超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用分析

李宏偉

（臨汾市生態(tài)環(huán)境局浮山分局 山西臨汾 042600）

引言

水處理是環(huán)境工程各項(xiàng)專業(yè)中的重中之重，做好水處理工作，可以有效保護(hù)環(huán)境，還可以提升水資源的利用率，因此，應(yīng)重視水處理工作。水處理技術(shù)有很多中，其中，超濾膜技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的環(huán)境工程水處理技術(shù)，通過(guò)超濾膜技術(shù)有效過(guò)濾掉水體中含有的污水、臟水、廢水等雜質(zhì)，提高水資源的循環(huán)利用效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體資源的有效清潔。

1 超濾膜技術(shù)概述

超濾膜技術(shù)能夠?qū)λw中含有的各種微生物、臟水、污染物等進(jìn)行有效處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)水體資源的凈化、分離、濃縮，提高水資源的循環(huán)利用效率，屬于膜分離技術(shù)的一種，包括超濾原理和微透原理兩種（如圖1）。

圖1 超濾膜過(guò)濾原理

其中超濾原理的本質(zhì)是創(chuàng)造一個(gè)可以過(guò)濾并攔截雜質(zhì)且允許其他物質(zhì)通過(guò)的膜，為達(dá)成這一目標(biāo)，首先需要科研人員創(chuàng)建一個(gè)特定的高壓環(huán)境，形成特定的膜，從而將雜質(zhì)進(jìn)行隔離，這一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展至今已經(jīng)從原來(lái)的單層膜變?yōu)槎鄬幽ぃ^(guò)濾效果也越來(lái)越好。基于這一原理而誕生的超濾膜技術(shù)能夠?qū)θ芤褐械碾s質(zhì)進(jìn)行有效攔截，使純凈物質(zhì)能夠從膜中通過(guò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體的清潔。

而微透原理則是利用過(guò)濾分子攔截有害物質(zhì)，濾出無(wú)污染純凈物質(zhì)，基于微透原理而誕生的超濾膜技術(shù)有500 萬(wàn)過(guò)濾分子，總體積約0.002um，自帶凈化功能，能夠有效清理溶液中的顆粒物，過(guò)濾水體中的有害物質(zhì)，提高水體的安全性[1]。當(dāng)前，超濾膜技術(shù)已經(jīng)在環(huán)境工程水處理中得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在污水處理與海水淡化中，超濾膜技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。

2 超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有環(huán)境工程水處理工作相關(guān)資料數(shù)據(jù)及案例的分析研究可知，超濾膜技術(shù)在其中的應(yīng)用特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

2.1 物理特點(diǎn)

超濾膜技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展中，其物理特點(diǎn)是最為直觀的展現(xiàn)。該技術(shù)在應(yīng)用中一方面可全方位落實(shí)環(huán)境保護(hù)要求，另一方面能夠有效降低水處理中化學(xué)試劑的應(yīng)用率，改善處理凈化的整體效果，減少水處理過(guò)程中二次污染的產(chǎn)生，保證水環(huán)境質(zhì)量和水質(zhì)安全。

2.2 良好的凈化效果

通過(guò)與以往的過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用，可很好地處理水質(zhì)中的有害物質(zhì)，增強(qiáng)水質(zhì)凈化效果，同時(shí)相比傳統(tǒng)的過(guò)濾技術(shù)，超濾膜技術(shù)可快速將水體中含有的雜質(zhì)排出，避免雜質(zhì)過(guò)多堆積造成二次污染。

2.3 操作便捷

傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)在應(yīng)用中會(huì)經(jīng)過(guò)較為繁雜的流程工序，且要嚴(yán)格把控每個(gè)環(huán)節(jié)，以保障過(guò)濾的有效性和合理性。但超濾膜技術(shù)應(yīng)用中省略了很多環(huán)節(jié)，只需要簡(jiǎn)單的操作便可實(shí)現(xiàn)過(guò)濾效果。且在特定條件下，該技術(shù)還能夠讓物質(zhì)自動(dòng)進(jìn)入到過(guò)濾膜內(nèi)，滿足過(guò)濾要求，大大節(jié)省時(shí)間和人力，保證過(guò)濾的有效性和科學(xué)性。

2.4 抗酸功能

超濾膜技術(shù)的抗酸能力較強(qiáng)，在環(huán)境工程過(guò)濾處理中能夠免受酸堿物質(zhì)的影響，防止出現(xiàn)其他化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生腐蝕性問(wèn)題，加強(qiáng)過(guò)濾處理過(guò)程中的安全性和可靠性[2]。同時(shí)抗酸能力是傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)所不具備的功能特點(diǎn)，這也很好的說(shuō)明了超濾膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和功效，以及其在酸堿溶液中的應(yīng)用成效，該技術(shù)具有較強(qiáng)的安全性，這對(duì)于工業(yè)污水的處理有著顯著效果。

2.5 耐高溫

超濾膜技術(shù)能夠在140 攝氏度的水環(huán)境下正常使用，不會(huì)受到高溫環(huán)境的影響而出現(xiàn)任何問(wèn)題。這不僅可以提高水處理工作效率，還能夠在一定程度上降低資源及成本的過(guò)多投入，維護(hù)凈化工程的經(jīng)濟(jì)效益，為環(huán)境工程建設(shè)提供有力支持和保障。

3 超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中存在的問(wèn)題

3.1 缺少有效的補(bǔ)充技術(shù)

超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用，尤其是自來(lái)水處理中的應(yīng)用，會(huì)消耗較高的經(jīng)濟(jì)成本，雖然目前我國(guó)總體經(jīng)濟(jì)得以提升，但因?yàn)閰^(qū)域發(fā)展的不同，經(jīng)濟(jì)劃分還存在著較大差異，對(duì)于一些經(jīng)濟(jì)較為落后的地區(qū)來(lái)說(shuō)，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用會(huì)加大其經(jīng)濟(jì)壓力，不利于該區(qū)域環(huán)境工程的順利開(kāi)展。所以在水處理工藝選擇上，需要先對(duì)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀予以了解和掌握，同時(shí)做好地區(qū)居民日常自來(lái)水使用情況的勘察和了解，根據(jù)這些數(shù)據(jù)展開(kāi)綜合分析，最終選擇合適的水處理技術(shù)，確保相關(guān)作業(yè)的有效落實(shí)。

3.2 較大的能源損耗

超濾膜技術(shù)在使用過(guò)程中存在較大的能源損耗，這已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)，而且在超濾膜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，還需要借助外力及設(shè)備的輔助作用，以保證技術(shù)功效的充分發(fā)揮，滿足水處理的規(guī)定要求，改善水質(zhì)。而這一過(guò)程又會(huì)加大超濾膜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中的能源損耗，如果不對(duì)此加以有效控制和處理，將會(huì)對(duì)水處理及環(huán)境工程建設(shè)構(gòu)成一定的威脅，不利于日后行業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。通過(guò)對(duì)超濾膜技術(shù)應(yīng)用全過(guò)程的分析了解到，在作業(yè)中，如果能夠?qū)υO(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的能耗展開(kāi)檢測(cè)，確定最終能耗量，那么自然也能夠通過(guò)對(duì)能耗較大設(shè)備的優(yōu)化和處理，對(duì)能耗加以控制，解決超濾膜技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提高能源利用率。

3.3 污染問(wèn)題

超濾膜技術(shù)在經(jīng)過(guò)多年的改良優(yōu)化下，其功能性及成熟度已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，在環(huán)境工程水處理中也獲得了理想的成果。不過(guò)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水污染元素也在逐漸增多，目前超濾膜技術(shù)在應(yīng)用中，會(huì)因?yàn)橐恍┮蛩氐挠绊?，?dǎo)致凈化效果大打折扣，無(wú)法滿足處理要求[3]。在該情況下，工作人員如果不能及時(shí)對(duì)超濾膜實(shí)施凈化和更換處理，隨著時(shí)間的推移，過(guò)濾功能也將逐漸下降，這時(shí)不僅會(huì)降低水質(zhì)質(zhì)量，還會(huì)對(duì)人們的生活構(gòu)成威脅。同時(shí)，重新實(shí)施凈化處理也會(huì)加大成本支出，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上的損失。此外，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程復(fù)雜度較高，對(duì)操作人員專業(yè)能力要求較高，如果操作人員專業(yè)能力無(wú)法滿足作業(yè)需求，實(shí)際操作中存在不規(guī)范、不標(biāo)準(zhǔn)的情況，就會(huì)加劇污染程度，影響凈化結(jié)果。為此，在技術(shù)使用中，務(wù)必加大對(duì)超濾膜的保護(hù)力度，做好凈化處理，提高水處理質(zhì)量。

4 超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用

超濾膜技術(shù)作為目前環(huán)境工程中水處理最常使用的技術(shù)之一，具有較為廣泛的應(yīng)用前景，能夠針對(duì)較多種類污水實(shí)行有效過(guò)濾處理，并控制二次污染的產(chǎn)生，改善環(huán)境工程水環(huán)境，增大水資源利用率的同時(shí)，維護(hù)人們的生活質(zhì)量和安全，為社會(huì)后續(xù)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境的改善貢獻(xiàn)力量。

4.1 飲用水

我國(guó)雖然有著較為豐富的水資源，但人均水資源占有率位居世界末尾，且存在較為嚴(yán)重的水體污染問(wèn)題，水體中存在許多水藻、細(xì)菌、雜質(zhì)等污染物。如果不對(duì)其進(jìn)行處理直接納入到飲用水供水系統(tǒng)中，必將會(huì)損害人體健康，誘發(fā)多種關(guān)聯(lián)疾病。面對(duì)這種情況，必須加強(qiáng)對(duì)飲用水水源的清潔。而超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用，則可以有效對(duì)水體中的污染雜質(zhì)進(jìn)行分離，過(guò)濾污染物、提高飲水水源質(zhì)量。部分城市還會(huì)將超濾膜技術(shù)和混凝沉降技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用，以有效去除水體污染，提升居民用水的純度與質(zhì)量。

4.2 含油廢水

含油廢水有三種狀態(tài)，分為水體表面浮油、水體混合散油、含有乳化劑的油。這三種含油廢水中水體表面浮油和混合散油是比較好處理的，可以借助機(jī)械對(duì)其進(jìn)行凝降沉淀分離，或使用活性炭及其他化學(xué)物質(zhì)對(duì)水體中的油進(jìn)行吸附處理，從而去除水體中的油污。但含有乳化劑的油在水中是以微米大小的油性分子存在，這種油性分子無(wú)法通過(guò)粗細(xì)分離與重力分離對(duì)其進(jìn)行有效過(guò)濾，需要借助超濾膜技術(shù)讓水體和油性分子進(jìn)行分離，并在去油的過(guò)程中同時(shí)將BOD（需要氧氣的數(shù)量）、COD（廢水之中被氧化的物質(zhì)）進(jìn)行去除，從而達(dá)到油水分離的效果（如圖2）。

圖2 在含油廢水處理中的應(yīng)用

4.3 城市污水

如今，城市規(guī)模越來(lái)越大，城市人口數(shù)量也越來(lái)越多，所產(chǎn)生的城市污水量也越來(lái)越大，極大的加重了城市污水排放壓力。城市污水的污染程度相對(duì)較輕，只需對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單處理便可以排放到河流湖泊中。但城市廢水量大，處理起來(lái)成本較高，占地大，無(wú)法對(duì)城市廢水進(jìn)行大規(guī)模批量化處理。而超濾膜技術(shù)的應(yīng)用則可以有效解決城市污水排放難的問(wèn)題，借助超濾膜處理技術(shù)可以有效對(duì)城市廢水中的污染物進(jìn)行處理，提高水體質(zhì)量與純度，進(jìn)自來(lái)水廠處理后的水體資源可以重新供給居民使用。

以我國(guó)天津于2002 年建成的某污水處理廠為例，在引入超濾膜技術(shù)后，該廠每天生產(chǎn)的不脫鹽水量為15000m3，脫鹽水量為10000m3，出水渾濁度低于0.5，有效除去90%以上的雜質(zhì)，進(jìn)處理后的水體質(zhì)量較高。

4.4 海水淡化

地球有著豐富的水體資源，但其中有96.5%的水體資源是不可飲用的海洋水，能夠飲用的淡水資源中又有69%為冰川儲(chǔ)水，開(kāi)采難度大。因此，環(huán)境工程水處理的重點(diǎn)是解決我國(guó)淡水資源短缺問(wèn)題。在過(guò)去的環(huán)境工程水處理中，人們采用諸多措施對(duì)海水進(jìn)行了淡化處理，以提高我國(guó)淡水資源儲(chǔ)備量，過(guò)去使用的電滲技術(shù)雖然能夠在一定程度上對(duì)海水進(jìn)行淡化，但淡化率不高。而超濾膜技術(shù)的誕生則很好的解決了這一問(wèn)題，超濾膜技術(shù)處理過(guò)的海水，脫鹽率可以達(dá)到97%，去除率也能達(dá)到97%，淡化后的水質(zhì)較高。

4.5 電鍍工業(yè)廢水

工業(yè)電鍍需要用到大量水資源，從而產(chǎn)生非常多的廢水。與其他廢水不同，電鍍工業(yè)廢水含有Cu、Pb、Al 等重金屬元素，不僅會(huì)對(duì)水體造成污染，還會(huì)對(duì)動(dòng)植物造成不可逆轉(zhuǎn)的影響，人類如果飲用這種廢水將會(huì)對(duì)身體造成嚴(yán)重?fù)p害，需要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理。然而在過(guò)去的環(huán)境工程水處理，難以對(duì)水體中的重金屬元素進(jìn)行有效處理，且成本較高，無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用。而超濾膜技術(shù)則可以很好的解決這一問(wèn)題。如超濾膜技術(shù)應(yīng)用的陶瓷膜，具有0.8μm、1.4μm 兩種孔徑的濾膜，能夠有效對(duì)堿中和后的物質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，截留率高達(dá)90%。過(guò)濾后的電鍍工業(yè)費(fèi)水中的氰化物及相關(guān)懸濁液含量低于20%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.0002[4]。

5 超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的優(yōu)化措施

為更好地發(fā)揮超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的作用優(yōu)勢(shì)，加快污水處理進(jìn)程，削弱環(huán)境污染力度，還需對(duì)超濾膜技術(shù)展開(kāi)進(jìn)一步的優(yōu)化和處理，不斷完善技術(shù)功能，擴(kuò)展應(yīng)用范圍，加大融合力度，從而改進(jìn)環(huán)境工程中水處理質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)最終的建設(shè)目標(biāo)。

5.1 不斷革新技術(shù)

超濾膜技術(shù)雖然能夠有效將水體中的藻類、油性分子、臟水、污染物等雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，是較為先進(jìn)的一種綠色技術(shù)。但超濾膜技術(shù)在使用一定時(shí)間后，會(huì)受到一定程度的污染。如果在這種情況下，繼續(xù)使用超濾膜技術(shù)對(duì)水體進(jìn)行凈化處理，必定會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)凈化處理后的水體被二次污染。因此，在環(huán)境工程水處理中使用超濾膜技術(shù)應(yīng)不斷的革新技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有的超濾膜技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和換代，在提高超濾膜技術(shù)使用壽命的同時(shí)，也要盡最大努力提升超濾膜技術(shù)的水體凈化效率，增加技術(shù)自身的抗污染能力，避免凈化后的水體受到二次污染。

5.2 優(yōu)化超濾膜清洗技術(shù)

超濾膜技術(shù)雖然水體清潔效果好，但也存在非常致命的問(wèn)題，即超濾膜壽命有限，一旦超濾膜受損，將無(wú)法對(duì)水體進(jìn)行有效清潔，攔截污染物。若要延長(zhǎng)超濾膜使用壽命，就必須優(yōu)化超濾膜清洗技術(shù)。目前市面上較為常見(jiàn)的超濾膜只能清洗一兩次，且價(jià)格昂貴，超出清洗次數(shù)將會(huì)對(duì)超濾膜本身造成損害，影響超濾膜的使用效果，而這也是超濾膜技術(shù)應(yīng)用的最大阻礙。如果能夠提高超濾膜的清洗技術(shù)，降低超濾膜更換次數(shù)，增加超濾膜的使用壽命，則能夠很大程度上降低更換超濾膜帶來(lái)的成本支出，降低環(huán)境工程水處理的成本。

5.3 完善水處理技術(shù)組合工作

雖然超濾膜技術(shù)能夠在環(huán)境工程水處理中發(fā)揮出重要的作用，但在實(shí)際的環(huán)境工程水處理中，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用仍存在很多問(wèn)題，出現(xiàn)大量分子殘留問(wèn)題。而出現(xiàn)這種問(wèn)題的原因是超濾膜技術(shù)沒(méi)有與其他水處理進(jìn)行系統(tǒng)性銜接，形成一套完善而統(tǒng)一的水處理系統(tǒng)[5]。

在這種情況下，就要完善水處理技術(shù)組合工作，加強(qiáng)超濾膜技術(shù)與其他水處理技術(shù)間的對(duì)接，如超濾膜技術(shù)無(wú)法對(duì)水體中的溶解性污染物及小顆粒進(jìn)行處理，則需要借助混凝工藝對(duì)水體懸浮顆粒的尺寸分布進(jìn)行改變，以去除水體中的溶解性污染物及小顆粒。因此，不僅要及時(shí)對(duì)超濾膜技術(shù)進(jìn)行革新?lián)Q代，還要對(duì)超濾膜技術(shù)相關(guān)的其他水處理技術(shù)進(jìn)行革新，從而充分融合各水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，組建一套高質(zhì)的水處理系統(tǒng)，提高水處理的標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量。

5.4 超濾膜技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向

超濾膜技術(shù)作為目前市面上最有效的水處理方法之一，已經(jīng)被逐步用到全國(guó)各地的環(huán)境工程水處理中，并在海水淡化預(yù)處理、MBR（膜生物反應(yīng)器）、廢水回收三個(gè)領(lǐng)域具有出色的表現(xiàn)。在我國(guó)，超濾膜技術(shù)目前主要是在廢水回收領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用，但隨著超濾膜技術(shù)的不斷發(fā)展，也已經(jīng)開(kāi)始在鋼鐵、電力、化工等行業(yè)的工業(yè)廢水凈化中嶄露頭角。需要注意的是，成本較高阻礙了超濾膜技術(shù)的使用和推廣，但相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，超濾膜技術(shù)及超濾膜的價(jià)格將會(huì)變得更為“親民”，相關(guān)的膜組件及膜系統(tǒng)將會(huì)實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，并有效解決當(dāng)前存在的膜污染、膜壽命短等問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了水體資源的有效清潔，在保障飲水安全的同時(shí)，也提高了水資源的利用率和循環(huán)效率，切實(shí)解決了許多過(guò)去無(wú)法解決的水質(zhì)問(wèn)題，為環(huán)境工程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)做出奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。相信隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及超濾膜技術(shù)的普及，在未來(lái)該技術(shù)還能夠更好的改善水資源處理及凈化工作的質(zhì)量。