环保工程水处理过程中的超滤膜技术应用

解明宇 王翠萍 田焕新

（1.江苏河海环境科学研究院有限公司，江苏 南京 210000 2.山东鲁唯环保科技有限公司，山东 济南 250000）

引言

现阶段超滤膜在环保工程水处理中的应用范围不断扩大，在生态水资源保护中发挥出了重要作用。通过使用超滤技术手段，可有效过滤水中各类病毒、细菌、悬浮颗粒及胶体杂物等，提高废水处理质量，确保废水能够合规排放。由于超滤膜技术种类多，不同膜材料的过滤效果存在一定差异，在具体应用环节还应当结合废水种类及特征，优化超滤膜处理流程，提升超滤膜处理效果。

1 超滤膜技术原理、特征与应用优缺点

1.1 超滤膜技术原理

超滤膜是一种人工透膜，主要由醋酸纤维、醋酸纤维素酯、聚乙烯、蜜蜂等材料制成。超滤膜能够将一定大小的高分子胶体、悬浮物质从溶液中分离。膜孔径为1 ～ 100 nm，属于非对称膜类型。

在环保工程水处理中的超滤膜技术应用了溶液压力作用。以压力使溶液、低分子溶剂从超滤膜的膜孔中透过，到达膜的另一端，实现溶液分离目标［1］。超滤膜表面具备扣留功能，能够满足水净化、分离、浓缩液等要求。截留肌理可进一步分为膜的筛分作用、静电作用。在两侧压力的驱使下，使低分子溶剂的水能通过，其他乳化胶束团、高分子溶剂被截流。

相较于微滤、纳滤技术而言，超滤膜一种介于二者之间的溶液净化分离与浓缩方式，被截留的溶剂为悬浮颗粒物、胶体物质等，能够基本满足水处理目标。

1.2 超滤膜技术特征

第一，高效性。与其他环保工程水处理技术相比，超滤膜过滤效率更快，能够短时间将废水中杂质过滤出来，快速提高水质，满足不同行业水处理要求［2］。同时，由于超滤膜的过滤孔小，可有效去除水中的悬浮物、细菌及胶体等物质，过滤精度可达99.99%。

第二，环保性。超滤过程中不需要其他化学物质参加，可有效避免化学药品对生态环境二次污染问题，绿色环保性能更强。

第三，自动化。现阶段超滤技术系统的自动化水平较高，过滤参数及过滤流程均有相应的自动设施控制，操作流程简单，可有效节约人工成本。

第四，适应性。超滤技术的化学稳固性强，超滤膜材料的抗酸性、抗碱能力显著、抗水解程度较高，被应用在1400℃高温环境下，可与高温蒸汽、环氧乙烷病毒消杀等技术结合在一起。

1.3 超滤膜技术应用优缺点

1.3.1 超滤膜技术应用优点

超滤膜的出水水质较好、水质稳定，出水浊度一般都会低于0.1NTU。出水后的微生物安全度较高，能够有效截留细菌及隐孢子虫。在超滤前不必额外增加混凝剂或只需要增加少量的混凝剂，处理后的水不会出现铁、锰超标情况。超滤膜处理系统适用范围广，通过增加或减少组件，可满足不同规模处理要求。由于超滤膜结构简单，后续维修及扩建较为便利，能够有效节约系统建设及运维成本［3］。

1.3.2 超滤膜技术应用缺点

超滤膜技术对氮、氨等溶解性物质的处理能力较差，对工作环境的要求较高。超滤膜必须放置在遮挡环境下，避免被阳光照射。不仅如此，超滤膜不适用于寒冷环境，较冷的水温会使过滤效果下降，缩短超滤膜使用周期。

2 环保工程水处理中超滤膜技术种类

超滤膜技术主要被应用在工业废水净化、水源再利用方面，发展模式较为完善，能够有效对工业废水进行回收处理，处理综合效益优越。现阶段超滤膜技术种类增多，实际应用范围存在较大差异［4］。

2.1 双膜净水处理

双膜净水工艺就是将双层滤膜结合在一起，对水质进行深层净化。双膜净水工艺被应用在大规模水源处理中，可有效改善水质效应情况。现阶段双膜净水技术已被广泛应用在多地区污水治理环节。相较于常规的超滤膜技术而言，装膜处理技术也结合了反渗透、超滤手段，通过使用超滤装置将水抽出后高效过滤，使水体能够满足安全排放或循环利用目标，进一步提升了水资源利用率。

2.2 超滤净水处理工艺

超滤净水处理工艺多数被应用在水源处理环节。由于优质水源评判标准严格，需在使用前对原水进行细化处理。超滤膜净水技术体积小，能够有效简化水体净化操作流程，确保水质操作更为灵活。

2.3 短流程净水处理工艺

超滤技术可通过高效融合不同水质处理流程，提升水体净化效果。因超滤净水时对原料品质要求高，在使用环节需化水处理系统，调整净水处理工艺。不仅如此，超滤净水技术在使用环节不需要大面积超滤膜，使超滤膜的一侧水压值低，能够有效降低原水水质对滤膜造成的污染。

3 环保工程水处理中超滤膜技术应用方向

3.1 在海水淡化工程中的应用

现阶段城市建设与水资源短缺矛盾问题逐渐加剧，水污染情况较为严重。通过将丰富的海水资源淡化，能够有效解决沿海地区水资源短缺问题。海水淡化工程主要使用电渗透处理工艺，在处理环节会消耗大量电力资源，且处理后的水体质量无法达到预期效果。通过将超滤膜技术应用在海水淡化处理环节，能够配合海水淡化工艺提升淡水净化效果，增强淡水脱盐率［5］。

3.2 在化工生产在水处理中的应用

工业废水产出量大，在没有得到有效处理的情况下，会严重浪费水资源。同时，不同生产厂家及生产技术存在较大差异，导致工业废水成分较为复杂、水处理流程各不相同。因此为提升工业用水处理水平，可使用超滤膜技术手段，提升工业废水净化处理水平，有效控制废水处理成本，提升水资源循环利用率。

化学废水中含有较多镀元素，复利期间的难度较大。由于镀离子吸附效果差，仅使用传统降解处理方式会浪费较多电力资源。配合使用超滤技术手段，能够进一步提升废水中的杂质去除效率，使处理后的废水达到二次利用目标。

3.3 在城市污水回收处理中的应用

随着城市发展进程不断加快，生活污水、工业废水产出量不断增加，水污染问题更加严峻。通过将CASS 与超滤膜技术结合在一起，净化率可达90%，污水处理效果更好。具体来说，CASS 与超滤膜处理环节的水力时间为12 小时，重铬酸盐指数最低为215 mg/L，最高不可超过667mg/L。废水中的氨氮含量值控制在22.2 ～41.2mg/L 范围内，pH值介于7.26 ～ 7.85 之间。

3.4 在含油废水处理中的应用

含油废水较为常见，废水中的油物质呈现出漂浮、分散、化三种状态，对水环境影响较大，处理难度高。原含油废水工作主要使用凝聚沉淀、活性炭吸附等方式油水分离。但由于乳化油内含有的有机物质较多，特别是乳化油还含有表面活性剂、有机物质，水中的油分形态为纳米级离子，重力分离及粗粒化处理效果不佳。因此为提升含油废水处理效果，还应配合使用超滤膜工艺对油水展开深度分离处理，借助超滤膜将水及分子含量较低的有机物有效隔离，实现水油分离目标。例如，在含油废水处理环节，将超滤膜技术与中空纤维膜分离技术结合在一起。将水体压力值控制在0.1pa，水温控制在40℃以下。超滤膜每小时透水速率可达60 ～120L，完成过滤后的水中悬浮物质含量为0.32mg/L。

3.5 在电镀废水处理中的应用

电镀生产需水量较高，排放的废水内会含有氰化物、锌、铜重金属物质，在没有得到及时处理的情况下会严重影响水资源、土壤环境，对人体健康威胁较大。电镀废水处理过程中，由于微生物无法吸附电镀废水内离子，可生化性能较差。使用电解法处理电镀废水虽效果较好，但在处理过程中会消耗大量电源。通过将反渗膜与超滤技术应用在电镀废水处理期间，不仅能够有效降低水体导电率，也能够进一步去除水体中的有机碳基金属离子。其中，有机碳的去除比例可达87%、硝酸盐等去除比例可达99%。

3.6 在造纸废水处理中的应用

在造纸废水处理环节也可使用超滤膜技术手段对水中污染物质展开回收与浓缩处理经过，经过处理后的水再次应用在造纸过程中，进一步提升水资源循环利用水平。在造纸废水处理环节，首先对造纸后剩余浓缩液进行回收处理，去除废水中的有害物质。在硫化机化浆废水处理过程中，也要根据废水处理要求选择适宜过滤膜材料，如2000u 聚醚砜膜。经过超滤膜处理后，水过滤量可达98%，使废水处理效果进一步提升。

3.7 在饮用水净化处理中的应用

饮用水的出水水质要求较高，要求水内不得存在水蚤、隐孢子、有毒藻等污染物。通过使用超滤膜技术手段处理饮用水，可以有效去除原水中对人体有害的微生物、病毒、细菌，分离悬浮物质及其他大颗粒物质，改善水体浊度，确保处理后的水体能够满足安全饮用标准。

4 环保工程水处理中超滤膜技术应用发展趋势

4.1 增强超滤膜清洗效果

超滤膜能够满足循环利用要求，可有效控制处理成本。但超滤膜清洗难度较大，在清理不完全的情况下，会出现水体二次污染问题。因此在使用超滤技术手段过程中，应提前做好废水采样检测工作，分析废水成分、污染物种类，选择适宜的超滤膜材料，做好超滤膜清洗工作。

4.2 开发组合式超滤膜技术

超滤膜为过滤原理，如废水中含有高分子物质及病原微生物量较大时，超滤膜过滤效果也会受到不利影响。因此为进一步提升环保工程水处理水平，应将超滤膜技术与其他水处理技术联合在一起使用，借助多元化消毒方式，有效去除水体病菌、微生物。

例如将超滤膜与活性炭技术组合起来，能够有效延长超滤膜使用时间，增强过滤强度，更好处理水体浑浊度，避免水质污染问题出现。

4.3 研发新型滤膜

超滤膜清洗水平可直接影响到超滤效果，因此为扩大超滤膜应用覆盖面，提升环保工程水处理水平，还应着力于研发新型滤膜材料，吸收超滤膜氧化能力，确保超滤膜能够更好适应不同水环境处理，增强污水处理效果。

总结

总而言之，超滤膜是环保工程水处理中重要技术手段，能够有效去除废水中的污染物质，确保废水能够达到指定排放标准。随着社会经济及科学技术发展速度不断加快，超滤膜工艺也得到进一步改善，应结合不同废水种类、废水处理要求，选择适宜的超滤膜材料，优化超滤膜处理流程，确保超滤膜技术能够在生态环境，推动社会的可持续发展进程中发挥出重要作用。