超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用

張晴 潘寶

【摘? 要】城市的水處理是環(huán)境工程的重要內(nèi)容之一。目前，在水處理中應(yīng)用較廣的是超濾膜技術(shù)。采用該技術(shù)能有效過濾水體中的懸浮顆粒、膠體物質(zhì)以及一些藻類、細(xì)菌、病毒等，從而起到凈化水質(zhì)的作用。該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢為能效低、效率高、處理范圍大等，被廣泛應(yīng)用于各種污水的處理中。

【關(guān)鍵詞】環(huán)境工程;超濾膜技術(shù);生態(tài)環(huán)境;污水

引言

超濾膜技術(shù)是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離或者濃縮的膜透過分離技術(shù)，介于微濾和納濾之間。超濾膜是懸浮顆粒及膠體物質(zhì)的有效屏障，同時超濾膜也可以實現(xiàn)對“兩蟲、藻類、細(xì)菌、病毒和水生生物的有效去除，從而達(dá)到溶液的凈化、分離與濃縮的目的。與傳統(tǒng)工藝相比，超濾膜技術(shù)在水處理方面具有能耗低、操作壓力低、分離效率高、通量大及可回收有用物質(zhì)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于飲用水凈化、生活污水回收、含油廢水、紙漿廢水、海水淡化等水處理中。在此，本文就超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用展開簡要闡述，以供參考。

1、超濾膜技術(shù)的基本原理及特點

1.1超濾膜技術(shù)的基本原理。

超濾（UltraFiltration，簡稱UF）是溶液在壓力作用下，溶劑與部分低分子量溶質(zhì)穿過膜上微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，而高分子溶質(zhì)或其他乳化膠束團(tuán)被截留，實現(xiàn)從溶液中分離的目的。其截留機理主要是篩分作用，但有時膜表面的化學(xué)特性（膜的靜電作用）也起著截留作用。超濾分離時是在對料液施加一定壓力后，高分子物質(zhì)、膠體物質(zhì)因膜表面及微孔的一次吸附，在孔內(nèi)被阻塞而截留及膜表面的機械篩分作用等三種方式被超濾膜阻止，而水、無機鹽及低分子物質(zhì)透過膜。超濾膜技術(shù)截留分子量的定義域為500-500000左右，對應(yīng)孔徑約為0.002-0.1μm，操作靜壓差一般為0.1-0.5MPa，被分離組分的直徑約為0.005-10μm。

1.2超濾膜技術(shù)的特點。

（1）對雜質(zhì)的去除效率高，產(chǎn)水水質(zhì)大大好于傳統(tǒng)方法。

（2）徹底消除或者大大減少化學(xué)藥劑的使用，避免二次污染。

（3）系統(tǒng)易于自動化，可靠性高。運行簡易，設(shè)施只有開啟，關(guān)閉兩檔。

（4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，有耐酸、耐堿以及耐水解的性能，能廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。

（5）耐熱溫度可達(dá)到140℃，可采用超高溫的蒸汽和環(huán)氧乙烷殺菌消毒;能在較寬的PH范圍內(nèi)使用，可以在強酸和強堿和各種有機溶劑條件下使用。

（6）過濾精度高，能有效濾除水中99.99%的膠體、細(xì)菌、懸浮物等有害物質(zhì)。

（7）與常規(guī)水處理系統(tǒng)費用相當(dāng)生活污水經(jīng)過超濾使處理水質(zhì)變好從而進(jìn)行回用，而工業(yè)廢水中由于一般技術(shù)不能達(dá)標(biāo)，采用超濾技術(shù)能充分處理廢水。

2、超濾膜技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

2.1氣動閥的開關(guān)速度

超濾膜系統(tǒng)的氣動閥需要經(jīng)常開、關(guān)，但在開啟氣動閥時會發(fā)出較大的響聲。為了更好地解決該問題，需要經(jīng)常性地調(diào)整氣動閥上的消音器，控制閥門開、關(guān)的速度，從而保證閥門的開、關(guān)速度處在正常范圍內(nèi)。

2.2膜通量和透水率的恢復(fù)

在超濾膜運行一段時間后，截留物會在膜上堆積，進(jìn)而影響膜的透水率和膜通量。因此，除了采用普通的氣洗方法外，還需要采用恢復(fù)性清洗的方式。在用質(zhì)量濃度為500mg/L的氯酸鈉氣洗，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%的鹽酸溶液浸泡后發(fā)現(xiàn)，恢復(fù)效果不持久。此時，需要更換清洗藥劑，可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的檸檬酸與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%的鹽酸混合浸泡膜組，其恢復(fù)效果較好，清洗效果較為理想。

2.3氣洗程序和沖洗氣量

在傳統(tǒng)的設(shè)計氣洗程序中，11個膜組是單獨設(shè)計的。由于閥門的開、關(guān)速度存在差異，在運行過程中會出現(xiàn)2個或多個膜組同時氣洗的情況，進(jìn)而導(dǎo)致氣洗流量較小，影響了氣洗的質(zhì)量。為了更好地解決該問題，需要優(yōu)化氣洗程序，保證所有膜組參與到氣洗中，且在上一個膜組氣洗時，下一個膜組要呈等待狀態(tài)，從而保障各個膜組的沖洗氣量，提高超濾膜的清洗效果。

在采用閥門調(diào)節(jié)出水時，應(yīng)選用靈敏度較高的閥門。在懸著真空裝置時，必須通過管徑嚴(yán)格計算真空泵的能力，并留有一定的余量。針對原水水質(zhì)的不同，前端的預(yù)處理起著重要的作用。因此，應(yīng)選擇合適的預(yù)處理工藝，以保證膜系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和緩解膜污染。

3、超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中的應(yīng)用

3.1飲用水的凈化處理

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國國民生活水平的不斷提高，國民對于飲用水質(zhì)量的重視程度也逐漸提高。而且自來水的質(zhì)量對于我國居民的健康有著重要的影響，一旦飲用水出現(xiàn)了問題就會出現(xiàn)各種各樣的問題，比如疾病的出現(xiàn)和蔓延。所以國民的飲用水質(zhì)量是否良好至關(guān)重要。但目前為止我國對水資源的污染治理情況仍然很不樂觀，水污染問題的治理還沒有很好的解決方案，所以對水資源的凈化就顯得尤為重要。而超濾膜技術(shù)除了能夠?qū)⒋蠓肿拥奈镔|(zhì)從水中過濾出去，還能對水中的有害微生物進(jìn)行一些處理，對水中的一些化學(xué)污染物也能起到一定的凈化作用。這就大大提高了我國凈水體系的凈水效率和質(zhì)量，滿足了國民對飲用水質(zhì)量的需求。但由于我國水污染問題仍然很嚴(yán)重，甚至這個問題還在加重，被污染的水中出現(xiàn)了很多新的污染物，好在超濾膜技術(shù)仍然可以將這些新的污染物從水中過濾出去，使經(jīng)過超濾膜技術(shù)處理的水符合國家飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。由此可以看出，超濾膜技術(shù)在我國凈水行業(yè)當(dāng)中起到了非常重要的作用。

3.2造紙污水的處理

我們都知道，造紙就伴隨著水體的污染，而且污染程度還非常重，對水體的凈化難度非常大。超濾膜技術(shù)在對這類污水進(jìn)行凈化的時候主要也是通過過濾的方式將污水當(dāng)中的木屑等污染物過濾出來，但這種過濾與傳統(tǒng)的過濾又不一樣，前面我們提到超濾膜技術(shù)可以將水體中的有用物質(zhì)收集起來，在造紙污水當(dāng)中就體現(xiàn)出來了，它可以把污水當(dāng)中的木素收集起來，以便于在造紙技術(shù)當(dāng)中循環(huán)利用。同時它還有濃縮的作用，這個作用就體現(xiàn)在漿液的收集上。這樣不但凈化了污水還降低了造紙工業(yè)的成本。

3.3含油廢水的處理

一般我們?nèi)菀紫氲降暮蛷U水要么是在水體表面可以看到油的，要么就是在水中可以看到油的，其實還有一種污染形式，就是乳化劑的油。其實相對來說，前兩種含油廢水是比較容易凈化的，通過一般的物理方法就可以將其從水體當(dāng)中清除出去。而第三種含油廢水的凈化就要麻煩一點。因為一般的過濾和吸附手段并不能很好地對污染水體進(jìn)行凈化，往往得到的水不符合凈化標(biāo)準(zhǔn)，但通過超濾膜技術(shù)凈化的含油廢水的凈化效果就要好很多。因此超濾膜技術(shù)在針對含油廢水的凈化工作中也起到了很重要的作用。

3.4城市污水的回收利用

隨著城市規(guī)模的增加，城市排放出的污水急劇增加。對城市污水進(jìn)行科學(xué)回收利用，可以有效節(jié)約水資源。所以，超濾膜技術(shù)在城市廢水處理和回收利用中也受到了很大重視。超濾膜技術(shù)的應(yīng)用能夠有效過濾生活廢水、管道廢水和表面降水，而且能夠?qū)U水中的有害物質(zhì)和微生物進(jìn)行一定程度的消滅。處理后的污水不僅可以進(jìn)行排放，也能夠通過供水工廠處理后提供給居民使用，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。

3.5在對海水進(jìn)行淡化過程中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，我國淡水資源非常緊缺，為了緩解這個局面，大部分國家都開展淡化海水項目。在對海水開展淡化時，電滲技術(shù)的運用雖然可以取得不錯的效果，但是水回收率很低，并且這種技術(shù)能量耗費多。而對反滲技術(shù)進(jìn)行有效運用，不僅可以使脫鹽率得到保障，還能夠降低能耗和成本，提升社會與經(jīng)濟(jì)效益。隨著反滲技術(shù)水平的提高，在開展海水淡化時，超濾膜技術(shù)取得了不錯的效果。

4、結(jié)語

綜上所述，超濾膜技術(shù)在環(huán)境工程水處理中有非常關(guān)鍵的作用，對水處理效率的提升有很大幫助，能夠使處理質(zhì)量提高，減少能源消耗，因此應(yīng)對其更加重視，深入完善這一技術(shù)，讓其作用得到有效發(fā)揮，從而為我國的環(huán)境工程發(fā)展做出貢獻(xiàn)，為人們塑造一個良好的生活環(huán)境。

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（作者單位：安徽國信環(huán)境保護(hù)工程研究院有限公司）