超滤膜技术在环境工程水处理中的应用骆伙仁

超滤膜技术在环境工程水处理中的应用骆伙仁

骆伙仁

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摘要：随着如今工业的发展和人口数量的增多，水污染程度也在不断增加，被污染的水体如果直接进入环境中就会带来各种严重的污染问题，如水资源、大气、土壤污染问题，日益紧张的水资液也给人类的生存敲响了警钟，此时水处理就显得格外重要。随着技术不断成熟超滤膜技术在环境工程水处理中的应用也越来越广泛。

关键词：

引言

在环境工程中，用于水处理的技术根多，例如生物法、溶胶一凝胶法、混沉淀法等等，每种方法都有各自的应用优势，实际工程中对于不同要求的水质常将承戴不同技术的构筑物组合起来，以达到出水水质目标。

超滤膜技术是最近几十年间才发展起来的新型水处理技术，与传统水处理技术相比，超滤膜技术在水处理过程中的优势在于效率高、能耗低、处理水量大等，随着技术的不断成熟，超滤膜技术不仅在工业污水处理中得到了成熟的应用，而且在城市饮用水净化领域也逐渐体现出较为广阔的应用前景。

超滤膜过滤原理图

一、超滤膜技术及特点

1.超滤膜技术原理

超滤膜技术是一种膜透过分离技术，其滤过能力介于纳滤和微滤之间，其工作原理是：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，因此要想实现超滤作用就得对溶剂施加更大的压力，与此同时在膜的表面形成的物质也展现出一定的化学特性，对于一些污染物也具有截留和分解的作用，从而实现水的净化。

随着大分子物质不断高集在膜表面滤过的速度不断降低，出现“浓度极化”的现象，为使超滤能够持续有效地进行，实际工作中常使用搅排式超滤装置来消除”浓度极化”的现象。

2.超滤膜技术的特点

相对于其他水处理技术而言，超滤膜技术具有很多无可比拟的优势：

第一，超滤膜化学稳定性高，可耐高温、耐酸、耐碱，因此对进水水质要求不高，通用性强；

第二，超滤膜技术原理简单，容易实现自动化运转，节约劳动力，且操作简便、易于维护，运行安全稳定；

第三，超滤膜技术属于物理方法，在水处理过程中并不需加任何化学药剂，因此可有效的防止水体的出现二次污染的情况；

第四，超滤膜技术效率高，处理水量大，尤其是对污染较小的城市饮用水处理，展现出极高的作效率；

二、超滤膜技术在环境工程水处理中的应用

1.城市饮用水净化

随看社会的发展，人们对饮用水安全要求越来越高，但与此同时我国城市用水源地的污染也日益严重，直接取水的水质越来越无法满足饮用水的标准，因此必需要对城市饮用水进行净化。

城市饮用水主要来源于地下水和地面水两种，两种水源的污染机理不同，饮用水的来源主要但据地下水和地面水两种，两种水源的污染机理不同，但污染物都主要为无性生物、细菌，真菌、病毒、悬浮物等。

传统的饮用水净化方法可实现对微生物和菌类的灭活净化，以及对微米级悬浮物颗粒的净化，而超滤膜技术在此基础上还可实现对纳米级颗粒的有效去除，因此出水水质更高，对城市居民饮水健康具有重要意义。

2.海水淡化

不可再生资源，地球上可供人类饮用的淡水资源日益枯竭，水资源短缺已经成为当代人类面临的最紧迫问题之一。海水淡化被认为是解决饮用水危机的有效途径，目前在世界范围内研究较多的海水谈化技术是电渗析技术，虽然电滲析被认为是可以使海水淡化的有效方法，但其运行成本高昂且回收率低，随着技术的发展，超滤膜技术开始被用于反透海水淡化中，其优异的分离性能和物化性能使得海水淡化的效率进一步提升，同时将耗能大幅降低。

3.电镀废水的处理

电工业产生的废水量巨大，而且含有大量的六价铬、铜、镍等重金属，危害性极强，可生化性极低，实际工作中常采用铁氧化法电解法等等，但铁氧化法会产生大量的污泥，这些污泥还需进一步处理：电解法虽然可以很好地处理电废水，但运行成本较高，不适合大范围推广。而将超滤购技术和反渗透技术联合使用被认为是电废水处理的有效方法，其利用两种膜技术能够使电镀废水中大部分的重金属、有机碳和硝酸盐被去除，并且超滤膜的使用也降低了渗透膜的污染，提高使用寿命。

4.含油废水的处理

含油废水的主要来源包括原油泄漏、屠宰场废水以及生活废水等，其主要成分是浮油、分散油、乳化油和重油等，常用的含油废水处理装置是隔油池，但其对乳化油却无法处理，因此常采用气浮法进行轴助处理。由于乳化油分子一般较大，因此可采用超滤膜技术使含油废水在加压的条件下通过超滤膜，乳化油及其他大分子污染物就会被截留下来，去除效率较高。

5.城市污水回用

城市污水回用是缓解城市用水压力的重要措施，将城市生活污水经过处理达到回用标准后将其用于城市绿化用水以及城市中水系统。使用超滤膜技术可快速将城市污水处理达标，由于城市污水一股可生化性较好，在实际工作中，为了提高出水水质，常将周期循环活性污泥法(CASS)与超滤膜技术同时使用。在水力作用时间为12小时的条件下，该法COD去除率达到86%以上.氨氮的去除率达到90%以上，出水的pH值范围为7.25-7.89，达到了城市水回用标准。

6.食品工业废水回收超滤膜技术除了可以提高出水水质外，还能将大量的有用固态物质浓缩回收，最典型的应用就是在食品工业领域。食品工业产生的废水中含有大量的脂肪、蛋白质、淀粉、酵母等，这些物质如果排放到外界环境中不但会造成环境的污染，而且还会造成大量的浪费，因此采用超滤模技术将废水中的有用成分截留下来，同时水中的BOD和COD等也从水中被分离出来，将分离出的周态物质经过提取回收，可为企业带来较大的经济效益。

三、超滤膜技术在实际应用中存在的问题

超滤膜技术在实际水处理应用中容易造成超滤膜的污染，若超滤膜受到污染，会造成过滤的水量减少，令消耗的能源增加，导致水处理的成本增加。且超滤膜的清洗工作过程较为复杂，在清洗过程中需要特定的化学药物进行处理，会对水源造成二次污染。因此，对于超滤膜技术的维护工作要做好准备，保证超滤膜的完好性与可用性。另外，超滤膜技术的应用需要足够的动力能源的支持，所以在进行水处理过程中，与传统的处理技术相比，会有动力能源方面的损耗，会加大水处理工厂的处理成本，而降低处理过程中的能源损耗现在也是一大难题，尽量选择性能较好的设备也是重中之重。

针对不同地区的不同水质问题，超滤膜水处理技术能够根据水质的不同进行技术上的调整，做到良好的适应性，但是这一方案只适合于经济发展较发达的地区，因为进行超滤膜水处理技术的组合，需要大量资金的支持，不同的组合处理技术所需的资金不同，其中在水源受到污染的地区，水处理的难度加大，需要增加水源处理的工序，去除水中的有害物质，这就需要在原有的超滤膜技术之上增添新的处理装置，不仅需要大量的资金，还会扩大所占的土地资源，增加水处理的成本，所以只能适应于发达的地区。

四、超滤膜技术应用中存在的问题所采取的措施

首先针对超滤膜容易收到污染的问题，因为超滤膜受到污染之后，水的过滤效率降低，而清洗超滤膜需用到化学物质，极易产生二次污染，无法保证处理后的水的品质。因此需要研究出新的超滤膜，相比较原有的超滤膜，新的超滤膜应有抗污染性强，易清洗，过滤效率高的优点，且能够长时间使用。这样可以减少在超滤膜维护上的投入。

另外，针对超滤膜的清洗技术也要进行提升，并且提前做好清洗的准备，在问题发生时，第一时间找到问题发生处，进行合理的处理。因为不同地区中水质的不同，需要采用合理的水处理方案，完善超滤膜水处理技术与其他处理方案的结合，创新出多种适宜各种水源处理的技术，降低水处理的成本，提高饮用水的品质。

其中超滤膜技术与活性炭处理工艺相结合能够有效的提高超滤膜的过滤效果，降低水中有机物的含量。另外一种混凝剂与超滤膜技术的组合对于水中有机物的清除有着非常明显的效果，能够对水中存在的任意一种类型的有机物质进行清除过滤。从以上的例子可以看出，不同的处理工艺与超滤膜技术结合都能产生独特的处理效果，因此，要努力研究出新的处理组合，针对不同的水质问题都能有解决方案。

结束语

超滤膜技术是环境工程水处理的一项重要技术，其在城市污水处理和各种工业废水处理以及有用物质回收等方面都具有极为广阔的应用前景。目前，超滤膜技术的研究方向一个是发明更高效的超滤装置，另一个是根据进水水质特点与其他水处理技术相结合，提高出水质量。关于工业废水处理和纯水处理方面的问题，期待以后能探讨出最满意的水处理解决方案。

参考文献：

[1]李志国.浅谈超滤膜技术在环境工程水处理中的应用[J].科技创新与应用，2011.

[2]赵雪莲.超滤膜技术在自来水处理中的研究与应用进展[J].北京水务，2011.

[3]谷晓静.超滤膜技术在环保工程水处理中的应用分析[J].中国化工贸易，2013.