淺談環(huán)保工程水處理過程中的超濾膜技術(shù)應(yīng)用

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化建設(shè)在取得巨大成就的同時(shí)，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重，環(huán)境問題已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的重要影響因素。近些年來，人們對(duì)環(huán)境污染問題越來越敏感，人們更渴望在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)擁有碧水藍(lán)天。環(huán)保工程可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的有效處理。超濾膜技術(shù)是有效的環(huán)保工程水處理技術(shù)，對(duì)廢水處理影響深遠(yuǎn)。超濾膜水處理技術(shù)具有良好的物化性能和分析性能，能夠滿足環(huán)境工程水質(zhì)要求。超濾膜技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水的凈化、濃縮、分析，有效實(shí)現(xiàn)水體凈化，并且成本低，有著較好的發(fā)展前景。通過對(duì)超濾膜的技術(shù)創(chuàng)新，可以促進(jìn)科技創(chuàng)新，逐步轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展，企業(yè)在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)獲得社會(huì)效益、生態(tài)效益。本文通過對(duì)超濾膜技術(shù)相關(guān)理論與特點(diǎn)的分析，對(duì)超濾膜在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用和存在的問題進(jìn)行分析，進(jìn)而提出超濾膜技術(shù)應(yīng)用策略，以期提高超濾膜技術(shù)的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】環(huán)保工程；水處理；超濾膜技術(shù)

引言

在工業(yè)領(lǐng)域超濾膜技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，隨著環(huán)境污染問題的加劇，水資源受到了嚴(yán)重的污染，需要采取相應(yīng)的措施對(duì)水資源進(jìn)行處理，才能滿足人們生產(chǎn)生活的需要。與傳統(tǒng)的城市飲水凈化技術(shù)不同，超濾膜技術(shù)更加環(huán)保，因此受到人們的青睞。

1、超濾膜技術(shù)概述

1.1 超濾膜技術(shù)的基本原理。一般認(rèn)為超濾是一種篩孔分離過程，在靜壓差為推動(dòng)力的作用下，原料液中溶劑和小分子溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過膜到低壓側(cè)，一般稱為濾出液或者透過液，而大粒子組分被膜做阻攔，使它們?cè)跒V剩液中濃度增大。超濾膜可以從料液物質(zhì)中分離大分子化合物（蛋白質(zhì)，聚合物，淀粉，天然膠和酶等），膠體分散液（粘土，礦物料，乳液粒子和微生物等），乳液（潤滑脂，洗滌劑以及油水乳液），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)凈化和濃縮并分離出相關(guān)溶液的技術(shù)。超濾膜技術(shù)在應(yīng)用中主要處在微濾和納濾之間。超濾膜工作原理主要體現(xiàn)在一定的壓力下進(jìn)行過濾的半透性的膜。在壓力的作用下，溶液中的溶劑和低分子量的溶質(zhì)會(huì)通過超濾膜上的孔洞到達(dá)膜的另一側(cè)。在進(jìn)行過濾時(shí)，溶液中的無機(jī)鹽和小分子物質(zhì)會(huì)通過。大分子物質(zhì)和膠體會(huì)被超濾膜吸附，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水的凈化。

總之，超濾膜對(duì)除去水中的微粒，膠體，細(xì)菌，熱源和各種有機(jī)物有較好的效果，但它幾乎不能截留無機(jī)粒子。

1.2 超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)。一定程度上說，超濾膜具有多樣化的特點(diǎn)。第一，超濾膜技術(shù)自動(dòng)化程度較高，操作便捷，運(yùn)行費(fèi)用較低。系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能較好。第二，超濾膜技術(shù)可以對(duì)溶液中的雜質(zhì)進(jìn)行徹底清除，從而提高水處理的質(zhì)量。第三，超濾膜材質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可以經(jīng)受酸、堿等化學(xué)物質(zhì)的影響。第四，超濾膜技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)廢水處理，從而減少水資源的浪費(fèi)，減少對(duì)環(huán)境的污染。超濾過程中不需要添加化學(xué)藥劑，不會(huì)出現(xiàn)水體二次污染。

2、超濾膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，超濾膜技術(shù)應(yīng)用范圍非常廣，生產(chǎn)生活的每一個(gè)角落都有超濾膜的存在。超濾膜在環(huán)保工程處理水，保證了人們引水安全，同時(shí)也滿足了現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。

2.1 工業(yè)廢水的處理。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，在取得輝煌成就的同時(shí)，也出現(xiàn)了環(huán)境污染、氣溫升高、環(huán)境惡化等現(xiàn)象。我國經(jīng)濟(jì)長期發(fā)展方式粗放，資源利用效率低，造成的環(huán)境污染嚴(yán)重，這種犧牲環(huán)境為代價(jià)的發(fā)展，損害了我國的長遠(yuǎn)利益。國家審時(shí)度勢(shì)，提出經(jīng)濟(jì)發(fā)展新常態(tài)，更加重視發(fā)展的質(zhì)量，在發(fā)展過程中減少對(duì)環(huán)境的影響，低碳環(huán)保成為社會(huì)的主旋律。此外，環(huán)境問題是一個(gè)全球性的問題，每個(gè)公民都應(yīng)意識(shí)到環(huán)境的重要性。工業(yè)發(fā)展排放的廢水、廢棄、廢物造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，工業(yè)廢水是造成環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)?。工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中，為了減少成本，不重視環(huán)境保護(hù)，直接排放工業(yè)廢水，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行合理處理可以減少環(huán)境污染。

使用超濾膜技術(shù)可以對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理。超濾膜技術(shù)能夠清除廢水中的污染物。過濾過的工業(yè)廢水可以再次在工業(yè)生產(chǎn)中使用，從而提高水資源利用效率。對(duì)廢水中過濾出來的有機(jī)物、無機(jī)物可以進(jìn)行回收利用，從而減少資源的浪費(fèi)，節(jié)約了企業(yè)生產(chǎn)成本。在使用超濾膜技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)廢水的特點(diǎn)采取合理的措施，提高廢水處理效率。

2.2 工業(yè)廢水處理的一些具體應(yīng)用。工業(yè)廢水處理在眾多領(lǐng)域都有涉及。對(duì)造紙廢水處理，在處理過程中，對(duì)廢水中有毒物質(zhì)進(jìn)行漂白，可以對(duì)廢水再利用，提高水資源利用效率，對(duì)廢水處理收集到的木素產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)利用。電鍍工業(yè)中需要消耗大量水資源，使用反滲透技術(shù)和超濾膜技術(shù)將廢水中的無機(jī)物過濾出來，硝酸鹽、有機(jī)碳等，可以避免對(duì)水體造成大面積污染。工業(yè)含油廢水處理中，由于含油廢水種類不同，需要有針對(duì)性地采取措施。對(duì)浮油、散油處理比較容易，可以使用多種技術(shù)方法進(jìn)行處理了，活性炭吸附、凝結(jié)積定技術(shù)等都是有效的處理方式。含乳化油的工業(yè)廢油處理比較復(fù)雜，可以使用粗?；ê椭亓Ψ蛛x方法進(jìn)行油水分離，使用超濾膜技術(shù)能夠?qū)⒂袡C(jī)物滲入到膜中，進(jìn)行油水分離。

3、超濾膜技術(shù)在環(huán)保工程其它方面水處理中的應(yīng)用

3.1 居民飲用水的處理。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們生產(chǎn)生活產(chǎn)生大量廢水，水資源受到了嚴(yán)重的污染。飲用水事關(guān)人體健康，采取有效的凈化措施對(duì)飲用水凈化在生活中很常見。在對(duì)飲用水凈化時(shí)，超濾膜技術(shù)可以提高水質(zhì)，清除飲用水中的各種病原微生物，在對(duì)飲用水中的有害物質(zhì)和有機(jī)物進(jìn)行過濾。飲用水凈化主要通過混凝沉淀法進(jìn)行。居民飲用水使用超濾膜技術(shù)和CASS技術(shù)相結(jié)合的方法，能夠高效凈化污水，凈化效果達(dá)到90%。這種混凝沉淀法處理之后的水可以直接回收利用，保證了飲用水安全，也提高了水資源利用效率。

3.2 超濾膜技術(shù)在海水淡化方面的應(yīng)用。海水儲(chǔ)量豐富，但是利用效率較低，海水利用需要先進(jìn)行淡化處理。隨著陸地淡水資源的短缺，海水淡化技術(shù)已經(jīng)成為解決的當(dāng)前水資源緊缺的重要途徑。為了實(shí)現(xiàn)海水淡化，研究人員采取了一系列措施。海水淡化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，電滲技術(shù)等均是有效的途徑。但是海水淡化處理技術(shù)也存在很多弊端，電滲技術(shù)可以對(duì)海水進(jìn)行淡化處理，但是消耗水資源量大，效率較低。使用中控纖維的超濾膜能夠?qū)Ω叨任廴镜暮ＫM(jìn)行處理，有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。將超濾膜同反滲透技術(shù)相結(jié)合，可以有效提高海水凈化效率，將其中的雜質(zhì)有效清除。超濾膜分離性能和物化性能優(yōu)越，在海水淡化中，超濾膜技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水質(zhì)的有效控制。

4、超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理應(yīng)用實(shí)踐中存在的問題

4.1 凈水處理過程中形成超濾膜污染。在使用超濾膜技術(shù)進(jìn)行水處理時(shí)，會(huì)出現(xiàn)超濾膜污染，造成通過超濾膜的水量減少，能耗逐步增加，水廠生產(chǎn)成本升高。。凈化過程中超濾膜受到重度污染，需要使用化學(xué)藥劑進(jìn)行清洗，但是我國自來水廠大約每5個(gè)月才進(jìn)行一次超濾膜清洗。超濾膜清洗時(shí)比較復(fù)雜，并且還要使用化學(xué)藥劑，會(huì)對(duì)周圍水質(zhì)造成再次污染。自來水廠的超濾膜應(yīng)加大對(duì)超濾膜的維護(hù)，從而延長超濾膜的使用周期，降低清洗頻率。

4.2 超濾膜技術(shù)能源損耗。超濾膜技術(shù)在進(jìn)行水資源處理時(shí)需要有足夠的動(dòng)力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，一般都是采用壓力進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)過程中如果能量損耗較大，會(huì)造成工作效率下降，增加水資源處理成本。在進(jìn)行超濾膜設(shè)備選擇時(shí)，要仔細(xì)查看其能耗情況，選擇能耗低的產(chǎn)品，采用低碳環(huán)保的方式進(jìn)行動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。

4.3 超濾膜處理技術(shù)組合選擇缺陷。超濾膜技術(shù)對(duì)自來水廠的生產(chǎn)成本和超濾膜污染情況有直接的影響，在進(jìn)行水處理工藝選擇時(shí)，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行仔細(xì)考察，根據(jù)水源特點(diǎn)選擇水處理工藝。定期總結(jié)水處理經(jīng)驗(yàn)，一些水硬度較大，無機(jī)鹽含量比較高，也可以使用雙膜凈水處理工藝，水質(zhì)比較好的地區(qū)建設(shè)水處理廠，在水源處進(jìn)行直接抽取，可以不經(jīng)過繁多的加工工序，縮短水凈化流程。也可以使用超濾代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濾池過濾，從而減輕過濾膜對(duì)水的污染，縮短水資源凈化設(shè)備的面積，節(jié)約生產(chǎn)成本。一些原水受到污染，需要除掉水中有害物質(zhì)之后再進(jìn)行處理，需要傳統(tǒng)的凈水處理和深度處理以及超濾膜凈水處理相結(jié)合。這種處理方式，需在原有的凈化處理廠的基礎(chǔ)上新建凈化處理設(shè)施，增加了凈化處理成本，凈化環(huán)節(jié)增加，成本較高。這種處理工藝可以在經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)地區(qū)使用。

5、解決超濾膜存在問題的措施

5.1 研發(fā)新生代濾膜。傳統(tǒng)超濾膜受到污染后，繼續(xù)使用會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)受到二次污染，對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗需要使用化學(xué)藥劑，操作難度大。通過對(duì)超濾膜進(jìn)行研發(fā)，提高通水量，提高抗污染能力，延長超濾膜的使用壽命，減少生產(chǎn)成本和使用成本。

5.2 提升超濾膜清洗處理水平。超濾膜清洗難度大，在對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗過程中要對(duì)超濾膜污染問題進(jìn)行區(qū)別對(duì)待，提前做好各項(xiàng)準(zhǔn)備，當(dāng)超濾膜污染超標(biāo)時(shí)，及時(shí)地進(jìn)行超濾膜清洗。自來水廠在對(duì)進(jìn)行水源地選取時(shí)，要對(duì)原水水質(zhì)進(jìn)行合理分析，采取適宜的凈水處理技術(shù)，采取對(duì)超濾膜污染小的水處理方式。

5.3 完善超濾膜處理技術(shù)組合。隨著對(duì)自來水處理研究的深入，傳統(tǒng)的自來水處理技術(shù)弊端越來越凸顯，超濾膜技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，并且可以適應(yīng)水體波動(dòng)的特點(diǎn)。超濾膜在進(jìn)行水體處理時(shí)會(huì)截留大分子物質(zhì)，對(duì)一些易溶解的有機(jī)物、鹽、小分子等有機(jī)物的截留效果不理想。科學(xué)家將超濾膜和其他工藝進(jìn)行結(jié)合，結(jié)合后的工藝對(duì)水的處理效果大幅度提升，因此要加強(qiáng)超濾膜同其他工藝的結(jié)合。

5.3.1 加強(qiáng)超濾膜與粉末活性炭的組合工藝的應(yīng)用。研究人員在對(duì)超濾膜和粉末活性炭組合工藝的研究中，發(fā)現(xiàn)投入粉末活性炭之后膜的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間得到延長，但是通量會(huì)隨之而下降?；钚蕴康耐斗帕繉?duì)超濾膜的過濾阻力幾乎沒有影響，隨著活性炭投放量的增加，對(duì)水體中有機(jī)物的過濾效果得到提高，兩者存在互補(bǔ)關(guān)系。并且這種工藝可以對(duì)水濁度進(jìn)行調(diào)節(jié)，抑制水的致突變活性。此工藝可以降低有機(jī)物的濃度，消毒過程中減少三鹵甲烷和四氯化鈦的生成量。超濾膜和粉末活性炭組合中，能夠明顯提高超濾膜的工作效率。

超濾膜和粉末活性炭的組合中，活性炭可以對(duì)超濾膜進(jìn)行預(yù)處理，從而明顯提高超濾膜對(duì)有機(jī)物和消毒副產(chǎn)物的處理效果。大量實(shí)驗(yàn)表明，此工藝能夠去除大部分有機(jī)物，但是水通量不能增加。因此，要對(duì)此工藝進(jìn)行繼續(xù)研究，增加膜的水通量，提高對(duì)污染的抵御能力，才能提高超濾膜的水處理工藝水平。

5.3.2 加強(qiáng)混凝劑超濾膜組合工藝的應(yīng)用。使用混凝劑可以減少超濾膜中空纖維膜的污染，并且混凝劑效果顯著，可以明顯降低跨膜壓差的增加，提高對(duì)有機(jī)物的去除效果。混凝/超濾膜組合工藝可以對(duì)水中任一種有機(jī)物進(jìn)行清除，對(duì)濁度去除率較高，對(duì)TOC的去除率也在50%左右。此工藝對(duì)水的利用效率在80%左右，并且能夠引入生物，將生物同工藝進(jìn)行結(jié)合，水體凈化效果更顯著。

5.3.3 加強(qiáng)對(duì)工藝的創(chuàng)新研究。世界各國對(duì)以上兩種工藝的研究較多，并且效果明顯。也可以將兩種方法進(jìn)行結(jié)合，超濾膜和粉末活性炭，同紫外線消毒工藝融合，能夠進(jìn)一步提高超濾膜的過濾能力，并在過濾過程中對(duì)小分子物質(zhì)進(jìn)行吸附，減少紫外線消毒的副產(chǎn)物。這種工藝可以降低水體的濁度，保證產(chǎn)水水質(zhì)。吸附/超濾膜工藝能夠?qū)λ械姆剡M(jìn)行過濾，選擇適當(dāng)?shù)幕钚匝趸X顆粒，減少膜區(qū)的曝氣現(xiàn)象，沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)的回流比控制在0.5左右，可以提高對(duì)氟元素的去除效率，并且超濾膜的污染量少，超濾膜工作時(shí)間長。

6、結(jié)語

超濾膜技術(shù)是有效的環(huán)保水處理技術(shù)，對(duì)廢水處理影響深遠(yuǎn)。超濾膜水處理技術(shù)具有良好的物化性能和分析性能，能夠滿足環(huán)境工程水質(zhì)要求。超濾膜水處理技術(shù)能夠減少水中的膠質(zhì)、懸浮物，有效解決水資源污染和匱乏的問題，超濾膜技術(shù)的成本低，擁有較好的經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)超濾膜的技術(shù)創(chuàng)新，可以促進(jìn)科技創(chuàng)新，逐步轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展，企業(yè)在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)可以或的社會(huì)效益、生態(tài)效益。超濾膜技術(shù)的不斷完善，能夠提高供水企業(yè)供水安全，滿足企業(yè)發(fā)展的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]任海靜，石春力，盧珊，孔祥娟.飲用水深度處理中的綠色工藝——超濾膜處理[J].建設(shè)科技，2015（13）：50-52.

[2]王頻.超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水凈化處理中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（03）：62.

[3]陳亦力，肖宏康，趙曄.膜分離技術(shù)在解決中國三大水環(huán)境問題中的應(yīng)用[J].新材料產(chǎn)業(yè)，2014（02）：24-27.

[4]楊方威，馮敘橋，曹雪慧，李萌萌，段小明，韓鵬祥. 膜分離技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用及研究進(jìn)展[J].食品科學(xué)，2014（11）：330-338.

[5]汪巡，朱友利，王琳，施永生.以中空纖維超濾膜技術(shù)為核心的組合工藝在水處理中的應(yīng)用[J].化工新型材料，2012（06）：154-157.

[6]趙雪蓮，翟東會(huì)，王凱.超濾膜技術(shù)在自來水處理中的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J].北京水務(wù)，2011（06）：41-45.