环境工程水处理中超滤膜技术的应用

陆 曲

（广西岑溪北投环保水务有限公司，广西 梧州 543200）

引言

作为人类赖以生存和发展的重要物质基础，水资源一旦遭到严重的污染，人们的生活质量就会受到严重影响，因此加强对水资源的保护是当前我们必须要面对的问题。

为了更好地满足人们对水资源的需求，提高水资源利用效率和质量，同时为社会发展提供强有力的保障，在当前环境背景下，我国环境工程水处理技术得到了快速发展和应用，其中超滤膜技术作为一种新型的水处理技术，采用了一种中空纤维超滤膜物质，通过物理方法实现对水的净化和处理。经过研究发现，超滤膜技术具有分离效率高、能耗低、出水水质好、操作简单等特点。由于超滤膜技术具有处理效率高、成本低等特点，非常适合在环境工程水处理中应用，再加上其具有出水水质好、操作简单、节能等优势，因此在实际应用过程中，相关人员要结合当地水资源状况和实际情况来选择合适的超滤膜技术，充分发挥超滤膜技术在环境工程水处理中的作用。

1 超滤膜技术的基本原理及应用特点

超滤膜技术是一种新型的分离技术，具有精度高、通量大、操作简单等优势，在工业废水、饮用水处理以及其他领域得到了广泛应用。超滤膜技术的工作原理是利用膜本身的过滤功能，以压力为推动力，在一定条件下，孔径为1～100 nm的薄膜可以通过，透过溶液中的大分子溶质和小分子溶质到达膜的另一侧。通过分离、截留实现对水中杂质的分离。在水处理过程中，超滤膜技术主要采用微孔过滤方法，通过孔径为0.1 μm的超滤膜，实现对水中细菌、病毒等有害物质的过滤处理。

在实际工作中，超滤膜技术主要分为微滤和超滤两种类型。微滤膜主要应用于污水处理领域，通过微滤能够实现对污水中悬浮物与胶体物质的去除。而超滤膜则是应用于饮用水领域中，通过超滤膜孔径为0.1 μm的超滤膜，将水中杂质截留下来。在实际工作中，超滤膜技术可以有效分离水中悬浮物与胶体物质，并有效去除水中细菌、病毒等有害物质[1]。

超滤膜分离技术有机械作用（如压缩和剪切）和物理作用（如化学和电作用）两种机理。机械作用主要是靠膜表面与水分子间的作用力，而物理作用则是靠膜孔表面的空间位阻效应，也就是膜孔中的电荷或电荷间的相互作用。超滤膜技术对有机物的去除率高，能有效去除水中溶解的胶体、微生物及大分子有机物等，保留了水中对人体有益的矿物质和微量元素。总体来看，超滤膜技术具有较好的处理效果，通过对该技术的具体应用能够明显提升水处理中化学药品的使用价值。

超滤膜是一种以压力为推动力的膜分离技术，因其具有分离精度高、可截留分子量范围大、耐污染性强、易清洗等特点，已广泛应用于医药、食品、电子、化工等领域。具体特点包括：（1）膜通量高，截留率高，可分离范围较大的物质。（2）膜表面有不溶性的阻垢剂或絮凝剂等，可沉淀悬浮物质和胶体颗粒。（3）具有耐高温、耐腐蚀等特点。其中在水处理过程中，超滤膜对水中胶体、悬浮物、胶体颗粒的去除效果较好，可以去除水中的细菌、病毒和其他微生物，也可以有效去除水中的溶解性有机物（DOM）、无机物（如钙、镁离子）和盐类，并将水中残留的细菌清理干净，使其符合饮用水标准。此外超滤膜对水中的胶体和大分子有机物有着良好的截留效果，可以有效去除水中的溶解有机物、溶解性总固体（TDS）以及溶解性无机物。因此在应用超滤膜技术处理水之前，需要进行消毒处理，以保证处理水的安全性[2]。

2 超滤膜技术应用现状

超滤膜技术在环境工程水处理工作中的应用具有一定的优势，主要表现在以下几方面：第一，超滤膜技术可以对污水中的悬浮物进行有效过滤，其过滤效率可达到95%以上，因此，对于污水处理效果有着非常明显的促进作用。第二，超滤膜技术在水处理中应用比较广泛，不仅可以有效降低污水的处理成本，还可以保证污水中的杂质和有害物质被彻底清除。第三，超滤膜技术在水处理中的应用效果比较好。

随着科学技术的不断发展和进步，当前我国水处理工作中应用比较广泛的超滤膜技术主要有以下几种：一是反渗透技术，该技术具有分离效率高、运行成本低等优势，但是该技术在实际应用过程中也存在一些问题，如反渗透膜元件容易受到污染、反渗透膜表面污垢比较多等。二是超滤与活性炭吸附技术相结合的工艺技术，该工艺在实际应用中具有一定优势，但是该工艺也存在着一些不足之处，如活性炭吸附后废水中仍然存在大量的固体颗粒。三是超滤膜与生物反应器技术相结合的工艺技术，该工艺可以有效实现膜分离和生物降解的结合。但是由于受到多种因素的影响和制约，使该工艺的实际应用效果并不理想[3]。

近年来，随着我国经济的快速发展，工业化进程也越来越快，在这一背景下，大量工业废水和生活污水排放到城市水系中，造成了严重的水环境污染问题。在环境工程水处理工作中，超滤膜技术能够有效去除水中的悬浮物、胶体、有机物等杂质，同时还可以有效去除水中的细菌等微生物，从而提高了水处理的工作效率和质量。但是在实际应用过程中，超滤膜技术的应用仍然存在一些问题，因而其应用具有一定的局限性，主要表现在以下几个方面：（1）超滤系统一般要使用专用的超滤膜材料，这种材料具有较好的耐热性、化学稳定性以及机械强度等优点。但是这种材料成本较高，而且生产过程复杂。因此，超滤膜技术在实际应用中需要对这种材料进行合理改进与优化。（2）在超滤过程中膜污染是最主要的问题之一。在实际工作中，超滤膜水通量会随着使用时间的延长而逐渐降低。为了解决这一问题，需要对超滤膜进行合理的清洗处理。（3）在实际工作中部分企业存在连续作业的情况，使膜系统长时间处于高负荷运行中，导致超滤膜出现严重堵塞现象，使膜的过滤效率下降，因此需要尽量避免连续使用。

另外在超滤膜技术的实际应用过程中，由于超滤膜过滤系统比较复杂和烦琐，对于操作人员的专业水平要求比较高，导致整体技术应用缺乏实际效果，缺乏完善的超滤膜处理技术组合，一些厂家盲目应用超滤膜处理技术，导致其生产成本较高，且施工工序较多，造成经济收益下降。因此，在实际应用过程中，相关操作人员需要加强对超滤膜技术知识的学习和掌握，从而提高超滤膜技术的应用效果和质量。

3 超滤膜技术在环境工程水处理中的具体应用

3.1 饮用水的净化处理

饮用水的净化处理与当前人们的生产生活息息相关，具有重要的影响。在各种环境因素的影响下，许多水资源中存在各种各样的有害物质，这些有害物质如果不经过滤处理被人们直接饮用，会迅速在人体内扩散，对人们的身体健康产生极大影响。在水资源中存在的有害物质中，一些杂质颗粒较大的有害物质能够通过普通过滤技术进行过滤，但是一些微小杂质由于颗粒直径较小，采用普通过滤技术很难清理干净，因此需要应用超滤膜技术优化过滤效果，发挥其分离透过性能，以满足饮用水净化的标准需求。当自来水进入到超滤膜过滤器后，超滤膜过滤管道内会产生大量压强，在强大的压力作用下，自来水中大部分有害物质会隔离在超滤膜管道内部，逐渐实现对水分子的渗透，从而将大部分杂质进行快速清理，保证清理后的水可供人们正常饮用。另外在饮用水净化处理过程中，工作人员需要重点关注净水器的使用周期。由于超滤膜净水器经过长期使用后，水中存在的各种杂质会逐渐堆积在一起，造成净水管道薄膜的严重堵塞，长此以往，会逐渐弱化超滤膜过滤器的净水效果，因此，工作人员需要重点关注对超滤膜净水器的功能优化，应用更先进的超滤膜净水设备，快速排出过滤完的有害物质，尽可能避免产生严重堵塞的现象，进一步提高超滤膜净水器的使用寿命[4]。

3.2 工业废水处理

处理工业废水是超滤膜技术应用的重要组成部分，对整个环境工程水处理有着重要影响。在现代水资源污染中，工业废水一直是主要的污染源头，再加上各种环境因素的影响，导致工业废水很难得到有效处理，因而对人们的生产生活造成较大影响。目前许多企业的环保意识欠缺，将工业废水直接排至野外环境中，对当地生态环境产生了极其恶劣的影响，逐渐危害着人们的身体健康。应用超滤膜技术虽然可以取得一定的净化效果，但是却很难从源头上解决工业废水造成的污染，这是因为工业废水中含有的有害物质很难被过滤降解，因而很难保障水处理效率。因此要提高对超滤膜技术应用的重视，不断优化该技术，加强技术创新，弥补技术缺陷。另外，通过对各种净化处理技术的应用，使超滤膜净水器的内部结构得到优化，提高其耐污染性以及耐酸碱性，延长净水器的使用寿命。

在具体的工业废水处理过程中，为了保证良好的处理效果，需要从企业角度出发，根据企业生产的实际情况进行净化处理，以提升总体的过滤效果。比如针对食品加工行业，由于该行业总体废水量较大，且废水中含有大量的高分子有机物质，为了提升其良好的净化效率，需要重视对超滤膜技术的合理应用；电镀化学行业通常生产规模比较庞大，总用水量较多，使水资源消耗量逐年增加，而排出的废水中也会含有大量的有机碳和硝酸盐等物质，这些物质造成的危害也比较严重。因此，工作人员要重视对超滤膜技术的应用，通过利用其过滤功能尽可能减少有害物质的直接排放，避免出现污染逐渐扩大的现象。

3.3 海水淡化处理的应用

海水淡化处理应用属于一种比较新颖的技术应用，该技术应用与我国总体水资源的使用情况有着很大关联。我国虽然国土面积辽阔，淡水资源总量比较丰富，但由于人口基数庞大，导致人均淡水使用量严重不足。因此，为了解决人们的用水问题，长期以来我国一直在加强海水淡化技术的研究力度，并且已经初步形成较完善的淡化技术体系。目前的海水淡化技术包括反渗透技术、多级闪蒸技术以及多效蒸发技术，可有效应用于规模较为庞大的海水淡化工程中。但是在具体应用的过程中，由于海水本身的特性，经过长时间淡化处理后，使膜出现较为严重的污染现象，在一定程度上限制了反渗透技术在海水淡化处理中的合理应用。针对以上问题，需要通过完善超滤膜技术的应用进行解决，同时要加强对海水质量的控制。海水质量一旦达到合理标准，经过反渗透处理后的水质质量也会进一步提升，处理效果也会逐渐加强。目前有一些研究学者利用纤维超滤膜材料对浑浊度较高的海水进行处理，这种过滤材料的产水浊度均值可达到0.11 NTU，一氧化碳平均过滤效率可以达到70%左右，胶硅平均过滤效率在80%以上。通过研究发现，应用该材料所产生的最大压差低于普通过滤材料，使超滤膜应用的稳定性更加突出，水处理效率也得到了全面强化，使海水的淡化处理效果也逐渐提高[5]。

3.4 含油废水处理

含油废水处理也是当前人们所必须关注的一方面，我国人口基数庞大，且餐饮行业发展迅速，对于食用油的使用较为频繁，这就导致含油废水产生量较大，所造成的环境污染也相对比较严重。目前含油废水包括三种形式，第一种是水中含油量较低，污水表面含有一定的浮油，污染程度相对较低。第二种是水中含有混合散油，处理难度较大。以上两种含油废水可以利用现代物理手段直接过滤，包括采用机械分离、活性炭吸附等方式进行，将水中的含油物质进行很好的吸附处理。第三种废水中含有大量的含油乳化剂，这种乳化剂不仅处理难度较大，且产生的危害程度更高，因此需要通过应用超滤膜技术完成过滤处理，强化其过滤效果。

4 超滤膜技术未来发展趋势分析

超滤膜技术作为一种新型过滤技术，具有非常明显的高效性及节能环保性，因此在水处理领域得到了广泛的应用。但是在实际应用中还存在一定的问题，导致该技术无法在水处理中发挥出应有的作用。因此相关技术人员需要进一步完善该技术，通过加强对超滤膜技术的研究，不断提高膜的性能，进而发挥出超滤膜技术在环境工程水处理中的应用优势。具体措施包括两种：首先是重视对超滤膜材料以及制备方法的应用，目前在环境工程水处理中使用的超滤膜材料主要为聚丙烯腈纤维膜和聚砜纤维膜。聚丙烯腈纤维膜材料具有良好的耐腐蚀性、耐热性、机械性能以及化学稳定性等，因此得到了广泛应用。但是这种材料存在成本较高、不耐酸碱、抗污染性能差等问题，在一定程度上限制了水环境处理效果。因此在今后的发展中相关研究机构需要加强对该材料的研发工作，开发出一种价格低廉、耐酸碱、抗污染性能好的新材料。同时还需要对超滤膜制备方法进行优化和完善，提高超滤膜的稳定性和使用寿命，保证该技术的应用效果能够得到充分发挥。其次是重视超滤膜技术与其他工艺结合应用。

随着水资源污染问题日趋严重，相关企业需要加强对超滤膜技术与其他工艺结合应用的重视程度。例如将超滤膜技术与混凝沉淀技术相结合应用于污水处理；将超滤膜技术与生物过滤技术相结合应用于水处理；将超滤膜法除藻和除磷应用于污水处理中。通过与其他工艺的有效结合，可以进一步发挥超滤膜技术的功能作用，使其作用得到充分发挥。

5 结语

现代工业的快速发展造成了严重的水环境污染，对人体健康产生了较大危害，我国地方政府对辖区内各类产业的节能减排任务进行了规划，监管力度也在不断增强[6]。所以相关部门需要高度重视水污染问题，并积极采取有效措施对其进行处理。在环境工程水处理工作中，超滤膜技术能够有效提升水质的净化效果，在水体净化方面具有非常好的应用前景和应用价值。为了充分发挥超滤膜技术的优势，相关企业和研究机构需要加强对其研究力度，从多方面入手，提高超滤膜技术的应用效果。同时，相关工作人员还需要将超滤膜技术与其他水处理方法结合使用，进一步提高污水处理效率与质量。