浅析超滤膜技术在水污染处理中的相关运用

张 莉，吴春瑞

（1.武汉市汉阳区生态环境监测站，湖北 武汉 430050；2.武汉市洪山区生态环境事务服务站，湖北 武汉 430070）

引言

根据国家统计局数据显示，2021年工业废水的排放总量为758.5亿吨，2021年城市污水排放已经达到571.4亿立方米。虽然近几年我国污水处理能力得到迅速提升，2021年全国城市污水处理能力达2.02亿立方米/日，累计处理污水量584.6亿立方米，城市和县域污水处理厂数量也达到4 706座。但是面对来源广泛、成分复杂的废水，也容易出现处理水质不达标的情况，所以将超滤膜技术应用于水处理工作中，可以有效截留污水中的颗粒物和矿物质，并通过对污水施加压力进行过滤和净化，可以取得较好的水污染处理效果，从而使水生态环境也得到了有效地保护[1]。

1 超滤膜技术基本概述

1.1 技术原理

超滤膜技术实际是一种建立在分离技术上的水处理技术。在溶液通过一种半透膜的时候，在压力的作用下，溶剂和溶质中的小分子物质可通过滤膜到达膜的另一侧，而溶质中的大分子物质和胶体则由于无法通过滤膜孔洞而被拦截下来，随着溶液不断流过，膜上被拦截的物质也越来越多，再加上超滤膜的微孔具有有机筛分和吸附性强的特点，在实际运用中可以对溶液中存在的细菌、杂质、微生物等进行有效地分离，而且可以保存无机盐和水，以取得较好的水质净化效果。

1.2 优势特征

1.2.1 保证水资源的质量

由于超滤膜的孔隙非常小，因此在压力下，污水可以与滤网进行紧密的接触，进而将大量的杂质和颗粒物有效隔离，使污水得到净化处理。同时，溶液中的无机盐和微小物质也能够顺着水得到有效过滤，整个过程也不容易出现堵塞的情况，极大地保障了出水质量。

1.2.2 出水中的微生物有较好的安全性

在污水处理过程中，运用超滤膜技术可以有效截留水中的微生物，而且经过消毒处理后的污水，其质量与安全也可以得到保障[2]。

1.2.3 适应性非常强

由于超滤膜技术是典型的物理分离过程，因此实际作业并不需要使用化学试剂和添加剂。同时，超滤膜技术可以在分子级内分离物质，具有普通滤材不能取代的性能。此外，该项技术的处理规模可以视情况而定，并支持连续实施和间歇实施，整个过程可以实现自动化。

1.3 常用类型

1.3.1 双膜净水处理技术

双膜净水处理技术作为污水处理中常用的一种超滤膜技术，其实际作业会利用双层滤膜对污水进行净化处理，并解决水域存在的水硬度较大问题。目前，该项技术在水质盐分含量较高的沿海地区的污水处理中应用较多，相较于其他净水技术，该项技术最大的优点就是结合了超滤和反渗透技术，可以高效地完成污水净化处理，并为相关区域提供优质的水资源。

1.3.2 超滤净水处理技术

采用该项技术对污水进行处理，对水材料的来源要求较为严格，并且在确定水源中包含有机质后，可以采用该技术对原水进行整体性净化。比如一些自来水公司的原水含有一定的藻类植物，这时候就可以借助超滤净化处理技术，使这些藻类植物得到有效地净化处理[3]。该项技术在具有运行过程中可以减少设施的占用面积，整个操作流程也会得到简化，使自来水公司的运作效率得到极大地提高，其水质也能够达到实际的使用标准要求。

1.3.3 短流程净水处理技术

在污水处理中，还会围绕超滤开展短流程净水处理工作。在实际运用中，由于会融合多种处理工艺，且对原水品质要求比较高，因此要注意对具体情况进行了解与分析，然后根据所掌握的情况对净水工艺进行优化调整，使超滤膜技术的应用优势得到充分发挥，以防止污水净化效果差、发生二次污染等问题。

2 超滤膜技术在水污染治理中的运用

2.1 日常水污染处理

2.1.1 饮用水净化处理

由于对饮水资源保护不到位，导致水体中出现大量有毒有害物质，在降低水体质量的同时，也对人体健康构成了极大地威胁。在应用传统纯净水分离与提取技术处理水体中的有毒有害物质时，容易出现工作效率低、水体净化效果不理想的情况。所以可以应用超滤膜技术，有效截留水体中的有毒有害物质，使排出的水体质量得到明显升高，从而满足人们对饮用水的质量要求[4]。

2.1.2 生活油脂废水的净化处理

人们在开展生产生活活动时，会将产生的废弃物直接排入到水源中，这是引发水体污染的主要原因之一，特别是油脂废水进入到自然水体后，会对饮用水安全构成严重威胁。在处理这类废水时，采用传统的物理过滤方式，不能达到预期的目标。而将超滤膜技术应用于生活油脂废水处理中，可以将污水中的油性分子挡在膜的一侧，从而解决了传统污水分离系统不能处置油脂废水的局限，使污水中氧化物的处理效果得到显著提升，推动了污水处理技术得到进一步发展。

2.2 海水污染处理

我国幅员十分辽阔，水资源分布也较为广泛，再加上近几年海上经济不断发展，海水污染问题也引起社会的广泛关注。在处理海水污染时，虽然采用传统方法可以取得一定效果，但是在处理较为复杂的海水污染时，不能保证污水处理质量。所以应用超滤膜技术处理这类废水，能够很好地解决海水污染物质不易分离的问题，尤其是在分离大量海水中的无机盐时，虽然采用电渗技术可以实现海水一次性淡化处理，但是整个过程的能耗非常大，超滤膜技术有具很好的分离优势，可以大大提高海水淡化的效率，并且处理过程的能源消耗也会得到明显地降低[5]。

2.3 工业污水处理

2.3.1 食品加工废水处理

食品加工过程中会排放大量生产废水，运用传统水处理技术进行处理，无法达到彻底去除废水中污染物的目的。使用超滤膜技术可以提高食品加工废水的净化处理效果，而且处理成本也会降低，后续的废水排放也不会对自然水体造成污染和更大的影响。

2.3.2 造纸废水处理

造纸企业的生产需要经历多个工艺环节，所排放废水中含有的污染物质种类也非常多，直接排放会对周围水体造成极大地污染。使用超滤膜技术对其进行处理可以降低废水中有害物质的含量，甚至还可以反复进行超滤净化处理，使净化处理后的废水水质得到提升。

2.3.3 电镀废水处理

现代工业事业的不断发展，使工业废水排放量也急剧增加。而电镀生产废水中含有许多金属离子，因而实际净化处理难度也会更大，并且人体接触这些污染物以后，也容易对身体健康和生命安全造成影响[6]。应用超滤膜技术处理电镀废水，可以借助超滤膜表面的化学性质，有效吸附电镀废水中的金属杂质，在提高电镀废水处理效率的同时，减少废水处理原材料的消耗量。

2.3.4 制革废水处理

制革废水中含有大量浓度较高的有机物，比如COD就来源于皮革处理过程中的毛发、皮屑等，并且废水中还含有一些硫化物和氨氮，这些物质会对水体环境造成极大地破坏。在使用超滤膜技术处理该类工业污水时，可以先借助移动床生物膜反应器工艺，有效地降解废水中的有机、无机污染物，再将纤维素和生物膜载体有效结合，在提高生物降解效率的基础上，提高废水净化处理效果。

2.4 城市污水的回用处理

为了有效地缓解城市中水资源匮乏的问题，需要采用有效的技术手段对城市污水进行处理，使其能够达到回用标准。在城市污水净化处理过程中，相关工作人员应注重对超滤膜技术的运用，该技术可以分离和去除污水中的有害物质以及其他不利于人体健康的物质，在达到污水排放标准要求的同时，实现自来水厂二次净化的目的。比如在处理城市污水时，将CASS和超滤膜技术进行有效结合，先对城市的生活污水进行净化试验，在保证水力停滞时间为12 h时，出水中的CODCr可以维持在30 mg/L范围内[7]。超滤膜技术对污水中杂质的去除率可以提高到90%以上，出水浊度和pH值分别控制在0.5 NTU、7.26～7.89以内。由于净化处理后的污水达到了相关领域的用水标准，因此可以将净化处理后的水用于城市建设中，从而缓解水资源短缺的问题。

3 超滤膜技术应用于水污染处理时存在的问题

现阶段，超滤膜技术在水污染处理中运用，还存在一些问题急需解决。

3.1 进水水量不足

在正常情况下，进水水量可以满足超滤膜技术的要求，而在出现进水水量不足的问题时，正常作业就会遭受到影响。对于引发这一问题的原因进行深入分析，可能与超滤膜系统的预处理出现堵塞或水泵压力不足有关，所以工作人员需要结合实际采取应对措施进行处理，使超滤膜系统可以正常开展污水净化处理工作。

3.2 产水量下降

产水量下降是超滤膜技术处理水污染时最常见的问题，对引发这一情况的原因进行剖析可知，主要与温度、流速、进水质量等密切相关。另外，当超滤膜内部出现过多杂质时，也容易引发膜元件孔径堵塞问题，所以需要采取相应措施进行优化处理[8]。

3.3 产水质量不达标

引发产水质量不达标的原因有很多，比如膜元件遭受污染、进水质量较差等。这里以膜元件被污染为例进行分析，由于进水通常会含有一定的杂质，在利用超滤膜开展净化处理工作时，容易将较小的杂质吸附到孔径当中，使产水中含有一定的杂质，所以在后续作业时需要及时清洗或更换膜元件，以确保出水质量可以达标。

3.4 跨膜压差过高

超滤膜受到污染后，很容易出现跨膜压差过高的问题。同时，进水温度过低也容易引发这种情况，所以污水处理人员需要根据实际情况，对相关技术参数进行优化调整，使之能够满足实际工作要求。

4 在水污染处理中优化超滤膜技术的措施

4.1 做好超滤膜的清洗工作

在使用超滤膜技术处理水污染时，由于涉及到的水污染来源及成分非常复杂，无形中也加大了水污染净化处理的难度，并且超滤膜经过长时间使用和运行，也会出现膜污染问题，因此，需要及时对超滤膜进行清洗。在整个过程中，要加强对不同性质的污染水净化处理技术的研究与分析，并对超滤膜污染现象进行具体地分析，采用适宜的清洗方式对超滤膜进行处理，而且还要检测清洗水的水质，防止污染问题变得更加严重。

4.2 有效控制膜污染

由于超滤膜的使用极容易受到水质的影响，因此要避免出现超滤膜堵塞和吸附污染情况，所以应加强对膜污染的控制。工作人员可以对超滤膜的性质进行优化改良，并通过选择容易分离杂质的耐污染材料，减少使用过程超滤膜受污染的几率，后续对其进行清洗恢复也会更加简单。同时，在过滤前可以使用一些化学药剂或物理活性炭改善水质，实现对污水的预处理，从而减缓膜污染的进程[9]。另外，还可以通过超声波、臭氧等手段清洗超滤膜，操作中除了要去除表面存在的污垢外，还要去除膜孔径内的杂质，尽快恢复膜通量。

4.3 改进超滤膜技术

随着社会经济和工业事业的不断发展，所排放的污水种类及成分也会越来越复杂，从而加大了污染处理工作的难度。采用超滤膜技术处理污水，虽然可以取得一定的效果，但是无法保证处理后的污水可以达到回用标准。因此采取有效措施优化并完善超滤膜的技术性能，使其在处理一些浓度较高和成分复杂的污水时，依然能够表现出净化效果好、操作简单便捷、投入成本较少和不容易引发二次污染的优势。在实践中，可以将超滤膜技术与其他污水处理技术有效结合，比如预处理工艺+超滤膜技术，在处理污水时可以先利用粉末活性炭对部分分子进行吸附处理，再通过合理调配使用剂量，使活性炭与超滤膜之间形成良好的互补关系，最终达到有效调节水浊度和对水致突变活性进行抑制的效果。

4.4 注重膜元件的研发

由于超滤膜技术应用于水污染处理中时会导致水资源二次污染，使水体质量急剧下降，所以应先利用化学试剂对其进行处理，这样不仅操作过程十分繁琐，而且容易产生污染问题。加强对膜元件的研发可以从制作材料和结构设计角度入手，使膜的过滤能力、抗氧化性和抗污染能力得到有效提升。比如对于水中的可溶性有机污染物，通过开发以超滤技术为核心的组合处理工艺，使超滤膜净水技术的处理效果得到提高；采用不同工艺开发新型耐热耐寒膜品种，减少膜系统因温度变化幅度过大而产生的不良影响。同时技术人员还要深入研究不同膜对不同污染物的敏感性，然后采用新型膜材料，使其在污水处理中发挥更好的净化作用；通过对现有膜组件生产工艺进行优化改进，使膜系统的配置技术和操作条件得到改善，最终有效提升污水处理工作的效率和质量[10]。

5 结语

随着人们对生态环境建设工作的日益关注，水污染处理也引起了相关人员的高度重视，这主要是因为工业事业的不断发展，使污水排放量急剧增加，如果不能对其进行有效处置，就会对水资源和生态环境造成极大影响。在实际处理水污染的过程中，利用超滤膜技术，不仅可以实现对水污染处理工作的创新升级，而且污水处理效率和净化效果也能得到提升，并要结合水污染处理实际情况及要求，将常用的污水处理技术与超滤膜技术进行有效地结合，使超滤膜技术的应用优势充分凸显出来，最终使处理后的水质达标。