王雅娟

中國電建集團(tuán)山東電力建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250000

水資源十分重要，它占據(jù)了地球70%以上的面積，可是真正能飲用的水卻很少。人類體內(nèi)含有大量的水分，他們幾乎占到了人體總重量的70%左右，若是缺水，人類就會(huì)死亡。近年來，隨著科技的進(jìn)步，許多水處理技術(shù)被研究出來，以增加水資源的使用效率，減少水資源的浪費(fèi)。超濾膜技術(shù)是一種非常有效的水處理方法，它可以極大地改善水質(zhì)，保障人們的身體健康。

1 超濾膜技術(shù)概述

1.1 技術(shù)原理

超濾膜是較早開發(fā)的高分子膜之一，是一種額定孔徑范圍為0.001～0.02微米的微孔過濾膜。超濾膜技術(shù)主要是依靠膜兩側(cè)壓力差驅(qū)動(dòng)下的物理篩分作用，將原水中粒徑大于表層平均孔徑的大顆粒物質(zhì)（如膠體物質(zhì)、水中溶解的大分子、蛋白質(zhì)、細(xì)菌、病毒等）被膜表面截留，而允許小于膜孔徑的物質(zhì)通過超濾膜，從而使原水得到凈化。

為了使超濾膜技術(shù)更好地用于我國環(huán)境保護(hù)工程的水處理，需要對原理進(jìn)行深入地研究。超濾膜技術(shù)（UF）是一種以膜分離為主要特征的高效分離技術(shù)，其原理是利用濾膜來分離、提純和濃縮水中的溶質(zhì)。經(jīng)過超濾膜處理后的水具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可去除水中的各種雜質(zhì)。超濾膜能有效地過濾水中的細(xì)菌、病毒等有害物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對水資源的凈化[1]。

1.2 技術(shù)特征

超濾膜技術(shù)能夠有效地去除水體中的雜質(zhì)，這與它本身的特性有著密切的聯(lián)系。與我國傳統(tǒng)的水處理技術(shù)相比，經(jīng)過超濾膜技術(shù)處理之后的水質(zhì)明顯要更好。超濾膜水處理工藝具有全面性，可徹底去除水中各種有害雜質(zhì)。采用超濾膜技術(shù)可以避免使用化學(xué)劑對水質(zhì)造成的損害，避免對水質(zhì)造成二次污染，可以在一定范圍內(nèi)確保水資源的潔凈。超濾膜是一種新型的耐酸堿材料。超濾膜以超濾膜絲作為介質(zhì)，可以耐高溫、耐水解、耐腐蝕、耐酸性，在我國水處理領(lǐng)域得到了廣泛的使用[2]。與常規(guī)濾膜相比，超濾膜不僅能在高溫、高蒸汽濃度下進(jìn)行殺菌、凈化，而且能在酸性條件下高效完成工作，因此，超濾膜技術(shù)具有較強(qiáng)的抗污染能力。

1.3 技術(shù)現(xiàn)狀

在應(yīng)用超濾膜技術(shù)時(shí)，仍然存在隱藏的技術(shù)缺陷。在實(shí)際的過濾過程中，由于濾膜上的微孔會(huì)隨時(shí)間推移而發(fā)生產(chǎn)品性能的衰退，有些地方的孔徑會(huì)增大，從而影響到后續(xù)的廢水和污水的凈化效率[3]。此外，一些長期使用的超濾膜也會(huì)出現(xiàn)濾孔堵塞的現(xiàn)象，從而無法達(dá)到過濾的目的。另外，盡管超濾膜的理化性質(zhì)相對較好，但長期使用仍會(huì)導(dǎo)致其發(fā)生變化，一旦超濾膜的理化性質(zhì)遭到破壞，就會(huì)對處理后的廢水產(chǎn)生二次污染。因此，從超濾膜自身的使用角度來看，要最大限度地降低膜材的制造費(fèi)用，并對超濾膜進(jìn)行周期性的特性測試，確保當(dāng)超濾膜的性能不佳時(shí)，可以進(jìn)行周期性的替換。另外，還需要解決如何提高膜的理化性質(zhì)的問題，并將其推廣到食品過濾、海上原油過濾等其他領(lǐng)域，確保價(jià)格相對便宜的超濾膜技術(shù)具有更廣闊的發(fā)展空間[4]。在此基礎(chǔ)上，在短流程及雙膜處理技術(shù)融合過程中，要不斷探索如何減少其融合成本，提高其融合效率。超濾膜技術(shù)是一種造福人類的環(huán)保新工藝，但在實(shí)際的運(yùn)用過程中還需要進(jìn)一步的探討，相關(guān)技術(shù)人員依然任重而道遠(yuǎn)。

2 超濾膜技術(shù)種類

2.1 短流程凈水技術(shù)

超濾膜凈水工藝的應(yīng)用，按其流程不同一般可分為長流程超濾膜工藝和短流程超濾膜工芒；所謂“長流程”，一般是指在常規(guī)混凝、沉淀甚至是過濾工藝之后接入超濾膜工藝；“短流程”一般指原水經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理（例如氧化、吸附、生化、絮凝）之后直接進(jìn)入浸沒式超濾膜進(jìn)行膜過濾，同時(shí)在膜池內(nèi)完成濃水回收和污泥濃縮，濾后水加入少量消毒劑（避免二次污染）進(jìn)入清水池。與傳統(tǒng)工藝流程相比縮短了工藝流程，弱化了沉淀功能，處理工藝明顯縮短，占地面積明顯縮小，方便了凈水廠的運(yùn)行管理。短流程超濾膜工藝是一種集超濾膜技術(shù)和多道凈水技術(shù)于一體的工藝，特別適用于工業(yè)用水的整體凈化。在使用過程中，它既可以確保較高的過濾效率，又可以保證最后的高質(zhì)量的過濾結(jié)果。不論是從更高的適用領(lǐng)域，還是從更長遠(yuǎn)的使用結(jié)果來看，在確保使用的前提下，因?yàn)槠涔に嚵鞒瘫容^簡單，所以其中仍然有一些問題值得我們關(guān)注[5]。首先，傳統(tǒng)的工藝難以在水質(zhì)較差的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高效凈水，特別是在一些工業(yè)地區(qū)，由于環(huán)境質(zhì)量問題比較嚴(yán)重，采用傳統(tǒng)的工藝難以達(dá)到理想的處理效率。采用短流程凈水技術(shù)既要考慮區(qū)域內(nèi)水體的污染程度，又要兼顧成本低、能耗小等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)踐中，短流程凈水技術(shù)可以節(jié)約大量的人力和物力，完全可以確保其自身可以在中小工業(yè)企業(yè)的過濾系統(tǒng)中進(jìn)行規(guī)?；赝茝V。

2.2 雙膜凈水技術(shù)

雙膜凈水技術(shù)是指利用雙層超濾膜對水進(jìn)行一次過濾來實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的凈化，如果有需要，可以采用反滲透過濾膜與超過濾膜相組合來實(shí)現(xiàn)更好的使用效果。與單膜工藝相比，雙膜凈水技術(shù)具有更好的凈化性能，可用于嚴(yán)重的工業(yè)廢水排放區(qū)域。并且相比于單膜的二次過濾，雙膜凈水技術(shù)可以獲得更高的過濾效率，大大節(jié)約了人力、材料的耗費(fèi)。常規(guī)的工業(yè)廢水的凈化處理方法有很多的缺陷，特別是對于含鹽量比較高的工業(yè)廢水和有惡臭氣味的工業(yè)廢水，需要大量地添加凈化劑和吸收劑，如果掌握的數(shù)量不夠，比如添加太少或者添加的量超標(biāo)，就會(huì)對工業(yè)廢水產(chǎn)生一定程度的二次污染。雙膜凈水技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用可以有效解決上述問題，達(dá)到有效處理水污染的同時(shí)，避免了環(huán)境二次污染。

2.3 海水淡化技術(shù)

環(huán)境保護(hù)工程水處理是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的一項(xiàng)措施，它對節(jié)約用水，改善水質(zhì)，提高水的利用效率具有十分重要的意義。在環(huán)保工程的水處理方面，超濾膜對飲用水的凈化、廢水的處理和海水的淡化都具有明顯的作用。超濾膜是一種高效的過濾方法，它可以有效地將廢水中的雜質(zhì)和水進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)水資源的凈化。我們國家的淡水資源匱乏，而海洋資源豐富，只要去除海水中的鹽分等成分，就能讓海水變成一種可以供人類飲用的淡水，因此，淡化海水資源就成為了當(dāng)前的水處理重點(diǎn)。經(jīng)過長期探索，我國已經(jīng)研究出一種反滲透工藝用于海水的脫鹽。超濾膜技術(shù)具有良好的過濾特性，可以作為反滲透的前處理系統(tǒng)應(yīng)用，與反滲透相結(jié)合，可以大大提高海水的脫鹽效率。目前，超濾膜技術(shù)已成為海水淡化的主要方法。

2.4 過濾處理技術(shù)

過去，超濾處理技術(shù)在水處理過濾技術(shù)中應(yīng)用較少，主要是由于其成本較高，但是經(jīng)過過濾處理后的水質(zhì)提升明顯，使用價(jià)值較高，可以用來稀釋水體污染物濃度。例如，在礦山開采中，礦井水的污染是比較嚴(yán)重的，開采活動(dòng)極易破壞巖層水的穩(wěn)態(tài)，流入地下采礦區(qū)域的礦井水會(huì)發(fā)生多種化學(xué)反應(yīng)，呈酸性或堿性狀態(tài)。如果礦井水未經(jīng)處理直接排放到環(huán)境中，對周邊水域、土壤以及人類生存的生態(tài)環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生不利影響，水環(huán)境狀況進(jìn)一步惡劣，對植物的生長也會(huì)產(chǎn)生一定危害。因此，礦井水的過濾非常有意義，超濾膜技術(shù)在過濾處理中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)目前我國礦井水的處理情況可以看到，在礦井水的處理中，一般都要對水進(jìn)行預(yù)處理，以最大限度地減小懸浮物對超濾膜表面的污染，減緩其老化速度，從而最大限度地提高超濾膜使用年限。由于壓力對于驅(qū)動(dòng)水滲透超濾膜具有極大重要性，因此在進(jìn)行礦井水處理時(shí)，技術(shù)人員要掌握好這個(gè)關(guān)鍵的控制因素，一般可以采用氮?dú)鈱Τ瑸V膜施加壓力。在0.1MPa下，雖膜通量衰減率較低，但此時(shí)產(chǎn)水率僅為55%,不能有效發(fā)揮超濾膜的產(chǎn)水性能；隨著運(yùn)行壓力增大，產(chǎn)水率也進(jìn)一步增大，在0.2MPa工作壓力時(shí)，雖然膜通量衰減率提高,但產(chǎn)水率也可進(jìn)一步提高，達(dá)到90%以上,故選擇在0.18MPa下運(yùn)行。盡管不同的?？缀湍＝M件設(shè)計(jì)可能影響膜的壓力運(yùn)行范圍和過濾效果，控制運(yùn)行壓力在0.2～0.3MPa之間仍是最為穩(wěn)妥和經(jīng)濟(jì)的選擇。

2.5 污水處理技術(shù)

最近幾年，我國的工業(yè)化和現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，污水的排放量也在不斷增加。在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，人們的生活水平也在不斷提高，對于居住質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量的需求也在不斷提高。在這種情況下，我國對污水的排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提高。超濾膜技術(shù)不僅具有很高的分離效率，而且沒有多余的能量消耗，具有很高的實(shí)用價(jià)值，處理后的廢水可以進(jìn)一步回收利用。因而，在廢水回收利用的過程中，超濾膜技術(shù)得到了越來越多的應(yīng)用。超濾膜技術(shù)也可以和生物處理技術(shù)結(jié)合使用，在較大范圍內(nèi)對水體中的微生物和有毒物質(zhì)進(jìn)行攔截，提高反應(yīng)器的濃度，增加硝化菌和反硝化菌的數(shù)量，進(jìn)而提高廢水的凈化效率。目前，我國正在構(gòu)建一個(gè)節(jié)能、環(huán)保的社會(huì)，人們對資源的節(jié)約和對環(huán)境的重視程度不斷提高，同時(shí)，水資源的再利用也符合節(jié)能環(huán)保的經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢。因而，再生水回收利用工程已越來越受到人們的重視，并且它的發(fā)展速度也在不斷加快?？傊瑸V膜技術(shù)在污水處理中的水回收利用過程中，可以提高處理后的水的質(zhì)量，并且可以極大地節(jié)約水資源，具有重要的意義。

3 環(huán)保工程中水處理超濾膜技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電鍍廢水處理

電鍍行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，其在日常生產(chǎn)中的用途十分廣泛，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的廢水。在電鍍生產(chǎn)過程中，廢水中包含了一些有毒的物質(zhì)和污染物，對周圍的環(huán)境造成了很大的污染。如果將這些廢水直接排出，不僅會(huì)污染周圍的環(huán)境，還會(huì)對植物的生長產(chǎn)生一定的阻礙作用。比如，銅、鐵、鎳、鋅等金屬，都是有害的，會(huì)危及人類，動(dòng)植物的生命，產(chǎn)生毒害作用。另外，由于在電鍍過程中，廢水中的重金屬離子不易被生物吸附，故其去除難度較大。針對該類型的電鍍廢水，必須將超濾膜技術(shù)和反滲透技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)對電鍍廢水中的多種有毒成分和污染物進(jìn)行有效地處理，減少其對環(huán)境的污染?，F(xiàn)有的兩種凈水工藝均可對含重金屬的電鍍廢水進(jìn)行有效治理，但仍不能從根本上解決問題，僅對約85%的有機(jī)碳進(jìn)行去除，因此，技術(shù)人員仍需再接再厲，研究更有效地處理技術(shù)。

3.2 生活廢水處理

我們國家有十幾億人口，每天的生活廢水量是一個(gè)巨大的數(shù)字，若將其直接排放，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且還會(huì)妨礙對水資源的回收再利用。采用水處理技術(shù)對城市生活廢水進(jìn)行處理和再利用，可以有效地解決國家面臨的缺水問題。采用超濾膜技術(shù)將城市生活廢水進(jìn)行處理，再利用，用于居民的洗衣，拖地，澆花，灑水等，有效地提高了水資源的利用效率。利用超濾膜技術(shù)處理城市生活廢水，可將廢水中的雜質(zhì)、細(xì)菌等徹底去除，去除其中的有害成分，確保水質(zhì)的安全性。

3.3 食品污水處理

在產(chǎn)業(yè)科技和人民生活質(zhì)量不斷改善的今天，我國的食品加工業(yè)得到了很好的發(fā)展機(jī)會(huì)，各種食物的生產(chǎn)都在不斷地進(jìn)行著，以滿足人們的日常需要。食品生產(chǎn)過程產(chǎn)生的廢水中含有大量脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉、酵母、乳糖等，這些物質(zhì)如果排放到外界環(huán)境中不但會(huì)造成環(huán)境的污染，而且還會(huì)造成大量的浪費(fèi)，因此采用超濾模技術(shù)將廢水中的有用成分截留下來，同時(shí)水中的BOD和COD等也從水中被分離出來，將分離出的周態(tài)物質(zhì)經(jīng)過提取回收，可為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。超濾膜技術(shù)應(yīng)用于食品行業(yè)的污水處理，可提高我國食品行業(yè)污水處理的整體性能，有效去除污水中的雜質(zhì)和污染物，提高出水水質(zhì)，同時(shí)可回收利用有用物質(zhì)。超濾膜技術(shù)是解決我國食品污水污染問題的有效途徑，對保障食品安全有著重要的意義。

3.4 電廠鍋爐水處理

電廠鍋爐水處理技術(shù)在我國電力行業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟了，主要是用以去除水中的鈣、鎂離子為目標(biāo)。鍋爐給水中的雜質(zhì)主要是鈣鎂鹽，這些物質(zhì)會(huì)引起鍋爐腐蝕和結(jié)垢，進(jìn)而影響鍋爐的使用壽命。超濾技術(shù)在電廠鍋爐給水預(yù)處理方面的應(yīng)用主要是通過超濾技術(shù)，有效地將水中的雜質(zhì)進(jìn)行分離，并達(dá)到去除雜質(zhì)的目的。超濾膜技術(shù)具有良好的過濾性能和分離效果，可用于去除水中的懸浮物、膠體物質(zhì)等雜質(zhì)，從而保證后續(xù)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行及鍋爐給水的水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

3.5 飲用水凈化處理

近年來，由于各種行業(yè)及城鎮(zhèn)生活污水的大量排入，導(dǎo)致了水環(huán)境質(zhì)量問題日趨嚴(yán)峻，對飲用水凈化處理提出了更高的需求。在這種情況下，對飲水安全進(jìn)行管理已成了首要任務(wù)。超濾膜技術(shù)應(yīng)用在飲用水凈化處理工藝中，可有效地去除水中的真菌、病毒、懸浮物和細(xì)菌。傳統(tǒng)的飲用水凈化方法可實(shí)現(xiàn)對微生物和菌類的滅活凈化，以及對微米級懸浮物顆粒的凈化。超濾膜技術(shù)既可高效地脫除水體中的微小粒子，又可高效地清除常規(guī)凈水工藝所不具備的納米粒子，最終可高效地清除水體中的大量有害物質(zhì)（如菌懸液），達(dá)到提高水質(zhì)的目的。

4 結(jié)束語

綜上所述，超濾膜技術(shù)作為一種節(jié)能、低耗的水處理工藝，在工業(yè)廢水、食品廢水、電鍍廢水和生活污水等廢水處理中有著很好的應(yīng)用前景。對超濾膜技術(shù)進(jìn)行研究，能極大地改善環(huán)保工程水處理的水質(zhì)和效率，一定程度上提高了環(huán)境保護(hù)的效益，對國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了重大的推動(dòng)作用。