环境工程水处理中超滤膜技术的应用探讨

董向前

（山西水利职业技术学院 山西运城 044004）

引言

上世纪末，我国一般采用添加净化剂、消毒液等方法对地下流域水源进行杀菌消毒，然后通过添加化学反应的沉淀杂质，对水中的微小粒子进行处理，这种传统的水处理方式步骤繁杂，且容易造成化学试剂残留，直接影响着饮用水的质量标准，难以满足现代社会的发展需求。进入新世纪以来，随着膜技术的不断发展，超滤膜技术开始在城市供水系统中大展身手。超滤膜技术使用的超滤膜是一种人工透膜，可以将地下水源中的胶体杂质和悬浮颗粒进行过滤，从而达到净化水的作用，现在我国很多地区通过使用超滤膜技术满足了地区饮用水净化的需要，满足了人们对水资源的要求。

1 超滤膜水处理技术简述

超滤膜是一种人工透膜，它具有半透膜的性质，运用微孔原理，单方向允许水分子通过，阻隔水中的溶质通过膜，从而实现过滤水的目的，可以有效地将水中的杂质和颗粒物分离出来，从而保障饮用水的安全。和传统的过滤法进行比较优点十分显著，传统的过滤只能将较大的颗粒杂质过滤掉，对于溶于水的小微颗粒难以过滤干净，会对城市自来水的后续使用产生一定的影响，影响饮用者的身体健康。传统的过滤方式一般需要独立建立过滤池对饮用水进行处理，而超滤膜技术的使用极大地降低了对于场地的消耗。超滤膜技术的使用对新时期保障城市饮用水健康有着重要意义，完全可以满足人们对于饮用水的需求。

现阶段中国部分地区生态环境遭受较为严重的破坏，水域的污染状况也较为严峻，许多城市地区的地下水资源也出现了不同程度的污染。而传统的饮用水处理方式所使用的杀菌剂、消毒剂难免会对水源进行二次污染，传统的净水方式亟待改变。而科学技术的不断发展，超滤膜技术的大范围使用实践，超滤膜技术现在已经形成一套完整的技术体系，在城市水处理过程中已经逐渐取代传统净水技术，不仅保护了城市居民的用水健康，也极大地减少了对于生态环境的破坏。

超滤膜技术由于安全、无毒、环保的特点正在被越来越多的人接受，这也是我国大力推广用科学技术解决生态难题的优秀实践案例。同时，超滤膜技术还可以应用于海水淡化和污水处理等方面[1]。

2 超滤膜技术特点及对比分析

2.1 特点

超滤膜技术具有非常多的优秀特性，其关键特性主要表现在以下几个方面：（1）安全可靠，和传统的过滤技术相比，超滤膜技术更加安全可靠，应用范围更广。（2）超滤膜技术造成的化学污染较少，超滤膜技术几乎不使用化学试剂，不会造成二次污染，对生态较为良好。（3）超滤膜技术使用方便，技术门槛较低，借助自动化设备可以基本实现无人工操作，极大地减少了物力、人力的投资，节约了成本。（4）超滤膜技术过滤效果好，性质稳定，超滤膜设施所采用的材料多为高分子材料，具有耐酸、耐碱、耐温、抗水解等优质性能，在1400℃的高温条件下也不发生分解，使用的pH 范围也比传统的设备更广，在盐碱地区也可以放心使用。（5）超滤膜技术应用广泛，具有多种使用途径，除了对城市饮用水系统进行过滤以外，还可以对工业废水进行回收利用，减少其对于生态环境的污染[2]。在实际使用超滤膜技术的过程中，可以根据净化对象的不同灵活选择相应的超滤膜，从而实现对不同污水的有效处理。

2.2 超滤膜水处理技术与传统技术的对比

水处理是城市发展过程中必须关注和重视的问题，是城市稳定运行和发展的基础性环节。维持水环境是城市管理的组成部分，而水处理效果则直接影响到城市水环境的综合质量。传统的水处理技术在技术体系层面存在一定的不足之处，且传统水处理技术一般是在水资源上直接进行处理，这种处理方式虽然能够达到处理污水的效果和作用，但整个处理过程相对较为简单，主要是使用净化器和水消毒剂直接在污水上进行处理。从效果角度来看，传统水处理技术可以有效去除掉水中的悬浮固体，并能够净化污水的部分气味，之后再将处理过的污水通过管道输送至沉淀池进行沉淀。传统水处理技术存在明显的技术弊端，一方面是这种处理方式存在再次污染的可能性，难以一次性完成水资源净化的目标；另一方面则是净水剂的使用无法从根本上解决水质问题。

伴随着现代科学技术水平的不断发展进步，越来越多的新型水处理技术开始在实践中得到广泛应用，其中超滤膜技术则是最为常见、效果最为明显的技术之一。超滤膜技术的使用能够去除水中的杂质和异味，且不会对水质造成任何的负面影响，能够在完成水处理目标的基础上，实现水资源的有效清洁和安全使用。

3 环境工程水处理中的超滤膜技术应用

3.1 超滤膜技术在居民饮用水的应用

为了应对现阶段我国水资源污染的现状，保障城市居民的饮用水健康，解决国内频繁出现的水污染难题，需要合理使用科学技术手段，统筹规划，对国内的水域污染现状进行充分调研考察的基础上设计解决方案。对待水体中出现的生物污染例如藻类、幼虫卵等采取特殊的解决手段进行处理[3]。

超滤膜技术的广泛应用为缓解水源污染，净化地区水域环境提出了新思路新方法。超滤膜技术不仅可以过滤掉水中的大分子杂质，对于水域中存在的诸多微生物也有着显著的清除效果，在具体的使用过程中，超滤膜技术会将水中的大分子颗粒物及微生物组分过滤形成凝胶，形成混凝状沉淀，极大地提高饮用水的质量。

3.2 短流程净水处理技术

短流程净水技术是近些年兴起的一种依托超滤膜技术为核心的净水技术，它将多个净水环节整合起来统一进行净水操作，可以有效地节约人力物力的投入，现在这一项技术已经充分运用到国内外工程水的处理中。该项技术的使用门槛低，设施架构较为简单，应用范围较广，传统的净水厂经过简单的改造就可以使用该项技术，减少了新厂房的建设，极大地降低了净水成本。但该项技术也存在一定的缺陷，在水源质量较差的地区采用该项净水技术容易导致膜运行周期缩短，致使膜更新速度加快。因此不同地区在使用该项技术时要根据当地水源状况对相关流程进行调整，在具体运用前要进行可行性实验，对实际效果进行评估，设施建设完成后也要及时对净水效果进行抽检，确保城市居民的用水健康。

3.3 超滤膜技术在工业废水净化中的应用

工业废水作为城市污水的主要来源之一，其自身含有大量的污染物质，若直接将工业废水排放至自然水环境中，则势必会造成大面积的水环境污染。但是，传统的污水处理技术存在一定的弊端和不足之处，无法全面过滤工业废水中的污染物质，故选择净化效果更好的超滤膜技术也就成为了工业废水净化工作的主要发展趋势。工业废水的净化相较生活用水的净化来说更为困难，但超滤膜技术在工业废水的净化中依然能够取得不错的成效。和生活用水相比，工业废水种类繁杂，不管是产生原因，废水中所含的有害物质种类，还是溶液的pH 都大不相同。在使用超滤膜技术进行过滤时要对工业废水进行合理分类。按照其产生的原因进行具体分析，然后开展净化工作。以电镀行业的废水处理为例，可以采用超滤膜技术和反渗透技术的配合来开展净化工作。对于含有较多分散油和浮油的废水可以直接进行过滤，对于含有较多的乳化油的废水要采用有针对性的措施进行处理后，再进行过滤操作[3]。

3.3.1 超滤膜技术在造纸废水处理中的应用

造纸行业每年产生的废水非常之多，在对废水进行净化处理过程中可以采用超滤膜技术对造纸废水进行浓缩。超滤膜技术在造纸废水处理中的应用有以下优点：

第一，价格优惠，超滤膜技术的应用成本和其他废水处理措施相比成本较为低廉，所耗费的人力也相对较少。考虑到造纸废水的产量较大，相关部门对于企业污水处理的要求较高，成本因素就成为了造纸企业在选择污水处理技术时的主要依据，而超滤膜技术的低成本特性则正好吻合了造纸企业的实际需求。第二，可对副产品进行回收利用，超滤膜技术过滤废水时可以对造纸原浆进行浓缩，用漂白粉处理过后可以二次使用没减轻污染。由于造纸行业废水产生的特殊性，在选取滤膜时要按照自身的需求进行选取，选用的滤膜直接影响到废水的净化效果，例如PES200 膜，对待废水的过滤效果可以达到98%甚至以上，而采用无机陶瓷膜的组合方法对废水的过滤效果只有30%-48%。所以在选取滤膜时一定要根据实际用途慎重考虑[4]。

3.3.2 超滤膜技术在电镀废水回收中的应用

电镀行业的洗刷过程每年也会产生大量废水，由于电镀行业产生的废水中含有较为大量的重金属物质，具有相当的回收再利用价值，因此对电镀废水的二次利用势在必行。现阶段电镀废水的再利用一般通过超滤膜和反渗透技术相配合对废水中的杂质进行一定的浓缩，其中反渗透单元是该项技术的核心要点，该单元通过压力驱动，让水离子可以反向通过半透明而被重复利用。而超滤设备的使用是用来除去废水中特定大小的颗粒、杂质，细菌微生物、一些大分子有机物和水中不溶性胶体，从而降低反渗透单元的处理压力，延长设备的使用年限。这套技术设施构建简单，使用方便，消耗的人力物力相对较少，是一套方便、快捷、成本低廉的废水处理技术[5]。

3.4 海水等特殊水的净化

海水作为地球上最大的水资源库，近些年来为解决全球水资源短缺的问题，人们开始把目光放在海水资源的淡化上来。海水中含有各种无机盐和微生物分子，且具有一定的腐蚀性，传统的净化方式或是由于净化不彻底，或是由于投入成本过高都难以投入大范围使用。

而超滤膜技术的大范围应用为海水净化提供了新的转机。相较其他海水净化方式而言，超滤膜技术投入成本较低，净化效果较好，极具性价比优势，超滤膜技术所采用的新型材料能够有效避免海水的腐蚀，通过和反渗透技术相结合，能够有效实现海水淡化。但是从整体来看，无论是使用超滤膜技术还是传统的海水净化技术，海水净化的成本始终高居不下，但超滤膜技术的出现无疑为海水净化提供了全新的思路。

3.5 科学改良沿用含油废水

对我国的废水处理现状进行考察认证之后发现，现阶段我国的含油废水经过简单处理后可以进行二次使用，现阶段一般采用的处理方法有漂浮、分散和乳化三类形式。前两类含油废水的处理相对比较简单，无论是简单的机械分离还是采用凝聚沉淀，或是使用活性炭吸附都可以将废水的油含量降到最低。而乳化状态的油脂处理起来就相对比较麻烦，乳化油当中存在表面活性剂和发挥同样效用的有机物，油分将透过微米级大小的离子形式分布在水中，采用传统的物理手段或是简单的化学试剂都难以清除，而超滤膜技术则可以有效处理这类废水，超滤技术采用的半透膜只允许水分子通过，可以有效地分离乳化状态的油分子，达到净化含油废水的目的。

结语

综上所述，超滤膜技术在现实生活的诸多方面都发挥了不可或缺的作用，对保障城市饮用水健康，净化各类工业废水都有着重要意义。但在具体使用过程中也应该根据具体需求进行调整，避免因滤膜吸附、沉淀等作用造成超滤膜的过度消耗，增加使用成本。在进行膜类型选择时也要根据需求为导向，选择合适的膜。在使用过程中要使用配套的驱动设施进行操作，避免因为水流压力过大而对膜造成损伤。同时对于操作者也应该进行一定的技术培训，在实践中不断地进行技术探索，加强该项技术与反渗透等技术的配合程度，满足生态环境的需要，提高人们的生活质量，为国家生态环境的治理作出一定贡献。