超滤膜技术在环境工程水处理中的应用分析

2022-11-13季也酩冯晶晶宋美娟

海峡科技与产业 2022年3期

唐朕田野季也酩冯晶晶宋美娟

北京洁禹通环保科技有限公司，北京 100089

0 引言

水资源作为保障我国居民日常生活的重要资源，水环境的控制也成为城市建设和发展过程中的主要工作。因此在城市环境工程的建设过程中，需要利用先进技术来对水环境进行有效处理，避免水环境对城市居民造成不良影响。因此本文对当前最先进，而且使用最广泛的超滤膜技术展开了分析，并且对超滤膜技术的应用和发展趋势进行了研究，为环境工程中的水处理工作提出了一定的参考性意见。

1 超滤膜水处理技术概述

超滤膜水处理技术利用了微孔原理，该技术能够将水中的溶质利用微孔进行过滤，以实现过滤溶液中溶质的目的。超滤膜技术能够有效分离出水中的杂质以及颗粒物，以确保水质的安全以及洁净。传统的水处理工程技术只能够分离较大的杂质或者去除异味，一部分小颗粒杂质依然存留在水中，因此非常不利于城市居民的用水安全。随着我国生态环境问题日益凸显，水质问题引起了社会各界的重视，水质污染问题也愈发严重，部分城市的水污染甚至波及居民的用水安全，现有的消毒剂和净化机很难去除水中的微小杂质，因此传统水处理工程很难满足现代社会的需求。

而超滤膜技术的应用不仅能够有效过滤水中的各类杂质，还不会对水环境造成污染和破坏，因此这种安全环保且无毒无害的技术在城市水处理工作中得到了广泛的应用。超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一，溶剂和某些低分子溶质穿过超滤膜上的微孔，而比微孔大的高分子溶质以及乳化胶束团会被截留，以达到溶液分离的效果。整个过滤过程利用了筛分原理，而超滤膜的静电影响会同步发挥出截留功效。在超滤分离中，料液会被额外的压力让超滤膜表面的微孔快速吸收高分子物质和胶体物质，而微孔内部也会因为阻塞而产生截留现象，加之超滤膜表层机械筛分的同步作用，因此能够有效阻止水中的杂质，而水、无机盐以及其他低分子物质将会透过超滤膜。

2 超滤膜水处理技术的种类

超滤膜水处理技术可以分为以下几个主要类型，这几项技术适用于不同的水处理工程。

2.1 短流程技术

短流程技术是超滤膜技术相对有效而且使用广泛的技术之一，该技术主要是将多种净水技术和超滤膜处理技术相结合，属于一种综合性的水处理方案。不过这种方案相对来说有着很大的限制，需要在水质较好、水污染不高的区域使用，否则很难完成水处理工作。不过该技术相对来说成本较低，能够有效节省人力物力，传统自来水厂只需改造后便可以使用，能够有效应用于污染程度较小的地区。

2.2 双膜处理技术

双膜处理技术指的是利用两层超滤膜展开水处理工作，或者是将超滤膜和反渗透的过滤膜结合使用，该方法使用率同样比较高，能够应用在污染程度较高以及水中含盐量高的地区，而且效果非常好。相对于传统技术无法处理污染严重以及含盐量高的水质来说，双膜处理技术更有效，也更加简单。双膜处理技术能够对水资源进行双层净化，以确保净化后的水质更加优质。在双膜处理技术得到应用之后，大部分地区污染严重的水质得到了有效的处理，大大节省了当地用水成本。

2.3 组合技术

组合技术主要是将短流程技术和双模技术结合使用，利用两种技术的共同优点来对水环境进行处理。组合使用能够更好地对水环境进行治理，是目前最理想的超滤膜技术之一。不过由于两种技术的组合建设成本较高，因此目前未得到有效的推广和使用。所以在我国的水环境处理工程的未来发展过程中，应当对组合超滤膜技术进行优化和研究，提高组合技术的应用效率，降低超滤膜技术的应用成本，确保超滤膜技术能够更有效地应用到我国环境工程的水处理建设工作中。

2.4 新型超滤膜技术

虽然超滤膜技术为绿色无污染技术，不过在应用一段时间后也会受到一定的污染，此时的超滤膜便很难再进行水处理工作，不然则会对已经净化的水资源造成二次污染。因此对超滤膜的更换工作是非常重要的，同时还需要加强对超滤膜新技术的研究，促进超滤膜的更新换代。在对新型超滤膜的研究过程中，首先需要延长超滤膜的使用时间，并且提高超滤膜的滤水效果，同时还需要严格控制超滤膜成本，积极研究新材料的应用，而且还需要提升超滤膜的抗污染能力，以确保超滤膜的使用效果能够得到不断提升。

3 超滤膜技术的优势

超滤膜技术的核心作用在于对水进行净化、分离和浓缩，一般会以微滤以及纳滤为主，明确能够有效过滤水中的悬浮颗粒和胶体物质，包括病毒、藻类等，该技术的优势如下。

3.1 能够有效提升水资源的安全性

超滤膜的微孔孔径可以维持在0.001～0.02 μm，因此大部分水中的微生物都能被有效过滤，可以避免传统工作中频繁使用消毒剂的情况，可以有效提升水质的安全性，让城市水资源质量更加优质。

3.2 水质优化效率高

超滤膜技术在水处理环节的应用能够更高效、更方便地去除水中残留的悬浮物，而且还能有效控制水的浑浊度，让水体不再受到自然化学特性的控制和影响，让水的浑浊度能够维持在0.1 NTU以下，能够完全符合相应的标准。而且超滤膜技术得到广泛使用后，能够有效代替混凝剂的使用，水源在允许的情况下，可以不用投放额外的混凝剂，就能有效完成水资源净化防污染的工作。

3.3 操作性能好

超滤膜技术利用智能化PLC控制系统，确保能够对自身进行有效且灵活的调试，而且操作界面具有可视化的特点，因此该技术系统的操作相对简单，操作员只需要进行基础的学习，便可以快速学会操作该系统的方法。

3.4 成本数量较低而且改造方便

超滤膜技术的应用得到了有效的推广，部分技术的成本得到了大幅控制。而且该技术在使用过程中没必要加以大规模改造，只需要在净水系统内加入标准化超滤膜组件即可。

3.5 减少化学制剂对水的污染

由于传统的净化水工艺中，通常会采用消毒剂或者净化剂等化学试剂进行净化，若是在净化过程中出现操作失误或者处理不当的情况，则很容易出现水质的二次污染。而超滤膜技术的使用则能够确保净水工作不必再采用化学试剂，能够有效避免二次污染的情况。

4 我国超滤膜技术的应用现状

4.1 对于饮用水的净化工作

当前我国水污染问题相对严重，部分水域存在贾第虫和隐性孢子虫等水质问题，还有一些水域存在重金属离子严重超标的情况，大大影响了我国居民用水的安全。而超滤膜技术的广泛使用，能够有效地去除水质的水蚤、病毒以及各类微生物，尤其是在水中的天然有机物和氨氮等物质的处理上更加有效，能够全面满足城市居民对于生活、生产用水的高质量需求。

4.2 对造纸废水的处理

当前我国造纸废水的处理大多采用了超滤膜技术，其原理是对水体中的特殊成分进行浓缩管理，通过超滤膜的水则会投放到造纸工艺中以确保能够重复使用。通常造纸废水的超滤膜处理技术的工作能够分为副产品回收、材料综合利用、废液预知浓缩浆、去除水中的有毒物质等流程。工作人员利用超滤膜技术对纸磺化机浆废水进行分析和应用，然后整理出影响超滤膜过滤效果的因素，以确保过滤效果。同时超滤膜对造纸废水进行处理后，还能对废水中的部分杂质进行有效回收，如木素等可回收物质，而且还能有效清除污水当中的漂白粉，从而大幅提高造纸废水的处理效率以及造纸原料的回收率，为造纸企业的经济效益带来非常显著的改善。

4.3 对含油废水的改良

在对我国含油废水进行调查和研究后发现，我国含油废水主要以漂浮、分散和乳化3种状态存在。对于漂浮和分散的处理，基本可以利用机械分离、凝聚沉淀以及利用活性炭吸附等形式进行控制，确保油分能够降到最低。对于漂浮和分散来说，乳化油含有一定的表面活性剂以及能够发挥同样作用的有机物，而油分子则是以微米级大小分布于水中，因此不管是重力分离还是粗粒化法都很难满足优化水质的需求。而在超滤膜技术应用之后，水和低分子有机物快速透过超滤膜，在高效除油的同时，还能将化学和生化物质进行有效排除。我国油田中含油废水的处理中，大部分油量都在100～1000 mg/L，远远超过了国家制定的10 mg/L的排放标准。因此在排放前需要利用更合理的方法，如恒压浅层气浮以及中空纤维膜分离等技术进行处理，并且确保内部压力达到0.1 MPa以及污水温度在40℃时，超滤膜的透水速度会达到60～120 L，出水过后的悬浮物固体含量平均会达到0.32 mg/L。而悬浮颗粒的平均粒径达到了0.82 μm，能够有效符合低渗透油田回注水的标准需求。

4.4 城市污水回用的应用

城市污水作为城市最重要的水资源之一，如果没有经过妥善处理，不仅会造成大量资源的浪费，还会对环境造成严重的污染。在当前我国城市污水污染问题日益严重的情况下，大部分城市已经将超滤膜技术应用到城市污水回用工作中，同时该技术也引起了社会各领域的关注和重视。例如，利用CASS以及超滤膜技术进行组合的工艺对小区的生活污水进行处理，持续水力停留时间达到了12 h，而化学耗氧量的浓度在215～677 mg/L时，超滤膜工艺的实际出水数量能够达到30 mg/L；而当水中的氨氮浓度为22.2～41.2 mg/L时，其出水氨氮浓度也能达到0.2 mg/L，污染物的去除率也能达到90%以上。出水的pH能够维持在7.43～7.81，出水的浑浊度也不会高于0.5 NTU，对比回用水标准，经过超滤膜处理的城市污水具有明显优势，非常有利于污水后期的回收利用工作。