超滤膜技术在环境工程水处理中的应用探讨

李义金，于春光

（1.山东和创瑞思环保科技有限公司，山东 济南 250000；2.国投瑞能（山东）环境集团有限公司，山东 潍坊 261000）

引言

水处理是环境工程中各项工程的重中之重，但是很多地区盲目发展经济，忽视了环境保护，全国各地出现了不同程度的水环境污染问题。同时由于我国人口基数较大，一直面临着水资源紧张的问题，在此背景下，国家更加重视水处理工作，致力于水处理技术的研发和应用推广。而超滤膜技术作为开发出的一项先进的水处理技术，是通过生物膜有效过滤水体中含有的污水、脏水、废水等杂质，促使各种污水、废水可以经净化后再次利用，不仅能够合理地处置城市废水和工业废水，还能够提高水资源的利用价值，因而在环境工程领域中得到了广泛应用。

1 超滤膜技术介绍

1.1 超滤膜技术的原理

超滤膜技术就是以生物膜作为隔离净化层，通过压力拦截水中污染物，液体物质和一些可以穿透滤膜的低分子溶质会统一汇聚到膜的另一端，使污染物和水分离开，进而使受污染的水得到净化。所以超滤膜技术是以分子筛选的方式过滤杂质、清除污染物等，将病毒、杂质、藻类等物质隔离在膜的另一端[1]。膜的类型和面积不同，所具有的净化效用也不同，因而在环境工程水处理中可以灵活地应用该技术。

超滤膜技术在我国已经应用了很长时间，经理论研究和实践证明，滤膜上的孔径范围一般为0.002～0.1μm，正确运用超滤膜技术可以隔绝粒径为500～500 000 nm的物质。同时还可以根据净化的需要，通过计算确认膜阻力，并设计形成超滤膜，允许被穿透的分子穿过，按需要进行截留，从而可以提高净化后水的利用价值。在处理自来水、饮用水时，该方法能够使一些对人身体有益的微量元素、矿物质穿透膜，保留在水体中，使水更加健康。

1.2 超滤膜技术的种类

根据超滤膜的应用方式和应用效果不同，可以将该技术分为短流程技术与双膜处理技术。第一种技术较为普遍、简单，但处理效果一般。主要是将超滤膜与其他净水技术进行组合使用，从而对污染程度较低的水体进行净化处理，此方法不仅处理时间较短，处理后的水体也无毒无害。而双膜处理技术可以用于污染程度较高的水处理，因为该技术采用了超滤膜和渗透膜，形成了双膜渗透系统，可以更加严谨地处理污染成分复杂的工业废水、化学废水、医药废水等，使水中各种程度的污染物、有害物质都会被拦截，从而确保水体干净。

2 超滤膜技术在环境工程水处理中应用的意义

2.1 可有效保障处理效果

通过与传统的过滤技术对比分析发现，超滤膜技术的过滤效率更高，即使应用于化工废水和医药废水的处理，也能很好地处理水质中的有害物质，而且只需要使用少量的化学药剂，甚至不使用化学药剂也能够达到理想的处理效果，并且在处理废水的同时，还能避免产生二次污染，从而可以全面地保障水处理净化的整体效果，确保水质能够满足使用要求。

2.2 操作便捷

传统的水处理技术需要经过多道工序，且人工操作较多，各道工序执行起来比较费时，而且只有每个环节的处理效果都得到保障，才能保证最终的水处理效果。而超滤膜技术在环境工程水处理中的应用，相比传统的过滤方式，省略了很多环节，可以快速地将水体中含有的杂质排出，在特定条件下，还能够使物质自动进入过滤膜内，因此该技术的处理效率较高，有助于加快处理进度，节省人力。

2.3 具有超强的抗酸功能

超滤膜性质稳定，对于强酸具有较高的适应性。在处理酸性废水时，不易出现其他化学反应，超滤膜的特性不会被改变，处理效果也不会因此降低，仍可以将废水中绝大部分的细菌、悬浮物、颗粒物等进行过滤与隔离。这是超滤膜技术与传统水处理技术的区别，也正因为如此，提升了超滤膜技术的安全性和可靠性，使其在当前工业大力发展的前提下得到了广泛应用。

2.4 具有高温稳定性

由于废水大量来自于工业活动，一些工厂由于生产过程中采用了加热技术，产生的废水温度也会较高。如炼钢厂、冶炼厂的废水，不仅重金属含量较高，温度也较高。许多水处理技术所使用的设备无法适应这种高温情况，而超滤膜却能在140 ℃的水环境中正常发挥效用，可以通过高温蒸汽与环氧乙烷实现杀菌，保障了过滤的有效性和合理性，这也很好地说明了超滤膜技术的优势和功效，为环境工程建设提供了有力的支持和保障[2]。

3 超滤膜技术在环境工程水处理中的应用介绍

3.1 电镀废水处理

在我国大力发展工业的同时，工业废水排放量也在大幅增加。虽然各地区的工业发展水平不同，但按照国家的环保要求，工厂都必须对工业废水进行处理才能排放，以避免影响周围生态环境和居民的健康，否则要得到相应地处罚。如电镀废水，由于其工艺的特殊性，废水中的金属离子种类较多、量较大，不少还属于危害性较大的重金属，且金属离子在化学剂的作用下容易发生反应并产生二次污染物。如传统的电解处理法就会产生金属化合物，净化效果不仅无法保证，还会消耗大量的费用。因此，在选择水处理技术时要慎之又慎。目前针对此类废水，可采用超滤膜技术，先吸附电镀废水中的重金属离子，将高分子颗粒物质截留，并且截留得到的金属离子又可以根据生产需要进行回收。处理后的水体也可以根据实际水质投入到其他生产环节，从而使水处理投入产生更多的回报，极大地提高了水处理的效果和效益。

3.2 造纸污水处理

造纸厂需要浸泡、冲洗工序等，不仅用水量较大，产生的污水也较多。由于有些造纸原料非常不健康，所产生废水中的有害物质也较多，直接排放到周边水体或土壤中，对于周边环境和人体健康危害较大。而超滤膜技术可以有效地降低造纸废水中污染物的含量，如木素、浆液等，而且还可以对其中的漂白成分及浆液等进行回收。这些原本被称为杂质、污染物的成分，由于可以被完全截留，经二次处理后可以转变为其他原料，从而实现了对资源的最大化利用，并避免产生二次污染[3]。

3.3 含油废水处理

含油废水的来源范围较广，工业生产使用了机油、采油、润滑油，因而会排放含油废水。人们的日常生活和餐饮业使用了大量食用油，食物残渣和餐具清洗都会产生大量含油废水。这些废水的含油量较高，而且油份复杂，水与油又具有不相溶的特性，使得含油废水表现出与其他废水稍微不同的状态。水体表面的浮油、水体混合散油、含有乳化剂的油使废水的流动性不同，所以在处理时需采用不同的方法。前两种含油废水中的油利用物理方式就可以有效地去除，并通过机械搅拌形成沉淀，使油水明显地分离，然后使用活性炭及其他化学物质吸附去油，进而实现水油完全分离的目标。这种处理方式虽然去掉了水中的油，但是水的纯净性仍有待提升，而且对于含有乳化剂的油，并不能完全去除。此时使用超滤膜技术，对于无法通过粗细分离与重力分离过滤的油性分子，可以被超滤膜有效截留，高分子油性物质和其他大分子污染物、杂质与水分子和无害的小分子物分立于膜的两边，水体和油性分子因此被分离，水体因此也得到净化。此外，还能同时去除 BOD（需要氧气的数量）、COD（废水中被氧化的物质），从而进一步提升含油废水的处理效果[4]。

3.4 日常用水的处理

我国虽然水资源储量丰富，但是人均用水量仍然较低，而且由于人们生活中有着极高的用水需求，如果日常用水不干净，水体中就会存在许多水藻、细菌、杂质等污染物，直接影响人们的身体健康。有医学研究证明，人们患上各种疾的很大一部分原因就是他们平时所使用的水不符合饮用水标准。因此，在饮用水送到千家万户前，必须要进行净化。将超滤膜技术应用于供水系统，并与混凝沉降技术结合应用，可以去除水中的一些细菌、悬浮物等，保留一些对人体有益的微量元素，从而有效去除水体中的污染物，确保饮用水的质量。此外，超滤膜技术也可用于对日常生活污水的处理，由于居民日常生活产生的污水中存在大量杂质和油脂，传统的沉淀法、分离法去污力不足，运用超滤膜技术能够有效净化顽固性的含油生活废水，提升水资源的净化效果，避免形成城市环境污染[5]。

3.5 海水的淡化处理

我国海水资源非常丰富，但是海水不能直接饮用，要想利用海水缓解城市生活用水紧张的问题，就要对海水进行淡化处理。在环境工程水处理中，多效蒸发技术、反渗透技术、电渗技术虽然可以淡化海水，但是得到的淡水量较少，淡水的质量也偏低，虽然投入了大量成本，实际的淡化率却不高，海水淡化工程的综合效益也较低。而在海水淡化过程中运用超滤膜技术，可以有效控制水质的反渗透，脱盐率可以达到97%，去除率也能达到97%。海水可以较高比例地转化为淡水，从而提高我国淡水资源的储备量，而且转化后的淡水也较为洁净，可以满足群众常规的使用需求。因此，超滤膜技术极大地提升了海水淡化的总成效，降低了相关企业的成本投入，因而具有很高的发展前景。

4 超滤膜技术在环境工程水处理中应用的注意事项

4.1 超滤膜的清洁度还有待提升

超滤膜技术是以分子隔离、截留的方式进行污水处理，而污水中的分子大小不同，有些小分子细菌也会吸附在超滤膜的表面，对于这部分污染残留物，超滤膜还不能完全清理干净，因而降低了污水处理效果，处理后的水体质量还需进一步提升，以促进水资源的循环利用[6]。

4.2 严格控制超滤膜技术的应用能耗

超滤膜虽然自身有一定的压力，可以促使小分子和水分子穿透膜，但是为了提升处理效果，还要借助一定的能源进行驱动，所以应用超滤膜技术还需要不少设备。从应用成本和综合效益方面看，在保障处理效果的前提下，如果能够降低处理全过程的能耗，就可以促使该处理技术达到绿色技术标准，从而迈向新的发展阶段。

4.3 超滤膜技术的实际应用方式可以更加灵活

超滤膜的应用范围还有待扩大，不能全面应对各种水环境。如在处理饮用水时，如果水的硬度较软，就难以将全部自来水转化成纯净水。因此，在实际的环境工程水处理工作中，还需结合实际处理对象、处理环境和条件等组合运用各种水处理技术，将超滤膜技术与其他水处理技术配合使用，进一步提升超滤膜水处理成效，提高水资源利用率。

5 超滤膜技术在环境工程水处理中的应用建议

5.1 不断改进技术

由于超滤膜技术不能有效去除小分子污染物，在处理污水时，长期使用的膜上会逐渐积累小分子污染残留物，此时超滤膜的净化效果将大大降低，如果继续使用，会导致已经净化处理后的水体被二次污染。因此，未来还需要加强对超滤膜使用性能、使用寿命的研究，持续革新超滤膜技术，通过优化材料和工艺等方式增强超滤膜自身的抗污染能力，延长超滤膜的使用寿命，避免超滤膜在处理污水时受到污染，确保超滤膜技术的水体净化效果。目前虽然可以利用超滤膜清洁技术解决这一问题，但是清洗费用较高，还有可能对超滤膜造成损害。因此可以优化超滤膜清洗技术，降低超滤膜清洗周期和成本，避免清洗过程中对膜的使用性能造成影响。

5.2 科学运用超滤膜技术

由于不同水体环境的污染程度不同，污染成分也不同，因而水处理的要求也不同，而超滤膜技术虽然应用优势较强，净化效果较好，但有些情况应用该技术会造成浪费。因此，在运用超滤膜技术时，一定要先做好调查分析，建立水污染情况专项数据，根据污水收集数据来确定重点处理区域，分析采用超滤膜技术是否合理有效，是否能够取得最高的综合效益，或可以局部应用超滤膜技术，控制应用成本，降低使用超滤膜技术时的各项非必要消耗。其次，要分级分区地进行水处理，对生活或工业用水进行处理时，要结合各类废水的特点合理布设超滤膜处理系统，并针对不同废水建立特定的过滤指标，合理运用超滤膜技术。

5.3 完善水处理技术组合工作

当前环境工程中水处理技术较多，虽然超滤膜技术在净水方面具有极佳的效果，但是并不能解决所有问题，在实际水处理工作中并不能完全代替其他水处理技术。所以需要研究超滤膜技术与其他水处理技术的优劣性，技术组合的适配性，以构建一套更为完善而统一的水处理系统。如将超滤膜技术与沉淀设备相结合，借助混凝工艺去除水体中的溶解性及小颗粒污染物；将超滤膜技术与活性炭组合，根据水质调整活性炭，利用活性炭的吸附作用吸附水中的大颗粒污染物[7]，从而通过有效的技术组合，提高水处理的效率及质量。

6 结语

综上所述，超滤膜作为一种新型的水处理技术，对于各种污水、废水的处理都具有良好的应用效果，不仅处理效率高，水体净化效果也较好，因而可以满足多种水环境处理的需求。但是在实际应用过程中，由于污水的复杂性，超滤膜技术本身也存在着一些不足。为了促进超滤膜技术得到进一步应用，提高水处理的综合效果，还应继续提高超滤膜技术的应用水平，并控制其能耗和成本，组合使用各种合理有效的水处理技术，实现对水中细菌与病毒的完全截留，从而提高水体质量，优化水资源的分配利用，实现企业的可持续发展[8]。