超濾膜技術在環境工程水處理中的應用分析

李宏偉

（臨汾市生態環境局浮山分局 山西臨汾 042600）

引言

水處理是環境工程各項專業中的重中之重，做好水處理工作，可以有效保護環境，還可以提升水資源的利用率，因此，應重視水處理工作。水處理技術有很多中，其中，超濾膜技術是目前應用最為廣泛的環境工程水處理技術，通過超濾膜技術有效過濾掉水體中含有的污水、臟水、廢水等雜質，提高水資源的循環利用效率，實現對水體資源的有效清潔。

1 超濾膜技術概述

超濾膜技術能夠對水體中含有的各種微生物、臟水、污染物等進行有效處理，進而實現對水體資源的凈化、分離、濃縮，提高水資源的循環利用效率，屬于膜分離技術的一種，包括超濾原理和微透原理兩種（如圖1）。

圖1 超濾膜過濾原理

其中超濾原理的本質是創造一個可以過濾并攔截雜質且允許其他物質通過的膜，為達成這一目標，首先需要科研人員創建一個特定的高壓環境，形成特定的膜，從而將雜質進行隔離，這一項技術發展至今已經從原來的單層膜變為多層膜，過濾效果也越來越好。基于這一原理而誕生的超濾膜技術能夠對溶液中的雜質進行有效攔截，使純凈物質能夠從膜中通過，實現對水體的清潔。

而微透原理則是利用過濾分子攔截有害物質，濾出無污染純凈物質，基于微透原理而誕生的超濾膜技術有500 萬過濾分子，總體積約0.002um，自帶凈化功能，能夠有效清理溶液中的顆粒物，過濾水體中的有害物質，提高水體的安全性[1]。當前，超濾膜技術已經在環境工程水處理中得到了廣泛的應用，特別是在污水處理與海水淡化中，超濾膜技術發揮了重要的作用。

2 超濾膜技術的特點

通過對現有環境工程水處理工作相關資料數據及案例的分析研究可知，超濾膜技術在其中的應用特點包括以下幾個方面。

2.1 物理特點

超濾膜技術的應用和發展中，其物理特點是最為直觀的展現。該技術在應用中一方面可全方位落實環境保護要求，另一方面能夠有效降低水處理中化學試劑的應用率，改善處理凈化的整體效果，減少水處理過程中二次污染的產生，保證水環境質量和水質安全。

2.2 良好的凈化效果

通過與以往的過濾技術進行對比分析發現，超濾膜技術在環境工程水處理中的應用，可很好地處理水質中的有害物質，增強水質凈化效果，同時相比傳統的過濾技術，超濾膜技術可快速將水體中含有的雜質排出，避免雜質過多堆積造成二次污染。

2.3 操作便捷

傳統過濾技術在應用中會經過較為繁雜的流程工序，且要嚴格把控每個環節，以保障過濾的有效性和合理性。但超濾膜技術應用中省略了很多環節，只需要簡單的操作便可實現過濾效果。且在特定條件下，該技術還能夠讓物質自動進入到過濾膜內，滿足過濾要求，大大節省時間和人力，保證過濾的有效性和科學性。

2.4 抗酸功能

超濾膜技術的抗酸能力較強，在環境工程過濾處理中能夠免受酸堿物質的影響，防止出現其他化學反應，產生腐蝕性問題，加強過濾處理過程中的安全性和可靠性[2]。同時抗酸能力是傳統過濾技術所不具備的功能特點，這也很好的說明了超濾膜技術的優勢和功效，以及其在酸堿溶液中的應用成效，該技術具有較強的安全性，這對于工業污水的處理有著顯著效果。

2.5 耐高溫

超濾膜技術能夠在140 攝氏度的水環境下正常使用，不會受到高溫環境的影響而出現任何問題。這不僅可以提高水處理工作效率，還能夠在一定程度上降低資源及成本的過多投入，維護凈化工程的經濟效益，為環境工程建設提供有力支持和保障。

3 超濾膜技術在環境工程水處理中存在的問題

3.1 缺少有效的補充技術

超濾膜技術在環境工程水處理中的應用，尤其是自來水處理中的應用，會消耗較高的經濟成本，雖然目前我國總體經濟得以提升，但因為區域發展的不同，經濟劃分還存在著較大差異，對于一些經濟較為落后的地區來說，超濾膜技術的應用會加大其經濟壓力，不利于該區域環境工程的順利開展。所以在水處理工藝選擇上，需要先對該地區經濟發展現狀予以了解和掌握，同時做好地區居民日常自來水使用情況的勘察和了解，根據這些數據展開綜合分析，最終選擇合適的水處理技術，確保相關作業的有效落實。

3.2 較大的能源損耗

超濾膜技術在使用過程中存在較大的能源損耗，這已經是不爭的事實，而且在超濾膜技術應用過程中，還需要借助外力及設備的輔助作用，以保證技術功效的充分發揮，滿足水處理的規定要求，改善水質。而這一過程又會加大超濾膜技術應用過程中的能源損耗，如果不對此加以有效控制和處理，將會對水處理及環境工程建設構成一定的威脅，不利于日后行業的長遠發展。通過對超濾膜技術應用全過程的分析了解到，在作業中，如果能夠對設備運轉產生的能耗展開檢測，確定最終能耗量，那么自然也能夠通過對能耗較大設備的優化和處理，對能耗加以控制，解決超濾膜技術應用中存在的問題，提高能源利用率。

3.3 污染問題

超濾膜技術在經過多年的改良優化下，其功能性及成熟度已經有了很大的進步，在環境工程水處理中也獲得了理想的成果。不過隨著經濟的發展，水污染元素也在逐漸增多，目前超濾膜技術在應用中，會因為一些因素的影響，導致凈化效果大打折扣，無法滿足處理要求[3]。在該情況下，工作人員如果不能及時對超濾膜實施凈化和更換處理，隨著時間的推移，過濾功能也將逐漸下降，這時不僅會降低水質質量，還會對人們的生活構成威脅。同時，重新實施凈化處理也會加大成本支出，帶來經濟上的損失。此外，超濾膜技術的應用過程復雜度較高，對操作人員專業能力要求較高，如果操作人員專業能力無法滿足作業需求，實際操作中存在不規范、不標準的情況，就會加劇污染程度，影響凈化結果。為此，在技術使用中，務必加大對超濾膜的保護力度，做好凈化處理，提高水處理質量。

4 超濾膜技術在環境工程水處理中的應用

超濾膜技術作為目前環境工程中水處理最常使用的技術之一，具有較為廣泛的應用前景，能夠針對較多種類污水實行有效過濾處理，并控制二次污染的產生，改善環境工程水環境，增大水資源利用率的同時，維護人們的生活質量和安全，為社會后續發展及生態環境的改善貢獻力量。

4.1 飲用水

我國雖然有著較為豐富的水資源，但人均水資源占有率位居世界末尾，且存在較為嚴重的水體污染問題，水體中存在許多水藻、細菌、雜質等污染物。如果不對其進行處理直接納入到飲用水供水系統中，必將會損害人體健康，誘發多種關聯疾病。面對這種情況，必須加強對飲用水水源的清潔。而超濾膜技術在環境工程水處理中的應用，則可以有效對水體中的污染雜質進行分離，過濾污染物、提高飲水水源質量。部分城市還會將超濾膜技術和混凝沉降技術進行結合應用，以有效去除水體污染，提升居民用水的純度與質量。

4.2 含油廢水

含油廢水有三種狀態，分為水體表面浮油、水體混合散油、含有乳化劑的油。這三種含油廢水中水體表面浮油和混合散油是比較好處理的，可以借助機械對其進行凝降沉淀分離，或使用活性炭及其他化學物質對水體中的油進行吸附處理，從而去除水體中的油污。但含有乳化劑的油在水中是以微米大小的油性分子存在，這種油性分子無法通過粗細分離與重力分離對其進行有效過濾，需要借助超濾膜技術讓水體和油性分子進行分離，并在去油的過程中同時將BOD（需要氧氣的數量）、COD（廢水之中被氧化的物質）進行去除，從而達到油水分離的效果（如圖2）。

圖2 在含油廢水處理中的應用

4.3 城市污水

如今，城市規模越來越大，城市人口數量也越來越多，所產生的城市污水量也越來越大，極大的加重了城市污水排放壓力。城市污水的污染程度相對較輕，只需對其進行簡單處理便可以排放到河流湖泊中。但城市廢水量大，處理起來成本較高，占地大，無法對城市廢水進行大規模批量化處理。而超濾膜技術的應用則可以有效解決城市污水排放難的問題，借助超濾膜處理技術可以有效對城市廢水中的污染物進行處理，提高水體質量與純度，進自來水廠處理后的水體資源可以重新供給居民使用。

以我國天津于2002 年建成的某污水處理廠為例，在引入超濾膜技術后，該廠每天生產的不脫鹽水量為15000m3，脫鹽水量為10000m3，出水渾濁度低于0.5，有效除去90%以上的雜質，進處理后的水體質量較高。

4.4 海水淡化

地球有著豐富的水體資源，但其中有96.5%的水體資源是不可飲用的海洋水，能夠飲用的淡水資源中又有69%為冰川儲水，開采難度大。因此，環境工程水處理的重點是解決我國淡水資源短缺問題。在過去的環境工程水處理中，人們采用諸多措施對海水進行了淡化處理，以提高我國淡水資源儲備量，過去使用的電滲技術雖然能夠在一定程度上對海水進行淡化，但淡化率不高。而超濾膜技術的誕生則很好的解決了這一問題，超濾膜技術處理過的海水，脫鹽率可以達到97%，去除率也能達到97%，淡化后的水質較高。

4.5 電鍍工業廢水

工業電鍍需要用到大量水資源，從而產生非常多的廢水。與其他廢水不同，電鍍工業廢水含有Cu、Pb、Al 等重金屬元素，不僅會對水體造成污染，還會對動植物造成不可逆轉的影響，人類如果飲用這種廢水將會對身體造成嚴重損害，需要對其進行及時處理。然而在過去的環境工程水處理，難以對水體中的重金屬元素進行有效處理，且成本較高，無法大規模應用。而超濾膜技術則可以很好的解決這一問題。如超濾膜技術應用的陶瓷膜，具有0.8μm、1.4μm 兩種孔徑的濾膜，能夠有效對堿中和后的物質進行過濾，截留率高達90%。過濾后的電鍍工業費水中的氰化物及相關懸濁液含量低于20%，質量分數低于0.0002[4]。

5 超濾膜技術在環境工程水處理中的優化措施

為更好地發揮超濾膜技術在環境工程水處理中的作用優勢，加快污水處理進程，削弱環境污染力度，還需對超濾膜技術展開進一步的優化和處理，不斷完善技術功能，擴展應用范圍，加大融合力度，從而改進環境工程中水處理質量，實現最終的建設目標。

5.1 不斷革新技術

超濾膜技術雖然能夠有效將水體中的藻類、油性分子、臟水、污染物等雜質進行過濾，是較為先進的一種綠色技術。但超濾膜技術在使用一定時間后，會受到一定程度的污染。如果在這種情況下，繼續使用超濾膜技術對水體進行凈化處理，必定會導致已經凈化處理后的水體被二次污染。因此，在環境工程水處理中使用超濾膜技術應不斷的革新技術，對現有的超濾膜技術進行創新和換代，在提高超濾膜技術使用壽命的同時，也要盡最大努力提升超濾膜技術的水體凈化效率，增加技術自身的抗污染能力，避免凈化后的水體受到二次污染。

5.2 優化超濾膜清洗技術

超濾膜技術雖然水體清潔效果好，但也存在非常致命的問題，即超濾膜壽命有限，一旦超濾膜受損，將無法對水體進行有效清潔，攔截污染物。若要延長超濾膜使用壽命，就必須優化超濾膜清洗技術。目前市面上較為常見的超濾膜只能清洗一兩次，且價格昂貴，超出清洗次數將會對超濾膜本身造成損害，影響超濾膜的使用效果，而這也是超濾膜技術應用的最大阻礙。如果能夠提高超濾膜的清洗技術，降低超濾膜更換次數，增加超濾膜的使用壽命，則能夠很大程度上降低更換超濾膜帶來的成本支出，降低環境工程水處理的成本。

5.3 完善水處理技術組合工作

雖然超濾膜技術能夠在環境工程水處理中發揮出重要的作用，但在實際的環境工程水處理中，超濾膜技術的應用仍存在很多問題，出現大量分子殘留問題。而出現這種問題的原因是超濾膜技術沒有與其他水處理進行系統性銜接，形成一套完善而統一的水處理系統[5]。

在這種情況下，就要完善水處理技術組合工作，加強超濾膜技術與其他水處理技術間的對接，如超濾膜技術無法對水體中的溶解性污染物及小顆粒進行處理，則需要借助混凝工藝對水體懸浮顆粒的尺寸分布進行改變，以去除水體中的溶解性污染物及小顆粒。因此，不僅要及時對超濾膜技術進行革新換代，還要對超濾膜技術相關的其他水處理技術進行革新，從而充分融合各水處理技術的優勢，組建一套高質的水處理系統，提高水處理的標準及質量。

5.4 超濾膜技術未來發展方向

超濾膜技術作為目前市面上最有效的水處理方法之一，已經被逐步用到全國各地的環境工程水處理中，并在海水淡化預處理、MBR（膜生物反應器）、廢水回收三個領域具有出色的表現。在我國，超濾膜技術目前主要是在廢水回收領域進行應用，但隨著超濾膜技術的不斷發展，也已經開始在鋼鐵、電力、化工等行業的工業廢水凈化中嶄露頭角。需要注意的是，成本較高阻礙了超濾膜技術的使用和推廣，但相信隨著科學技術的進步，超濾膜技術及超濾膜的價格將會變得更為“親民”，相關的膜組件及膜系統將會實現自主研發，并有效解決當前存在的膜污染、膜壽命短等問題。

結語

綜上所述，超濾膜技術在環境工程水處理中的應用，實現了水體資源的有效清潔，在保障飲水安全的同時，也提高了水資源的利用率和循環效率，切實解決了許多過去無法解決的水質問題，為環境工程目標的實現做出奠定堅實基礎。相信隨著科學技術的進步及超濾膜技術的普及，在未來該技術還能夠更好的改善水資源處理及凈化工作的質量。