超濾膜技術在水處理領域的應用

杜長凱 謝小琛(一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130013)

0 引言

目前，由于人們生活水平的提高，一定程度上促使了其用水需求的增加，因而在水資源污染問題日益嚴峻的情況下，加大水資源的利用率，運用科學有效的方式來減少水資源污染，是當前社會發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)階段，水處理工程的開展，受到整個社會的高度重視，是城市生活、發(fā)展中必不可缺的重要環(huán)節(jié)。一般情況下，在城市的發(fā)展過程中需要配套水處理工程的建設，而采用各種先進的水處理技術，改善城市的水環(huán)境，進而對其他系統(tǒng)的建設以及城市的發(fā)展具有重大的意義。其中，超濾膜技術作為一種先進的水處理技術，主要采用對水資源中的污染物進行篩分過濾的方式來達到凈化的目的。超濾膜技術在水處理領域中的運用范圍較廣，例如在飲用水凈化、工業(yè)廢水處理、海水淡化及城市生活用水處理等方面均有涉及。因此，加強對超濾膜技術應用的分析，能夠更好地促進水環(huán)境的建設，進而促進城市整體環(huán)境系統(tǒng)的發(fā)展，推動我國環(huán)保事業(yè)的順利開展與進步[1]。

1 超濾膜技術概述

1.1 超濾膜技術原理

超濾膜技術是一種以分子篩過濾為基礎操作、以壓力差為主要推動力的隔膜分離技術，其主要原理是在濾膜兩側設施微小的壓力差，從而為水分子透過濾膜上面細小的孔徑提供動力，進而將雜質阻隔在濾膜的另一側(如圖1所示)，以此保障處理后水的潔凈性[2]。一般情況下，超濾膜根據(jù)進水方式的不同分為內壓式超濾膜與外壓式超濾膜兩種：內壓式超濾膜技術是先將污水注入到中空纖維內部，再經過壓力差的推動，使得水分子滲透出膜而雜質保留在中空纖維內部；外壓式超濾膜技術與內壓式相反，經過壓力推動后，水分子滲透至中空纖維內部而其他雜質被阻隔。在超濾膜技術的使用過程中，超濾膜發(fā)揮了至關重要的作用。超濾膜主要由聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯等材料制成，這些材料的特性決定了超濾膜性能特征。在實際運用過程中，相關工作人員需要充分考慮溫度、操作壓力、出水量、凈水效果等因素，來最大程度發(fā)揮超濾膜技術的最大效用，以此實現(xiàn)節(jié)約水資源循環(huán)利用。

圖1 超濾膜過濾原理圖

1.2 超濾膜技術特點

相對于傳統(tǒng)的水處理技術而言，超濾膜技術擁有以下四個特征及優(yōu)點：一是超濾膜技術具有相對優(yōu)異的平穩(wěn)性且耐高溫性能強，同時具有相對較少的化學敏感物；二是經過超濾膜技術處理的其他水類微生物在脫離水以后的安全性能較強；三是不需要在處理過程中增加混凝劑輔助運作，對懸浮物去除率較高，出水的清澈度較高；四是超濾膜技術在一定成本范圍內具有較高的運用效率。

1.3 常見的超濾膜技術

1.3.1 雙膜凈水處理技術

雙模凈水處理技術主要運用于我國沿海地區(qū)，用于處理含鹽量較高的水質或者我國水資源污染較為嚴重的地區(qū)。這一技術的實施，能夠有效改善水資源硬度相對較大問題。該技術有效結合了超濾、反滲透等技術，實現(xiàn)了由超濾裝置進行水源抽取后，高效傳輸凈化水的作用，從而提高了進化水凈化的效率及質量。

1.3.2 超濾凈水處理技術

超濾凈水處理技術不同于一般的超濾膜水處理技術，其對原水的要求相對較高，即要求原水中所包含的有機物等物質含量相對較少。一般情況下，這一技術被廣泛運用自來水公司原水處理過程中，以此來達到原水的整體凈化。使用超濾凈水技術進行原水處理，具有占地小，操作簡單的優(yōu)點，因而能夠更好地提升了自來水企業(yè)的水源凈化效率。

1.3.3 短流程凈水處理技術

短流程凈水處理技術是在融合了多項技術的基礎上開展的凈水處理技術，因此其對原水水質的要求也相對較高，但其受企業(yè)運作規(guī)模的限制較小，因而能夠在原有水廠的建設基礎上進行改建。由于該技術的使用直接導致超濾膜一側的水壓值相對較低，從而有效降低了原水受到超濾膜污染這一問題產生的可能性。另外，這一技術的使用能夠支持直接出水，從而在有效提升了凈水處理的運作效率的同時，能夠大幅度降低該凈水系統(tǒng)整體的運作成本[3]。

2 超濾膜技術的具體應用

2.1 運用超濾膜技術處理飲用水

飲用水作為滿足人們日常生活、生產需求的關鍵水體類別，在目前水資源短缺、水體污染加劇的背景之下，提高飲用水的質量極為重要，能夠有效滿足人們的生活用水需求[4]。在此背景之下，在傳統(tǒng)的飲用水凈化過程中增加超濾膜技術，以此可以提升飲用水的質量。首先，相關部門需要在全面分析原水質的基礎上制定針對性的超濾膜處理方案；其次，相關部門應充分考慮現(xiàn)有過濾層以及應添加的超濾膜等級，從而提高水體的最終純凈程度；最后，相關部門在進行飲用水超濾膜處理時，需要對其水質進行嚴格的檢測，通過分析處理后有害物質的含量，來判斷飲用水的等級，從而不斷保障人民日常飲水的安全。

2.2 運用超濾膜技術處理市政廢水

市政廢水的產生是城市發(fā)展過程中必然存在的環(huán)節(jié)，為了提高市政廢水處理的有效性、最大程度上節(jié)約水資源，運用超濾膜技術是必不可少的。超濾膜技術在市政污水的處理過程中，依靠吸附、篩分、靜電這三個基本原理進行污水處理，以此充分過濾生活污水、管道污水以及地表沉積物中的有害物質與有害微生物，進而有效提升市政廢水處理的效率。

2.3 運用超濾膜技術處理工業(yè)廢水

隨著我國社會的發(fā)展，我國的工業(yè)規(guī)模不斷擴大，這就導致工業(yè)廢水大量產生。一般情況下，工業(yè)廢水中包含了眾多具有較大加工價值的物質。以食品工業(yè)為例，其在生產過程中會產生大量的高BOD、高COD、高有機含量的工業(yè)廢水，嚴重影響了環(huán)境安全與人體健康[5]。另運用超濾膜技術對工業(yè)廢水進行處理，在凈化廢水的同時，還能有效回收其他物質，進而重復利用，實現(xiàn)對工業(yè)廢水的科學管理，有效減少環(huán)境污染。

2.4 運用超濾膜技術淡化海水

超濾膜技術除了能夠對飲用水、工業(yè)污水等廢水進行處理之外，其在海水淡化方面也頗具成效。眾所周知，海水資源作為地球上最豐富的資源，其開發(fā)與利用對人類社會的發(fā)展而言具有重要的意義，能夠有效解決全球范圍內的淡水資源緊缺的問題。在這一前提之下，利用超濾膜的反滲技術來對海水進行淡化，不僅提高海水的利用率，收獲了大量的淡水資源，還大幅度降低了海水淡化所消耗的能源與技術成本。

2.5 超濾膜技術的應用存在的問題及解決對策

2.5.1 污染問題

應用超濾膜技術進行污水處理，能夠獲得高效的凈化效果，但長期不對超濾膜進行清洗，也會導致水源面臨濾膜污染的問題，影響出水質量。另外，在對超濾膜進行清洗的過程中，超濾膜本身就會形成二次污染，若采用化學方法進行清洗，也會形成清潔污染。目前，超濾膜污染問題逐漸成為水處理過程中的瓶頸問題。因此，針對超濾膜而言，需要委派相關人員進行定期維護與清洗，以此最大程度上削減其污染，從而降低超濾膜的更換率，保障其處理成本。

2.5.2 能耗問題

由于超濾膜技術的應用需要借助于外部推動力，因而其在使用過程中面臨著能耗問題。在正常情況下，超濾膜所消耗的能源較小，但超濾膜出現(xiàn)破損、受到污染等情況時，會增大其功耗水平，進而加劇了成本投入，其經濟性下降。因此，相關部門在對超濾膜進行優(yōu)化時，需要重點關注超濾膜材料、超濾膜技術相關運行設備等因素來有效降低超濾膜的能耗問題，與此同時，相關部門還應優(yōu)化超濾膜系統(tǒng)的運行方式來達到節(jié)約能耗的目的。

2.5.3 技術問題

為了最大程度提升運行的效果，相關部門需要綜合利用各項水處理技術，同時根據(jù)不同地區(qū)的水源特征選擇合適水處理技術。例如，針對水源污染程度高且凈化處理難度較大的各項超濾膜處理技術進行組合運用，以此承擔不同凈水處理任務，從而有效避免因凈水處理環(huán)節(jié)多、污水處理過程復雜、水處理廠區(qū)用地范圍大等各種因素導致凈水處理成本增加的問題。因此，完善超濾膜處理技術的組合應用至關重要，在超濾膜處理工藝的基礎上，融合其他工藝來達到完全濾除小分子污染物、鹽分、具有溶解性質的有害物質，不斷提高水質的最終凈化效果[6]。

2.6 關于超濾膜技術的發(fā)展

2.6.1 積極創(chuàng)新超濾膜技術

只有不斷創(chuàng)新超濾膜技術，才能有效延長超濾膜的使用壽命，進而提高凈水效率、降低凈水成本、增強抵抗污染能力。

2.6.2 重點建設超濾膜組合技術

在目前的超濾膜水處理技術中，將各種超濾膜技術進行組合利用，能夠大幅提升水處理的效果，然而這種組合型的超濾膜水處理技術的運用成本較高，難以在環(huán)境工程水處理中得到廣泛的應用。因此，在后續(xù)的超濾膜發(fā)展過程中，相關研發(fā)人員應重點加強超濾膜組合技術的建設，進而創(chuàng)造更加廣闊的發(fā)展前景。

3 結語

綜上所述，超濾膜技術已被廣泛運用于水處理領域中，對我國的環(huán)境工程開展起到了巨大的促進作用，極大程度上完善了我國的生態(tài)環(huán)境。然而，超濾膜水處理技術在目前的應用過程中還存在著明顯的問題與不足，需要相關部門不斷加強技術研發(fā)力度，優(yōu)化超濾膜材料與相關設備，并通過融合其他水處理技術來保障超濾膜的運行效果，從而促進該技術的順利發(fā)展。