分进行全面检测和了解；其次在完成水体净化后，要对其物质成分进行再次检测和了解，并通过两次结果的对比分析，得出超滤膜技术的实际应用效果；最后根据检测结果判断水质是否符合相关的排放标准，如果水质不达标，则要对超滤膜技术的流程和应用方式进行调整，再进行二次净化处理，并按照检测流程进行操作，直至水质达标方可进行排放。

4 加强超滤膜技术应用创新的有效策略

4.1 与传统处理方式相结合

在环境工程水处理过程中，传统的处理方式和超滤膜技术各具优势和劣势。尽管超滤膜技术取得了快速的发展和良好的效果，但是过程在实际应用过程中，仍存在着一些不足。因此，在环境工程水处理中，需要将超滤膜技术与其他水处理技术进行有效地结合，进一步提高水处理系统的整体性能。如超滤膜技术与活性炭技术相结合，一方面可以延长超滤膜的使用寿命，提高污水的处理效率，现时还能进一步降低污水处理的成本，另一方面还增强了超滤膜的强度，提高了污水处理的效果。

4.2 不断改进和创新处理技术

超滤膜技术在污水处理中的应用要充分结合应用的实际情况，对其技术和应用方法进行不断地改进和创新。现阶段，超滤膜的使用呈现出优良的性能，尤其是较强的污水处理净化能力。

随着污水处理标准的提高，相关技术人员必须要不断研究和改进超滤膜技术，解决更多污水处理问题。通过超滤膜技术的优化和创新进一步提升污水处理的效率和质量，减少对周边环境的污染[5]。

4.3 有效提高使用效率和性能

为了充分发挥超滤膜技术的优点，并提升超滤膜技术的技术特性，相关工作人员必须要将该技术与其他处理工艺相结合，提高其使用效率和性能。首先要利用超滤膜技术实时检测环保工程的水处理过程，并充分了解和掌握其工作特点；其次是要将超滤膜技术与其他污水处理工艺相结合，一方面有效发挥超滤膜技术的特性，另一方面还可以提高污水处理的质量；再次要综合考虑超滤膜技术在应用过程中产生的污染问题，进而选择更合适的超滤膜，以确保污水处理的有效性和超滤膜作用最大程度地发挥；最后要提前制定好应急方案，针对可能会出现的污染问题进行预防，从而有效保障超滤膜技术使用的成效。

5 结语

综上所述，超滤膜技术作为一种新型的污水处理技术，具有十分显著的特点，该技术不仅能够降低能耗，而且还能够有效控制污水处理成本。超滤膜技术目前广泛应用于我国各种类型的污水处理工作中，并取得了良好的效果，对环境保护工作起到了积极的促进作用，同时有效提升了我国水资源的循环利用。