超濾膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

高天號

（無錫汽車工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇無錫 214000）

1 超濾膜技術(shù)的原理

超濾膜技術(shù)所依托的主要就是濾膜對于水資源的過濾作用，通過對水溶液進(jìn)行過濾處理，并且對分離出來的各種有害的物質(zhì)進(jìn)行處理，凈化水資源。簡單來說，超濾膜過濾技術(shù)主要包括的大概有兩個方面的內(nèi)容，其中第一個是超濾膜過濾技術(shù)的主要原理，超濾膜過濾技術(shù)就是使水資源通過一層比較特殊的過濾膜，污水可以從上面過濾，從而達(dá)到凈化的目的。在這一過程中，溶液當(dāng)中所含有的多種雜質(zhì)和有害物質(zhì)，包括一些顆粒或者是藻類物質(zhì)等，因直徑較大而被濾膜截留。同時，水溶液中一些直徑較小的物質(zhì)卻可以通過濾膜到達(dá)另一側(cè)。為了加強(qiáng)水溶液的滲透能力，還需要施加一定的壓力。在當(dāng)前環(huán)境工程快速發(fā)展的背景下，超濾膜技術(shù)也取得了一定的創(chuàng)新和發(fā)展，逐漸由單層過濾膜向多層過濾膜發(fā)展，這在一定程度上提高了過濾的效果。二是微透技術(shù)。這一技術(shù)也應(yīng)用與超濾膜的監(jiān)測技術(shù)當(dāng)中，由于超濾膜自身技術(shù)方面還存在著一定的缺陷，所以如果和微透技術(shù)結(jié)合使用，就可以有效的彌補(bǔ)超濾膜技術(shù)的不足，在水溶液的過濾中，不僅可以有效地過濾掉大量的雜質(zhì)，而且還可以將其中的一些藻類物質(zhì)、有毒物質(zhì)一并分離出水體。當(dāng)前的水資源過濾處理中，利用現(xiàn)有的比較先進(jìn)的超濾膜處理技術(shù)可以截留的分子量大概處于600～600 000，超濾膜的孔徑在0.003～0.2μm[1]。

2 超濾膜技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢特點

一是超濾膜技術(shù)相對簡單。超濾膜技術(shù)不僅操作簡單，而且構(gòu)造也非常簡單，在一定的情況下，可以向自動化方面發(fā)展，實現(xiàn)自動化的運行，整個過濾的過程都不需要添加任何的化學(xué)的藥劑，只需要借助一些壓力就可以順利地操作機(jī)械設(shè)備，并且還不要各種人工操作的幫助，整個過程耗費的成本比較低，提高了水資源處理的經(jīng)濟(jì)效益。同時，人工作業(yè)的減少能夠提高整個處理過程的安全性以及穩(wěn)定性。

二是超濾膜技術(shù)產(chǎn)生的過濾效益好，過濾性也比較強(qiáng)。從處理的結(jié)果可以看出，超濾膜的過濾系統(tǒng)可以有效地實現(xiàn)污水凈化的目標(biāo)，在過濾的過程中施加一定的壓力作用，污水中所含有的各種有害物質(zhì)都可以順利地被過濾，其中主要包括很多微小雜質(zhì)，從而全面地提高水質(zhì)，并且出水量比較穩(wěn)定[2]。

三是超濾膜技術(shù)在處理一些工業(yè)廢水中的重要作用。我國是一個工業(yè)大國，工業(yè)門類豐富，工業(yè)產(chǎn)品十分多樣，因而工業(yè)廢水中污染物種類多，廢水排放量很大。由于工業(yè)種類較多，所以排放的污水中含有多種的化學(xué)物質(zhì)，其中許多物質(zhì)都含有毒性，不利于微生物的存活，對常規(guī)的廢水生化處理造成了一定的難度。將超濾膜技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)廢水處理中，能夠改善工業(yè)廢水的處理效果，提高水資源循環(huán)利用的水平，有效減少處理過程中的消耗問題。

3 超濾膜技術(shù)在水資源處理中的應(yīng)用

3.1 生活污水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

在人們的生活當(dāng)中會排放大量的生活污水，若不能有效處理使之達(dá)標(biāo)排放，將嚴(yán)重影響自然水體的水質(zhì)，破壞生態(tài)環(huán)境。因此有關(guān)部門采取了提高城市污水處理廠的排放標(biāo)準(zhǔn)等針對性措施來管理生活污水的排放。然而，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，生活習(xí)慣也出現(xiàn)了一定的改變，現(xiàn)階段的生活污水已經(jīng)不同于以往，污水當(dāng)中含有更多的污染物質(zhì)，處理起來的難度更高，這給水處理技術(shù)提出了更加嚴(yán)格的要求。超濾膜技術(shù)在生活污水處理方面能夠發(fā)揮較大的作用，比如說可以緩解當(dāng)前污水量較大的問題，還有污水種類多處理困難的問題，使得水資源的凈化率達(dá)到90%以上，污水經(jīng)過處理之后，可以用來進(jìn)行綠化灌溉，馬桶的沖刷等多個途徑，從而進(jìn)一步地促使我國水資源的利用效率得到提高，這對于當(dāng)前我國生態(tài)環(huán)境的發(fā)展有著非常重要的作用。

3.2 工業(yè)廢水中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

工業(yè)的發(fā)展給我國帶來科技的進(jìn)步和先進(jìn)的生活生產(chǎn)方式，但同時也對環(huán)境造成了較大的影響。因此，我國非常重視工業(yè)廢水的處理，盡量減少對水資源造成不良影響，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境。然而，一些工業(yè)企業(yè)為了節(jié)約成本而降低對自身廢水處理的關(guān)注，減少對廢水處理的資金投入，工業(yè)廢水偷排亂排的現(xiàn)象在之前相當(dāng)長的一段時間內(nèi)屢見不鮮，造成當(dāng)?shù)氐乇硭w、土壤環(huán)境、地下水體等生態(tài)資源的嚴(yán)重污染。因此，工業(yè)廢水的處理，對解決當(dāng)前環(huán)境問題中的水資源污染問題是不可或缺的。超濾膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，實現(xiàn)了對工業(yè)廢水中雜質(zhì)的凈化目標(biāo)，在工業(yè)廢水處理完成后，還可以再次回用于工業(yè)生產(chǎn)中，有效實現(xiàn)了水資源的循環(huán)利用，不僅降低了工業(yè)生產(chǎn)的成本，也有效地緩解了當(dāng)前水資源污染嚴(yán)重的問題。利用超濾膜技術(shù)，對工業(yè)廢水進(jìn)行過濾凈化，在這一過程當(dāng)中，使用超濾膜盡可能地過濾分離出分子量較大的污染物，使廢水中污染物濃度下降。

（1）餐飲廢水的處理。在餐飲企業(yè)的食品加工和生產(chǎn)過程中，難以避免地會產(chǎn)生并排放大量廢水，這些廢水中通常情況下都會存在大量的淀粉或者蛋白質(zhì)等物質(zhì)，這些有機(jī)物需要使用超濾膜技術(shù)進(jìn)行處理，從而實現(xiàn)廢水凈化的目標(biāo)，同時還可以對其中的一些高分子有機(jī)物進(jìn)行有效的回收，降低企業(yè)對周邊環(huán)境的污染。

（2）造紙廢水的處理。紙張是人類文明發(fā)展過程中至關(guān)重要的工具，任何行業(yè)都無法離開紙的幫助。但造紙業(yè)不僅會消耗大量的木材，并且在其生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水。這些廢水中含有大量木質(zhì)素、堿性物質(zhì)等，如果不進(jìn)行針對性處理，將極大干擾污水處理工藝的正常運行，進(jìn)而破壞生態(tài)環(huán)境。造紙廢水的處理中應(yīng)用超濾膜技術(shù)，不僅可以實現(xiàn)對廢水當(dāng)中雜質(zhì)的全面凈化，并且能有效地分離出紙漿，分離后的紙漿可以用于回收并重新利用。同時，經(jīng)超濾膜過濾之后的廢水能夠重新循環(huán)利用到造紙生產(chǎn)的過程中，不僅能夠保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時極大地削減了企業(yè)的用水成本，有利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升。對于經(jīng)超濾膜過濾截留下的雜質(zhì)，可以使用物理或化學(xué)工藝對其進(jìn)行處理，從中提取出有用物質(zhì)進(jìn)行重新使用。此外，對其余的無用物質(zhì)采取無害化處理，以實現(xiàn)造紙廢水的有效處理，推動造紙行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

（3）對電鍍廢水的處理。由于電鍍企業(yè)在水資源方面需求量比較大，因此產(chǎn)生的廢水量也不斷增加，如果沒有采取合適的方式對電鍍企業(yè)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行科學(xué)的處理，那么這些廢水將會對周邊的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。電鍍企業(yè)產(chǎn)生的廢水成分比較復(fù)雜，其中含有Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金屬離子，還含有一定量有機(jī)物、硫化物、氰化物等非金屬污染物，pH 波動較大。目前在這些廢水的處理中，使用超濾膜技術(shù)的次數(shù)比較多，效果也更好，不僅可以實現(xiàn)水資源的二次利用，同時還可以回收重金屬，實現(xiàn)再利用，降低了生態(tài)環(huán)境遭到破壞的風(fēng)險，但是當(dāng)前的膜污染問題一直以來都是制約膜技術(shù)發(fā)展的一個重要的問題。因此工程上常采用膜改性、膜清洗和預(yù)處理的方式改善超濾膜的處理效果。朱佳等采用超濾膜對印制電路板（PCB）電鍍廢水進(jìn)行處理，取得了良好的結(jié)果，通過研究可以發(fā)現(xiàn)，對絮凝進(jìn)行預(yù)處理的工藝在實施的過程中有利于超濾系統(tǒng)順利的運行，同時平板的陶瓷跨膜壓的差需要穩(wěn)定在5～6kPa，中空纖維膜跨膜壓差TMP 則是需要穩(wěn)定在20～25kPa。

（4）采用超濾膜技術(shù)處理含油廢水。工業(yè)含油廢水的種類較多，針對這些廢水所采取的處理方式也有很多。不同的工業(yè)含油廢水，因具體情況的不同，選擇的處理方式也不同，以便盡量提高處理效果。在一般情況下都會分為三種不同的類型，含油廢水分別是浮油廢水、分散油廢水和乳化油廢水，針對這三種不同的分化，浮油廢水以及其中的分散油廢水都可以被去除，通過活性吸附的方式，又或者是絮凝沉淀的方式，但是乳化油廢水就難以取得較好的去除效果，因此無法嘗試上文中提到的兩種方式，也無法最終達(dá)到廢水排放的相關(guān)要求。因油類物質(zhì)的分子量大，使用超濾膜技術(shù)，膜的孔隙能夠?qū)⑷榛彤?dāng)中出現(xiàn)的一些大分子的物質(zhì)進(jìn)行截留和過濾，廢水中存在的一些氧化性比較強(qiáng)的相關(guān)物質(zhì)同樣也可以被去除掉，這樣就可以達(dá)到廢水凈化的目標(biāo)。

3.3 飲用水的凈化

近些年來，我國的環(huán)境問題逐漸加重，不利于人們生活水平的提高。自然水體水質(zhì)污染情況的出現(xiàn)，對人們的生活用水也造成了一定的影響。如果水污染的問題影響到了人們的生產(chǎn)生活用水，人的用水安全無法得到保障，造成的民生問題社會問題是非常嚴(yán)重的。由于一些工業(yè)廢水和生活污水中污染物的影響，水體中可能會含有一些微生物，這些微生物對人們的身體健康造成了一定的危害。除此以外，水體中可能還會存在一些藻類以及病原微生物等，同樣給人們的飲用水安全造成了重大影響。超濾膜技術(shù)在當(dāng)前來看是一種新型的高效技術(shù)，能夠在水資源處理過程當(dāng)中發(fā)揮有效的作用。因此，合理利用這一技術(shù)是解決飲用水安全問題的有效途徑。一般情況下，微污染水體都能夠利用超濾膜技術(shù)進(jìn)行處理，使其達(dá)到飲用水凈化標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前超濾膜制水設(shè)備的出現(xiàn)，所應(yīng)用的原理正是通過將自來水直接引入到設(shè)備的過濾管道當(dāng)中，在一定水壓的作用下，直接通過濾膜表面的微孔過濾掉雜質(zhì)顆粒以及微生物，這些會對人體產(chǎn)生不良后果的有害物質(zhì)，被截留在超濾膜管當(dāng)中，避免通過水體進(jìn)入人體造成傷害。目前，為了減少飲用水的安全風(fēng)險，超濾膜技術(shù)被廣泛使用，但是僅使用超濾膜技術(shù)還無法解決當(dāng)前出現(xiàn)的所有飲用水問題。從根本上來說，還需要人們加強(qiáng)用水安全意識，從自身行為做起，保護(hù)水資源，飲用水的安全才能夠得以保障。

3.4 海水的淡化

從全球來看，淡水資源稀缺，海水資源非常豐富。但是盡管海水體量龐大，卻因其含有大量鹽分，且含鹽種類復(fù)雜，無法直接利用。如果可以把海水資源轉(zhuǎn)化成淡水，可以緩解世界上很多淡水資源十分稀少的國家或地區(qū)，減少因水資源引發(fā)的沖突和爭端，有利于人類的長久生存和發(fā)展。超濾膜技術(shù)能夠極大地提高對海水中無機(jī)鹽的處理效果，不僅設(shè)備操作簡單易行，而且水體不易被污染，借助反滲透技術(shù)，有利于控制出水水質(zhì)，延長膜的使用時間，也能夠有效控制經(jīng)濟(jì)成本。

4 結(jié)語

綜上所述，超濾膜技術(shù)在當(dāng)前的水污染處理當(dāng)中應(yīng)用比較廣泛，也是一種解決環(huán)境污染的主要手段，對于整個環(huán)境工程的治理工作來說具有極其重要的意義，在緩解水污染問題的同時，還能夠有效地提高水資源的利用效率。但是超濾膜技術(shù)在當(dāng)前的應(yīng)用中也存在著一定的不足之處，比如通量逐漸減小，濾膜更換頻繁等，需要加強(qiáng)后續(xù)進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。