环保工程水处理中超滤膜技术的应用研究

赵晶琳 秦磊 戴士博

摘要：随着我国水资源污染、水资源浪费等问题的日益严重，对受污染水资源、有害物质等的处理，成为环保工程水处理关注的主要内容。超滤膜技术作为一种水资源净化技术，已经被广泛应用于生活污水、工业废水或食品废水的处理中，且取得较为良好的过滤效果。本文主要探讨环保工程水处理中，对超滤膜技术的应用状况，以及应用超滤膜技术的优势与弊端，并对超滤膜技术的未来发展作出展望。

关键词：环保工程;水处理;超滤膜技术;应用

中图分类号：X192 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）07-0-01

Abstract： With the increasing problems of water pollution and waste of water resources in China， the treatment of polluted water resources and harmful substances has become the main content of environmental protection project water treatment. As a water purification technology， ultrafiltration membrane technology has been widely used in the treatment of domestic sewage， industrial wastewater or food wastewater， and has achieved relatively good filtration results. This paper mainly discusses the application of ultrafiltration membrane technology in environmental engineering water treatment， as well as the advantages and disadvantages of applying ultrafiltration membrane technology， and prospects for the future development of ultrafiltration membrane technology.

Key words： Environmental engineering; Water treatment; Ultrafiltration membrane technology; Application

超濾膜技术是一种利用膜两侧压力差，将微粒、胶体、细菌等大粒子与水分离，从而完成水资源筛分与纯化的技术。在一定压力作用下，流过多孔膜表面的水资源会被物理截留，其中小粒子原液会透过高压侧流向低压侧，大粒子则会在超滤膜上聚合与分离。基于此，可以利用超滤膜技术，在高温环境中进行环保工程的水处理，以达到提升水质与净化水污染的效果。

1 超滤膜技术的主要特征及实现原理

超滤膜技术是利用筛孔分离，对水资源中杂质进行过滤去除的技术。相比于传统过滤分离技术，超滤膜技术主要存在以下几方面特征：（1）装置简单、操作简便、无污染。超滤膜对污染水资源的过滤过程，是采取驱动装置提供压力，进行大颗粒杂质层层过滤的技术，过滤过程中无需加热、无需添加化学试剂，就能完成0.1μm以内微粒的过滤，这大大降低污染水资源的处理成本。（2）大颗粒杂质的分离效率高。在酸性、腐蚀性或温度较高环境下，超滤膜对大颗粒分子量物质的截留率能达到90%以上，因此超滤膜技术的过滤精度非常高。

而在超滤膜技术实现原理方面，其主要利用驱动设备对资源增压，迫使纯净液体物质与大分子化合物进行分离，从而得到纯净率高于90%的水资源。现阶段运用驱动装置操作的静压差为0.1～0.5MPa，超滤膜膜孔径为10～10μm，可以对大分子化合物、微生物、胶体或稀释溶液等进行分离。而水、无机盐等微粒能够透过超滤膜，膜表面有效截留的颗粒直径大约为0.01～0.1μm，已经达到光学显微镜的微粒识别标准。通常在超滤膜技术水处理的过程中，需要经过单段或多段连续操作、单段间歇操作等步骤，才能得到具有相同浓度的净化水资源。首先超滤膜过滤单段连续操作，是指过滤时施加压力接近水资源液浓度的渗透压，以尽可能过滤出大量大颗粒杂质;之后采用多段连续操作，进行污染水资源分段的截留与渗透，来降低水资源溶液的浓度;最后为减小不同分段区间的溶液浓差，水资源料液需要在膜组件中循环多次，才能达到工业水处理的过滤与使用要求。

2 超滤膜技术在水处理中的应用优势与弊端

2.1 超滤膜技术在水处理中的优势

超滤膜技术在污水过滤中的使用，主要通过滤膜筛孔的物理分离作用，来对大分子化合物、有机物、胶体或细菌等进行过滤，能够被应用到不同温度、化学性质的环境中。超滤膜丝作为复合性亲水材料，其具有较为良好的透水性、耐高温、耐腐蚀等特性，尤其在水中有机物含量低、水质好的环境中，超滤膜能够截留10万以上大颗粒分子，可用于水资源中药物、酶或果汁等的分离。而且超滤膜技术采用多层过滤膜，分阶段对不同浓度污水进行层层处理。

2.2 超滤膜技术在水处理中的弊端

利用超滤膜技术对工业废水、生活污水等进行处理，通常存在以下几方面使用弊端：（1）现阶段净化企业使用的超滤技术，为侵入式或压入式过滤技术，需要多种压力驱动设备、辅助设备配合，才能完成污水过滤与处理工作，这使得水资源净水成本更高、工艺更复杂。（2）超滤膜表面会由于吸附、颗粒阻塞等问题的出现，而产生生物污染、吸附污染和沉淀污染的状况，并影响后续污水资源的处理。所以要不定时对超滤膜进行清理与维护，以避免膜污染或水污染情况的发生。（3）污水净化中使用的超滤膜为多层滤膜，双膜、多膜层层过滤才能去除水中杂质，而且超滤膜技术与其他净水工艺之间的联合较少，用于污水处理的技术运营、维护成本较高，这都制约着超滤膜技术在环保工程水处理中的应用。

3 环保工程水处理中超滤膜技术的应用研究

3.1 化工废水处理中超滤膜技术的应用

随着我国化工制造规模的不断扩大，化工生产的电镀废水也开始增多，如何对电镀废水进行排放与处理，成为化工企业面临的主要难题。电镀废水中存在铁、铜、锌、镍等重金属，直接排放至自然环境中不仅会污染土壤，而且会经由植物或植被进入人体，最终威胁人类的生命健康。当前多数企业对电镀废水的处理，仍然采用反渗透技术，对溶液杂质、大颗粒物质进行吸附、分离与提取。但这种化工废水处理方式的效率较低，只能够对大颗粒物质作出分离与提取，无法去除污水溶液中的有機物、细菌等微粒，因此其不能满足电镀废水处理的要求。而超滤膜

技术作为一种压力渗透、筛孔分离技术，其在废水处理中细腻程度，要显著高于反渗透技术。特别对于氧化物含量高的化工废水而言，超滤膜技术能够吸附、截留90%以上的杂质，其中膜表面活化剂主要负责吸附大颗粒物质，增压筛孔主要对直径在0.1μm左右的微粒进行分离，最终实现对化工废水的净化与离子回收。

3.2 生活用水处理中超滤膜技术的应用

生活污水主要来自城市、乡村居民的生活消耗，污水中包含洗涤剂、垃圾或粪便等物质，且存在大量氮、磷、硫等无机盐。而且城市生活污水在地面径流过程中，还会携带病原微生物、病毒等致病细菌，这些细菌繁殖速度快、抗药性强，很难通过简单的高温处理进行消灭。基于此，使用超滤膜技术对生活用水进行处理，可以有效去除水中的各类有机物、有害物质，甚至达到饮用水的净化质量标准。一般利用超滤膜技术开展生活污水处理，需要先检测污水污染程度，污染程度较低可以直接使用超滤处理，污染程度较高则要与其他技术结合，来完成COD物质、氨氮及固体悬浮物的去除。在超滤膜技术与其他技术混合使用的过程中，先运用颗粒活性炭、微滤活性炭，对生活污水进行预处理。之后利用膜生物反应器、活性污泥超滤耦合等设备，展开有机物、病原污染物等的超滤渗透处理，超滤膜技术在COD及其他杂质去除方面，能达到95%以上去除率。

3.3 食品废水处理中超滤膜技术的应用

食品工业在食品发酵过程中，会产生一系列酵母、乳糖或细菌等杂质，这些杂质会随工业污水排放到自然环境中。因此超滤膜技术在食品废水处理中的应用，其主要作用在于净化食品污水的杂质，并清除污水中存在的大量细菌。同时食品污水中的乳糖、淀粉等，也可以通过超滤膜的过滤网进行回收，处理后的水资源还可以供应后勤等部门的使用。所以从食品工业废水的循环利用而言，超滤膜技术不仅能大大提升食品污水处理的效率与质量，还能够减少食品加工中的资源浪费，从而扩大食品工业生产经济利润。此外，超滤膜技术还可以应用到含油废水的处理中，其原理为针对油脂的分子量直径进行压力渗透，一层层清除含油废水中的杂质，并有效减少水污染而导致的环境问题。

4 结语

在环保工程大力开展的形势下，污水处理工作正逐渐成为企业关注的重点，而污水处理与净化的难度也越来越高，这就为超滤膜技术的使用提供了机会。超滤膜技术由于具有低耗能、高效率的特征，可以被应用到化工废水、生活污水、食品污水等的处理中。在多种工业生产的废水处理中，通过超滤、微滤等水处理工艺的组合使用，可以实现对颗粒物质的筛分与清除，最终制造出符合饮用水标准的纯净水资源。

参考文献

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[2]车峰.环境工程水处理中超滤膜技术的应用探讨[J].化工管理，2018（11）：32.

[3]刘金梅，王亮.超滤膜技术在环境工程水处理中的应用[J].环境与发展，2018（01）：43-45.

收稿日期：2019-03-03

作者简介：赵晶琳（1984-），女，汉族，本科学历，工程师，研究方向为环保工程。