環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用探討

董向前

（山西水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西運(yùn)城 044004）

引言

上世紀(jì)末，我國(guó)一般采用添加凈化劑、消毒液等方法對(duì)地下流域水源進(jìn)行殺菌消毒，然后通過(guò)添加化學(xué)反應(yīng)的沉淀雜質(zhì)，對(duì)水中的微小粒子進(jìn)行處理，這種傳統(tǒng)的水處理方式步驟繁雜，且容易造成化學(xué)試劑殘留，直接影響著飲用水的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，難以滿足現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展，超濾膜技術(shù)開(kāi)始在城市供水系統(tǒng)中大展身手。超濾膜技術(shù)使用的超濾膜是一種人工透膜，可以將地下水源中的膠體雜質(zhì)和懸浮顆粒進(jìn)行過(guò)濾，從而達(dá)到凈化水的作用，現(xiàn)在我國(guó)很多地區(qū)通過(guò)使用超濾膜技術(shù)滿足了地區(qū)飲用水凈化的需要，滿足了人們對(duì)水資源的要求。

1 超濾膜水處理技術(shù)簡(jiǎn)述

超濾膜是一種人工透膜，它具有半透膜的性質(zhì)，運(yùn)用微孔原理，單方向允許水分子通過(guò)，阻隔水中的溶質(zhì)通過(guò)膜，從而實(shí)現(xiàn)過(guò)濾水的目的，可以有效地將水中的雜質(zhì)和顆粒物分離出來(lái)，從而保障飲用水的安全。和傳統(tǒng)的過(guò)濾法進(jìn)行比較優(yōu)點(diǎn)十分顯著，傳統(tǒng)的過(guò)濾只能將較大的顆粒雜質(zhì)過(guò)濾掉，對(duì)于溶于水的小微顆粒難以過(guò)濾干凈，會(huì)對(duì)城市自來(lái)水的后續(xù)使用產(chǎn)生一定的影響，影響飲用者的身體健康。傳統(tǒng)的過(guò)濾方式一般需要獨(dú)立建立過(guò)濾池對(duì)飲用水進(jìn)行處理，而超濾膜技術(shù)的使用極大地降低了對(duì)于場(chǎng)地的消耗。超濾膜技術(shù)的使用對(duì)新時(shí)期保障城市飲用水健康有著重要意義，完全可以滿足人們對(duì)于飲用水的需求。

現(xiàn)階段中國(guó)部分地區(qū)生態(tài)環(huán)境遭受較為嚴(yán)重的破壞，水域的污染狀況也較為嚴(yán)峻，許多城市地區(qū)的地下水資源也出現(xiàn)了不同程度的污染。而傳統(tǒng)的飲用水處理方式所使用的殺菌劑、消毒劑難免會(huì)對(duì)水源進(jìn)行二次污染，傳統(tǒng)的凈水方式亟待改變。而科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，超濾膜技術(shù)的大范圍使用實(shí)踐，超濾膜技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)形成一套完整的技術(shù)體系，在城市水處理過(guò)程中已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)凈水技術(shù)，不僅保護(hù)了城市居民的用水健康，也極大地減少了對(duì)于生態(tài)環(huán)境的破壞。

超濾膜技術(shù)由于安全、無(wú)毒、環(huán)保的特點(diǎn)正在被越來(lái)越多的人接受，這也是我國(guó)大力推廣用科學(xué)技術(shù)解決生態(tài)難題的優(yōu)秀實(shí)踐案例。同時(shí)，超濾膜技術(shù)還可以應(yīng)用于海水淡化和污水處理等方面[1]。

2 超濾膜技術(shù)特點(diǎn)及對(duì)比分析

2.1 特點(diǎn)

超濾膜技術(shù)具有非常多的優(yōu)秀特性，其關(guān)鍵特性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）安全可靠，和傳統(tǒng)的過(guò)濾技術(shù)相比，超濾膜技術(shù)更加安全可靠，應(yīng)用范圍更廣。（2）超濾膜技術(shù)造成的化學(xué)污染較少，超濾膜技術(shù)幾乎不使用化學(xué)試劑，不會(huì)造成二次污染，對(duì)生態(tài)較為良好。（3）超濾膜技術(shù)使用方便，技術(shù)門檻較低，借助自動(dòng)化設(shè)備可以基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人工操作，極大地減少了物力、人力的投資，節(jié)約了成本。（4）超濾膜技術(shù)過(guò)濾效果好，性質(zhì)穩(wěn)定，超濾膜設(shè)施所采用的材料多為高分子材料，具有耐酸、耐堿、耐溫、抗水解等優(yōu)質(zhì)性能，在1400℃的高溫條件下也不發(fā)生分解，使用的pH 范圍也比傳統(tǒng)的設(shè)備更廣，在鹽堿地區(qū)也可以放心使用。（5）超濾膜技術(shù)應(yīng)用廣泛，具有多種使用途徑，除了對(duì)城市飲用水系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)濾以外，還可以對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行回收利用，減少其對(duì)于生態(tài)環(huán)境的污染[2]。在實(shí)際使用超濾膜技術(shù)的過(guò)程中，可以根據(jù)凈化對(duì)象的不同靈活選擇相應(yīng)的超濾膜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同污水的有效處理。

2.2 超濾膜水處理技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比

水處理是城市發(fā)展過(guò)程中必須關(guān)注和重視的問(wèn)題，是城市穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)。維持水環(huán)境是城市管理的組成部分，而水處理效果則直接影響到城市水環(huán)境的綜合質(zhì)量。傳統(tǒng)的水處理技術(shù)在技術(shù)體系層面存在一定的不足之處，且傳統(tǒng)水處理技術(shù)一般是在水資源上直接進(jìn)行處理，這種處理方式雖然能夠達(dá)到處理污水的效果和作用，但整個(gè)處理過(guò)程相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要是使用凈化器和水消毒劑直接在污水上進(jìn)行處理。從效果角度來(lái)看，傳統(tǒng)水處理技術(shù)可以有效去除掉水中的懸浮固體，并能夠凈化污水的部分氣味，之后再將處理過(guò)的污水通過(guò)管道輸送至沉淀池進(jìn)行沉淀。傳統(tǒng)水處理技術(shù)存在明顯的技術(shù)弊端，一方面是這種處理方式存在再次污染的可能性，難以一次性完成水資源凈化的目標(biāo)；另一方面則是凈水劑的使用無(wú)法從根本上解決水質(zhì)問(wèn)題。

伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展進(jìn)步，越來(lái)越多的新型水處理技術(shù)開(kāi)始在實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用，其中超濾膜技術(shù)則是最為常見(jiàn)、效果最為明顯的技術(shù)之一。超濾膜技術(shù)的使用能夠去除水中的雜質(zhì)和異味，且不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成任何的負(fù)面影響，能夠在完成水處理目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)水資源的有效清潔和安全使用。

3 環(huán)境工程水處理中的超濾膜技術(shù)應(yīng)用

3.1 超濾膜技術(shù)在居民飲用水的應(yīng)用

為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)水資源污染的現(xiàn)狀，保障城市居民的飲用水健康，解決國(guó)內(nèi)頻繁出現(xiàn)的水污染難題，需要合理使用科學(xué)技術(shù)手段，統(tǒng)籌規(guī)劃，對(duì)國(guó)內(nèi)的水域污染現(xiàn)狀進(jìn)行充分調(diào)研考察的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)解決方案。對(duì)待水體中出現(xiàn)的生物污染例如藻類、幼蟲(chóng)卵等采取特殊的解決手段進(jìn)行處理[3]。

超濾膜技術(shù)的廣泛應(yīng)用為緩解水源污染，凈化地區(qū)水域環(huán)境提出了新思路新方法。超濾膜技術(shù)不僅可以過(guò)濾掉水中的大分子雜質(zhì)，對(duì)于水域中存在的諸多微生物也有著顯著的清除效果，在具體的使用過(guò)程中，超濾膜技術(shù)會(huì)將水中的大分子顆粒物及微生物組分過(guò)濾形成凝膠，形成混凝狀沉淀，極大地提高飲用水的質(zhì)量。

3.2 短流程凈水處理技術(shù)

短流程凈水技術(shù)是近些年興起的一種依托超濾膜技術(shù)為核心的凈水技術(shù)，它將多個(gè)凈水環(huán)節(jié)整合起來(lái)統(tǒng)一進(jìn)行凈水操作，可以有效地節(jié)約人力物力的投入，現(xiàn)在這一項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)充分運(yùn)用到國(guó)內(nèi)外工程水的處理中。該項(xiàng)技術(shù)的使用門檻低，設(shè)施架構(gòu)較為簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍較廣，傳統(tǒng)的凈水廠經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的改造就可以使用該項(xiàng)技術(shù)，減少了新廠房的建設(shè)，極大地降低了凈水成本。但該項(xiàng)技術(shù)也存在一定的缺陷，在水源質(zhì)量較差的地區(qū)采用該項(xiàng)凈水技術(shù)容易導(dǎo)致膜運(yùn)行周期縮短，致使膜更新速度加快。因此不同地區(qū)在使用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)厮礌顩r對(duì)相關(guān)流程進(jìn)行調(diào)整，在具體運(yùn)用前要進(jìn)行可行性實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行評(píng)估，設(shè)施建設(shè)完成后也要及時(shí)對(duì)凈水效果進(jìn)行抽檢，確保城市居民的用水健康。

3.3 超濾膜技術(shù)在工業(yè)廢水凈化中的應(yīng)用

工業(yè)廢水作為城市污水的主要來(lái)源之一，其自身含有大量的污染物質(zhì)，若直接將工業(yè)廢水排放至自然水環(huán)境中，則勢(shì)必會(huì)造成大面積的水環(huán)境污染。但是，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)存在一定的弊端和不足之處，無(wú)法全面過(guò)濾工業(yè)廢水中的污染物質(zhì)，故選擇凈化效果更好的超濾膜技術(shù)也就成為了工業(yè)廢水凈化工作的主要發(fā)展趨勢(shì)。工業(yè)廢水的凈化相較生活用水的凈化來(lái)說(shuō)更為困難，但超濾膜技術(shù)在工業(yè)廢水的凈化中依然能夠取得不錯(cuò)的成效。和生活用水相比，工業(yè)廢水種類繁雜，不管是產(chǎn)生原因，廢水中所含的有害物質(zhì)種類，還是溶液的pH 都大不相同。在使用超濾膜技術(shù)進(jìn)行過(guò)濾時(shí)要對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行合理分類。按照其產(chǎn)生的原因進(jìn)行具體分析，然后開(kāi)展凈化工作。以電鍍行業(yè)的廢水處理為例，可以采用超濾膜技術(shù)和反滲透技術(shù)的配合來(lái)開(kāi)展凈化工作。對(duì)于含有較多分散油和浮油的廢水可以直接進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)于含有較多的乳化油的廢水要采用有針對(duì)性的措施進(jìn)行處理后，再進(jìn)行過(guò)濾操作[3]。

3.3.1 超濾膜技術(shù)在造紙廢水處理中的應(yīng)用

造紙行業(yè)每年產(chǎn)生的廢水非常之多，在對(duì)廢水進(jìn)行凈化處理過(guò)程中可以采用超濾膜技術(shù)對(duì)造紙廢水進(jìn)行濃縮。超濾膜技術(shù)在造紙廢水處理中的應(yīng)用有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，價(jià)格優(yōu)惠，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用成本和其他廢水處理措施相比成本較為低廉，所耗費(fèi)的人力也相對(duì)較少?？紤]到造紙廢水的產(chǎn)量較大，相關(guān)部門對(duì)于企業(yè)污水處理的要求較高，成本因素就成為了造紙企業(yè)在選擇污水處理技術(shù)時(shí)的主要依據(jù)，而超濾膜技術(shù)的低成本特性則正好吻合了造紙企業(yè)的實(shí)際需求。第二，可對(duì)副產(chǎn)品進(jìn)行回收利用，超濾膜技術(shù)過(guò)濾廢水時(shí)可以對(duì)造紙?jiān)瓭{進(jìn)行濃縮，用漂白粉處理過(guò)后可以二次使用沒(méi)減輕污染。由于造紙行業(yè)廢水產(chǎn)生的特殊性，在選取濾膜時(shí)要按照自身的需求進(jìn)行選取，選用的濾膜直接影響到廢水的凈化效果，例如PES200 膜，對(duì)待廢水的過(guò)濾效果可以達(dá)到98%甚至以上，而采用無(wú)機(jī)陶瓷膜的組合方法對(duì)廢水的過(guò)濾效果只有30%-48%。所以在選取濾膜時(shí)一定要根據(jù)實(shí)際用途慎重考慮[4]。

3.3.2 超濾膜技術(shù)在電鍍廢水回收中的應(yīng)用

電鍍行業(yè)的洗刷過(guò)程每年也會(huì)產(chǎn)生大量廢水，由于電鍍行業(yè)產(chǎn)生的廢水中含有較為大量的重金屬物質(zhì)，具有相當(dāng)?shù)幕厥赵倮脙r(jià)值，因此對(duì)電鍍廢水的二次利用勢(shì)在必行。現(xiàn)階段電鍍廢水的再利用一般通過(guò)超濾膜和反滲透技術(shù)相配合對(duì)廢水中的雜質(zhì)進(jìn)行一定的濃縮，其中反滲透單元是該項(xiàng)技術(shù)的核心要點(diǎn)，該單元通過(guò)壓力驅(qū)動(dòng)，讓水離子可以反向通過(guò)半透明而被重復(fù)利用。而超濾設(shè)備的使用是用來(lái)除去廢水中特定大小的顆粒、雜質(zhì)，細(xì)菌微生物、一些大分子有機(jī)物和水中不溶性膠體，從而降低反滲透單元的處理壓力，延長(zhǎng)設(shè)備的使用年限。這套技術(shù)設(shè)施構(gòu)建簡(jiǎn)單，使用方便，消耗的人力物力相對(duì)較少，是一套方便、快捷、成本低廉的廢水處理技術(shù)[5]。

3.4 海水等特殊水的凈化

海水作為地球上最大的水資源庫(kù)，近些年來(lái)為解決全球水資源短缺的問(wèn)題，人們開(kāi)始把目光放在海水資源的淡化上來(lái)。海水中含有各種無(wú)機(jī)鹽和微生物分子，且具有一定的腐蝕性，傳統(tǒng)的凈化方式或是由于凈化不徹底，或是由于投入成本過(guò)高都難以投入大范圍使用。

而超濾膜技術(shù)的大范圍應(yīng)用為海水凈化提供了新的轉(zhuǎn)機(jī)。相較其他海水凈化方式而言，超濾膜技術(shù)投入成本較低，凈化效果較好，極具性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，超濾膜技術(shù)所采用的新型材料能夠有效避免海水的腐蝕，通過(guò)和反滲透技術(shù)相結(jié)合，能夠有效實(shí)現(xiàn)海水淡化。但是從整體來(lái)看，無(wú)論是使用超濾膜技術(shù)還是傳統(tǒng)的海水凈化技術(shù)，海水凈化的成本始終高居不下，但超濾膜技術(shù)的出現(xiàn)無(wú)疑為海水凈化提供了全新的思路。

3.5 科學(xué)改良沿用含油廢水

對(duì)我國(guó)的廢水處理現(xiàn)狀進(jìn)行考察認(rèn)證之后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國(guó)的含油廢水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理后可以進(jìn)行二次使用，現(xiàn)階段一般采用的處理方法有漂浮、分散和乳化三類形式。前兩類含油廢水的處理相對(duì)比較簡(jiǎn)單，無(wú)論是簡(jiǎn)單的機(jī)械分離還是采用凝聚沉淀，或是使用活性炭吸附都可以將廢水的油含量降到最低。而乳化狀態(tài)的油脂處理起來(lái)就相對(duì)比較麻煩，乳化油當(dāng)中存在表面活性劑和發(fā)揮同樣效用的有機(jī)物，油分將透過(guò)微米級(jí)大小的離子形式分布在水中，采用傳統(tǒng)的物理手段或是簡(jiǎn)單的化學(xué)試劑都難以清除，而超濾膜技術(shù)則可以有效處理這類廢水，超濾技術(shù)采用的半透膜只允許水分子通過(guò)，可以有效地分離乳化狀態(tài)的油分子，達(dá)到凈化含油廢水的目的。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，超濾膜技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活的諸多方面都發(fā)揮了不可或缺的作用，對(duì)保障城市飲用水健康，凈化各類工業(yè)廢水都有著重要意義。但在具體使用過(guò)程中也應(yīng)該根據(jù)具體需求進(jìn)行調(diào)整，避免因?yàn)V膜吸附、沉淀等作用造成超濾膜的過(guò)度消耗，增加使用成本。在進(jìn)行膜類型選擇時(shí)也要根據(jù)需求為導(dǎo)向，選擇合適的膜。在使用過(guò)程中要使用配套的驅(qū)動(dòng)設(shè)施進(jìn)行操作，避免因?yàn)樗鲏毫^(guò)大而對(duì)膜造成損傷。同時(shí)對(duì)于操作者也應(yīng)該進(jìn)行一定的技術(shù)培訓(xùn)，在實(shí)踐中不斷地進(jìn)行技術(shù)探索，加強(qiáng)該項(xiàng)技術(shù)與反滲透等技術(shù)的配合程度，滿足生態(tài)環(huán)境的需要，提高人們的生活質(zhì)量，為國(guó)家生態(tài)環(huán)境的治理作出一定貢獻(xiàn)。