刘恒帛

（南开大学环境科学与工程学院，天津 300071）

随着经济的快速发展和社会的不断进步，环境中存在的问题也逐渐增多。以前，超滤膜技术的主要应用领域为工业以及相关行业，但随着环境污染越来越严重，水资源污染也日益增加，已经严重影响到了人们的生活。目前，随着环保政策的严格要求以及人们对美好生活的渴望，对于水处理技术和工艺的要求也越来越严格，因此，超滤膜技术在原有基础上被更加广泛地应用。由于膜材料工业的迅速发展，膜分离技术已经从传统的软水处理发展到水处理行业的各个方面，与其他水处理技术相比，膜分离技术具有明显的优点。因此应对该技术进行更加详细地研究，以便今后可以进行大规模地推广主应用。

1 环保工程水处理中应用超滤膜技术的意义

随着改革开放的不断深化，经济发展速度越来越快，科技进步尤为明显。新纪元即将到来，中国工业正在全面、快速地发展，而在经济快速发展的同时必然会对环境造成不同程度的污染。在工业发展过程中，一些地方企业为了节约成本，未经许可即排放工业污水。工业污水严重污染环境，影响居民的生活水源。要从根本上解决环境问题，必须对工业污水进行相应的处理。

超滤膜技术是解决工业污水污染的一种必要的技术，它可以从工业污水中彻底去除杂质。这些污水经过处理后，可以继续应用于工业生产过程，同时，工业污水中的杂质也可作为废渣使用，有价值的物质可以根据自身条件回收利用。通过这种方式，可以使企业降低成本，并减少对环境的破坏及对资源的需求[1]。

2 超滤膜技术概述及应用特点分析

2.1 超滤膜技术概述

超滤膜技术相对于传统膜过滤来说，其过滤技术精度更高、更便捷。一般来说，来自废水和一些低能胶凝物质的溶剂在压力下穿过一个相对较小的区域，随后进入薄膜的另一面，从而达到过滤效果，其中可使用高聚物和高质量的溶解剂，也可用于过滤某些胶体物质。超滤膜表面含有特殊的化学成分，可以过滤少量物质。在对焊锡超滤时，可利用加压方式，使焊接 过程中产生的水份、无机盐和高能分子无法通过，从而增强焊锡的渗透性，恢复其水份，超滤膜技术图如图1所示。

图1 超滤膜技术图

2.2 超滤膜技术应用特点

在应用超滤膜技术时，驱动力是核心元素。超滤膜主要用于水的净化。超滤是一种介于微滤和纳滤之间的膜分离技术。超滤膜截留分子量的水平在10 000-500 000 Da之间。一般情况下，超滤膜的典型孔径大多在0.001～0.2 μm之间，主要用来去除颗粒物，降低废水的浊度。目前超滤膜技术已广泛应用于许多行业，效果非常理想，净水效果明显优于其他净化技术。

超滤膜技术在当前环境水处理技术中具有许多优点。它不额外添加任何化学物质，从而避免对水资源的污染，起到净化水资源的作用，并可以预防二次污染，实现水净化的目标，该技术的应用效果非常好，已经成为许多水处理环保技术的首选[2]。

2.3 超滤膜分离技术特性及装置分类

2.3.1 超滤膜分离技术特性

超滤膜分离技术的特点如下：（1）分离过程无相变，能耗低。（2）分离过程可在室温下进行，如果汁、生物制剂和其他需要浓缩或清洗的物质。（3）传统的低压泵可作为超滤膜的驱动力，设备和工艺易于使用和管理。（4）应用范围广，所有溶质的分子量在500～50 000 Da之间，或者溶质尺寸介于0.001～0.02 μm之间，均可被超滤膜截流。

2.3.2 超滤膜分离装置分类

超滤膜装置由圆管膜和多孔支撑管组成。①管式超滤膜有直视式、螺旋式、单簧管式三种。②卷式超滤膜、盘管式超滤膜由中央集水管、膜支架、膜和原水控制网络组成。③中空纤维膜。中空纤维膜是一种很薄的中空纤维管。按表面可分为内部压力和外部压力。④板式超滤膜。板式超滤膜由几十层膜和载体板组成，一层与另一层相连。不同类型的超滤膜具有不同的优点和缺点，因此，应该根据现场的需求，进行合理科学选择合适的超滤膜工艺，实现优化应用目的。

3 环保工程水处理中超滤膜技术存在的问题及应用

3.1 环保工程中应用超滤膜技术存在的问题

3.1.1 超滤膜污染问题

使用超滤膜可造成膜污染。超滤膜污染和污染物沉淀使膜的渗透能力下降。超滤膜主要是吸附污染、沉淀污染和生物污染。要控制超滤膜污染，需合理选择膜成分，同时要对膜表面进行处理，使其污染降到最低。同进，还要不断提高超滤系统的整体处理能力，从而降低运行成本[3]。

3.1.2 超滤膜技术尚不成熟

超滤膜技术目前尚不成熟。超滤膜技术在农村饮用水处理中的应用相对较少，与其他水处理方法相比存在很多技术问题，不仅膜技术不成熟，相关的处理技术也不完善，所以难以推广应用。面对此种情况，就需要优化处理工艺，使超滤膜技术在环境工程中发挥更大的作用。

3.1.3 人们自身的饮用水问题

目前水资源受到严重污染，治理水污染势在必行。超滤膜技术可对水中杂质进行处理、净化，显著改善水质，达到饮用标准。净化后饮用水水质必须相对清洁，避免有害物质的影响，尤其是对微生物、细菌、藻类等的处理，必须符合人们的饮用标准。

3.2 超滤膜技术在环保工程中的应用

超滤膜技术在当今社会环境下有了很大的发展，已经渗透到人们生活的各个领域。在环保领域应用超滤膜技术，既能保证居民饮用水的安全，又可根据实际情况对工业污水进行处理，使其达到排放标准[4]。

3.2.1 超滤膜技术应用于海水开发

从储备的角度看，海水的地位极为重要，但由于在利用海水前需要进行适当地处理，从而导致海水的开采缓慢。目前，水资源需求持续增长，淡水资源日益紧缺。虽然电渗可以有效地淡化海水，但在无形中加大了资源损失。因此，超滤膜技术的应用可以大大加快海水的处理和利用速度，并减少资源浪费。

3.2.2 超滤膜技术在工业污水处理中的应用

超滤膜技术主要应用于以下几方面：第一，造纸污水处理。水洗造纸的原料需要漂白，漂白后的污水要回用。与此同时，清洗过程中的其它物质也需要处理、回收、再生和再利用；第二是电镀行业的污水处理。由于电镀行业需要大量的水资源，因此，在采用相关技术的同时，要将反渗透和超滤膜技术有机地结合起来，全面应用于相关行业，净化环境。第三，工业含油污水存在的问题，应根据不同情况采取相应的处理措施。传统的处理方法主要有活性炭吸附法、混凝法等。但这些传统方法对乳化油工业污水的处理效果并不理想，而超滤膜技术能充分分离乳化油，在处理污水的同时可实现资源保护。

4 环保工程水处理中超滤膜技术的应用研究

随着环保工程的快速发展，污水处理已逐渐成为企业关注的焦点，污水处理和净化难度与日俱增。超滤膜水处理技术是一种新的应用方式，是一种节能、高效的化工污水处理方法。超滤膜水处理工艺可实现微粒的过滤、去除，最终达到符合饮用水标准的纯净水资源。

4.1 化工污水处理中超滤膜技术的应用

伴随着我国化工生产规模的不断扩大，电镀污水也开始增多。电镀污水的排放与处理是目前化工企业面临的主要问题。电镀厂的污水含有铁、铜、锌、镍等重金属元素，如果直接排放到自然环境中，不仅会污染土壤，还会造成植物、植被的污染，最终威胁人类的生命健康。当前许多单位都采用反渗透技术来吸附、分离、提取杂质和大颗粒。但是对污水的处理效果不佳，只能分离大颗粒，无法去除水中的有机物、细菌等物质。超滤膜技术作为一种渗滤与过滤技术，在污水处理中的应用比反渗透技术复杂。超滤膜技术尤其适用于氧化物含量较高的化工污水，可以吸附和截留污水中90%以上的杂质。膜面活性剂主要吸附大颗粒污染物，增压筛孔直径在0.1 μm左右，最后用于化工污水的净化和离子回收[5-6]。

4.2 生活用水处理中超滤膜技术的应用

生活用水主要来自于洗涤剂、垃圾或粪便、氮磷、硫等含有无机盐的废水。随水土流失可引起城市污水中的致病微生物、病毒和其它致病菌的传播。采用超滤膜技术处理生活用水，可有效去除水中的各种有机物，达到饮用水净化质量的要求。在生活污水处理中应用超滤膜技术，首先要了解它的污染程度。超滤法可直接应用于污染较严重的地区，超滤法应与其它相关工艺结合，采用粒状活性炭和微滤活性炭进行预处理。超滤膜对有机物和致病菌的渗透，通过膜生物反应器、活性污泥超滤耦合等设备可以降低COD含量，去除率在95%以上。

4.3 电镀污水处理中超滤膜技术的应用

电镀污水中含有大量重金属和氰化物。污染物种类多且含量大，不仅污染水环境，而且对土壤造成直接危害。采用电解方法处理污水，成本较高，且污水中离子的可生物降解性较低。而超滤膜技术与反渗透技术相结合，可有效去除电镀污水97%的导电性物质、99.8%的镍和87%的有机碳，从而降低污染，改善渗透膜的流动性能，保证污水处理效果。

5 结论

综上所述，合理应用超滤膜技术是实施环境保护技术的一项重要措施。利用超滤膜技术能较好地清洁各种水源，对生活污水及工业废水也可以进行有效地处理，从而满足人们多方面的需求。