環(huán)保工程水處理過程中的超濾膜技術(shù)應(yīng)用

解明宇 王翠萍 田煥新

（1.江蘇河海環(huán)境科學(xué)研究院有限公司，江蘇 南京 210000 2.山東魯唯環(huán)保科技有限公司，山東 濟南 250000）

引言

現(xiàn)階段超濾膜在環(huán)保工程水處理中的應(yīng)用范圍不斷擴大，在生態(tài)水資源保護中發(fā)揮出了重要作用。通過使用超濾技術(shù)手段，可有效過濾水中各類病毒、細菌、懸浮顆粒及膠體雜物等，提高廢水處理質(zhì)量，確保廢水能夠合規(guī)排放。由于超濾膜技術(shù)種類多，不同膜材料的過濾效果存在一定差異，在具體應(yīng)用環(huán)節(jié)還應(yīng)當(dāng)結(jié)合廢水種類及特征，優(yōu)化超濾膜處理流程，提升超濾膜處理效果。

1 超濾膜技術(shù)原理、特征與應(yīng)用優(yōu)缺點

1.1 超濾膜技術(shù)原理

超濾膜是一種人工透膜，主要由醋酸纖維、醋酸纖維素酯、聚乙烯、蜜蜂等材料制成。超濾膜能夠?qū)⒁欢ù笮〉母叻肿幽z體、懸浮物質(zhì)從溶液中分離。膜孔徑為1 ～ 100 nm，屬于非對稱膜類型。

在環(huán)保工程水處理中的超濾膜技術(shù)應(yīng)用了溶液壓力作用。以壓力使溶液、低分子溶劑從超濾膜的膜孔中透過，到達膜的另一端，實現(xiàn)溶液分離目標(biāo)［1］。超濾膜表面具備扣留功能，能夠滿足水凈化、分離、濃縮液等要求。截留肌理可進一步分為膜的篩分作用、靜電作用。在兩側(cè)壓力的驅(qū)使下，使低分子溶劑的水能通過，其他乳化膠束團、高分子溶劑被截流。

相較于微濾、納濾技術(shù)而言，超濾膜一種介于二者之間的溶液凈化分離與濃縮方式，被截留的溶劑為懸浮顆粒物、膠體物質(zhì)等，能夠基本滿足水處理目標(biāo)。

1.2 超濾膜技術(shù)特征

第一，高效性。與其他環(huán)保工程水處理技術(shù)相比，超濾膜過濾效率更快，能夠短時間將廢水中雜質(zhì)過濾出來，快速提高水質(zhì)，滿足不同行業(yè)水處理要求［2］。同時，由于超濾膜的過濾孔小，可有效去除水中的懸浮物、細菌及膠體等物質(zhì)，過濾精度可達99.99%。

第二，環(huán)保性。超濾過程中不需要其他化學(xué)物質(zhì)參加，可有效避免化學(xué)藥品對生態(tài)環(huán)境二次污染問題，綠色環(huán)保性能更強。

第三，自動化。現(xiàn)階段超濾技術(shù)系統(tǒng)的自動化水平較高，過濾參數(shù)及過濾流程均有相應(yīng)的自動設(shè)施控制，操作流程簡單，可有效節(jié)約人工成本。

第四，適應(yīng)性。超濾技術(shù)的化學(xué)穩(wěn)固性強，超濾膜材料的抗酸性、抗堿能力顯著、抗水解程度較高，被應(yīng)用在1400℃高溫環(huán)境下，可與高溫蒸汽、環(huán)氧乙烷病毒消殺等技術(shù)結(jié)合在一起。

1.3 超濾膜技術(shù)應(yīng)用優(yōu)缺點

1.3.1 超濾膜技術(shù)應(yīng)用優(yōu)點

超濾膜的出水水質(zhì)較好、水質(zhì)穩(wěn)定，出水濁度一般都會低于0.1NTU。出水后的微生物安全度較高，能夠有效截留細菌及隱孢子蟲。在超濾前不必額外增加混凝劑或只需要增加少量的混凝劑，處理后的水不會出現(xiàn)鐵、錳超標(biāo)情況。超濾膜處理系統(tǒng)適用范圍廣，通過增加或減少組件，可滿足不同規(guī)模處理要求。由于超濾膜結(jié)構(gòu)簡單，后續(xù)維修及擴建較為便利，能夠有效節(jié)約系統(tǒng)建設(shè)及運維成本［3］。

1.3.2 超濾膜技術(shù)應(yīng)用缺點

超濾膜技術(shù)對氮、氨等溶解性物質(zhì)的處理能力較差，對工作環(huán)境的要求較高。超濾膜必須放置在遮擋環(huán)境下，避免被陽光照射。不僅如此，超濾膜不適用于寒冷環(huán)境，較冷的水溫會使過濾效果下降，縮短超濾膜使用周期。

2 環(huán)保工程水處理中超濾膜技術(shù)種類

超濾膜技術(shù)主要被應(yīng)用在工業(yè)廢水凈化、水源再利用方面，發(fā)展模式較為完善，能夠有效對工業(yè)廢水進行回收處理，處理綜合效益優(yōu)越。現(xiàn)階段超濾膜技術(shù)種類增多，實際應(yīng)用范圍存在較大差異［4］。

2.1 雙膜凈水處理

雙膜凈水工藝就是將雙層濾膜結(jié)合在一起，對水質(zhì)進行深層凈化。雙膜凈水工藝被應(yīng)用在大規(guī)模水源處理中，可有效改善水質(zhì)效應(yīng)情況。現(xiàn)階段雙膜凈水技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在多地區(qū)污水治理環(huán)節(jié)。相較于常規(guī)的超濾膜技術(shù)而言，裝膜處理技術(shù)也結(jié)合了反滲透、超濾手段，通過使用超濾裝置將水抽出后高效過濾，使水體能夠滿足安全排放或循環(huán)利用目標(biāo)，進一步提升了水資源利用率。

2.2 超濾凈水處理工藝

超濾凈水處理工藝多數(shù)被應(yīng)用在水源處理環(huán)節(jié)。由于優(yōu)質(zhì)水源評判標(biāo)準(zhǔn)嚴格，需在使用前對原水進行細化處理。超濾膜凈水技術(shù)體積小，能夠有效簡化水體凈化操作流程，確保水質(zhì)操作更為靈活。

2.3 短流程凈水處理工藝

超濾技術(shù)可通過高效融合不同水質(zhì)處理流程，提升水體凈化效果。因超濾凈水時對原料品質(zhì)要求高，在使用環(huán)節(jié)需化水處理系統(tǒng)，調(diào)整凈水處理工藝。不僅如此，超濾凈水技術(shù)在使用環(huán)節(jié)不需要大面積超濾膜，使超濾膜的一側(cè)水壓值低，能夠有效降低原水水質(zhì)對濾膜造成的污染。

3 環(huán)保工程水處理中超濾膜技術(shù)應(yīng)用方向

3.1 在海水淡化工程中的應(yīng)用

現(xiàn)階段城市建設(shè)與水資源短缺矛盾問題逐漸加劇，水污染情況較為嚴重。通過將豐富的海水資源淡化，能夠有效解決沿海地區(qū)水資源短缺問題。海水淡化工程主要使用電滲透處理工藝，在處理環(huán)節(jié)會消耗大量電力資源，且處理后的水體質(zhì)量無法達到預(yù)期效果。通過將超濾膜技術(shù)應(yīng)用在海水淡化處理環(huán)節(jié)，能夠配合海水淡化工藝提升淡水凈化效果，增強淡水脫鹽率［5］。

3.2 在化工生產(chǎn)在水處理中的應(yīng)用

工業(yè)廢水產(chǎn)出量大，在沒有得到有效處理的情況下，會嚴重浪費水資源。同時，不同生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)技術(shù)存在較大差異，導(dǎo)致工業(yè)廢水成分較為復(fù)雜、水處理流程各不相同。因此為提升工業(yè)用水處理水平，可使用超濾膜技術(shù)手段，提升工業(yè)廢水凈化處理水平，有效控制廢水處理成本，提升水資源循環(huán)利用率。

化學(xué)廢水中含有較多鍍元素，復(fù)利期間的難度較大。由于鍍離子吸附效果差，僅使用傳統(tǒng)降解處理方式會浪費較多電力資源。配合使用超濾技術(shù)手段，能夠進一步提升廢水中的雜質(zhì)去除效率，使處理后的廢水達到二次利用目標(biāo)。

3.3 在城市污水回收處理中的應(yīng)用

隨著城市發(fā)展進程不斷加快，生活污水、工業(yè)廢水產(chǎn)出量不斷增加，水污染問題更加嚴峻。通過將CASS 與超濾膜技術(shù)結(jié)合在一起，凈化率可達90%，污水處理效果更好。具體來說，CASS 與超濾膜處理環(huán)節(jié)的水力時間為12 小時，重鉻酸鹽指數(shù)最低為215 mg/L，最高不可超過667mg/L。廢水中的氨氮含量值控制在22.2 ～41.2mg/L 范圍內(nèi)，pH值介于7.26 ～ 7.85 之間。

3.4 在含油廢水處理中的應(yīng)用

含油廢水較為常見，廢水中的油物質(zhì)呈現(xiàn)出漂浮、分散、化三種狀態(tài)，對水環(huán)境影響較大，處理難度高。原含油廢水工作主要使用凝聚沉淀、活性炭吸附等方式油水分離。但由于乳化油內(nèi)含有的有機物質(zhì)較多，特別是乳化油還含有表面活性劑、有機物質(zhì)，水中的油分形態(tài)為納米級離子，重力分離及粗粒化處理效果不佳。因此為提升含油廢水處理效果，還應(yīng)配合使用超濾膜工藝對油水展開深度分離處理，借助超濾膜將水及分子含量較低的有機物有效隔離，實現(xiàn)水油分離目標(biāo)。例如，在含油廢水處理環(huán)節(jié)，將超濾膜技術(shù)與中空纖維膜分離技術(shù)結(jié)合在一起。將水體壓力值控制在0.1pa，水溫控制在40℃以下。超濾膜每小時透水速率可達60 ～120L，完成過濾后的水中懸浮物質(zhì)含量為0.32mg/L。

3.5 在電鍍廢水處理中的應(yīng)用

電鍍生產(chǎn)需水量較高，排放的廢水內(nèi)會含有氰化物、鋅、銅重金屬物質(zhì)，在沒有得到及時處理的情況下會嚴重影響水資源、土壤環(huán)境，對人體健康威脅較大。電鍍廢水處理過程中，由于微生物無法吸附電鍍廢水內(nèi)離子，可生化性能較差。使用電解法處理電鍍廢水雖效果較好，但在處理過程中會消耗大量電源。通過將反滲膜與超濾技術(shù)應(yīng)用在電鍍廢水處理期間，不僅能夠有效降低水體導(dǎo)電率，也能夠進一步去除水體中的有機碳基金屬離子。其中，有機碳的去除比例可達87%、硝酸鹽等去除比例可達99%。

3.6 在造紙廢水處理中的應(yīng)用

在造紙廢水處理環(huán)節(jié)也可使用超濾膜技術(shù)手段對水中污染物質(zhì)展開回收與濃縮處理經(jīng)過，經(jīng)過處理后的水再次應(yīng)用在造紙過程中，進一步提升水資源循環(huán)利用水平。在造紙廢水處理環(huán)節(jié)，首先對造紙后剩余濃縮液進行回收處理，去除廢水中的有害物質(zhì)。在硫化機化漿廢水處理過程中，也要根據(jù)廢水處理要求選擇適宜過濾膜材料，如2000u 聚醚砜膜。經(jīng)過超濾膜處理后，水過濾量可達98%，使廢水處理效果進一步提升。

3.7 在飲用水凈化處理中的應(yīng)用

飲用水的出水水質(zhì)要求較高，要求水內(nèi)不得存在水蚤、隱孢子、有毒藻等污染物。通過使用超濾膜技術(shù)手段處理飲用水，可以有效去除原水中對人體有害的微生物、病毒、細菌，分離懸浮物質(zhì)及其他大顆粒物質(zhì)，改善水體濁度，確保處理后的水體能夠滿足安全飲用標(biāo)準(zhǔn)。

4 環(huán)保工程水處理中超濾膜技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢

4.1 增強超濾膜清洗效果

超濾膜能夠滿足循環(huán)利用要求，可有效控制處理成本。但超濾膜清洗難度較大，在清理不完全的情況下，會出現(xiàn)水體二次污染問題。因此在使用超濾技術(shù)手段過程中，應(yīng)提前做好廢水采樣檢測工作，分析廢水成分、污染物種類，選擇適宜的超濾膜材料，做好超濾膜清洗工作。

4.2 開發(fā)組合式超濾膜技術(shù)

超濾膜為過濾原理，如廢水中含有高分子物質(zhì)及病原微生物量較大時，超濾膜過濾效果也會受到不利影響。因此為進一步提升環(huán)保工程水處理水平，應(yīng)將超濾膜技術(shù)與其他水處理技術(shù)聯(lián)合在一起使用，借助多元化消毒方式，有效去除水體病菌、微生物。

例如將超濾膜與活性炭技術(shù)組合起來，能夠有效延長超濾膜使用時間，增強過濾強度，更好處理水體渾濁度，避免水質(zhì)污染問題出現(xiàn)。

4.3 研發(fā)新型濾膜

超濾膜清洗水平可直接影響到超濾效果，因此為擴大超濾膜應(yīng)用覆蓋面，提升環(huán)保工程水處理水平，還應(yīng)著力于研發(fā)新型濾膜材料，吸收超濾膜氧化能力，確保超濾膜能夠更好適應(yīng)不同水環(huán)境處理，增強污水處理效果。

總結(jié)

總而言之，超濾膜是環(huán)保工程水處理中重要技術(shù)手段，能夠有效去除廢水中的污染物質(zhì)，確保廢水能夠達到指定排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著社會經(jīng)濟及科學(xué)技術(shù)發(fā)展速度不斷加快，超濾膜工藝也得到進一步改善，應(yīng)結(jié)合不同廢水種類、廢水處理要求，選擇適宜的超濾膜材料，優(yōu)化超濾膜處理流程，確保超濾膜技術(shù)能夠在生態(tài)環(huán)境，推動社會的可持續(xù)發(fā)展進程中發(fā)揮出重要作用。