超滤膜技术在水处理中的应用

超滤膜技术在水处理中的应用
摘要：随着经济的发展和进步，对于水资源的需求也越来越大，水源是一切生命的源泉，所以要加强水源的质量管理，切实做好水处理工作。

本文主要就超滤膜在水处理中的具体应用进行了分析研究。

关键词：超滤膜；水处理；应用
前言
近些年来，随着社会的发展和经济的进步，特别是近年来一些城市污水处理厂和自来水厂提标与改造的需要，加上难降解物质的出现，一些新的水处理技术得到了实际应用和发展。

膜分离科学与技术在过去的30多年时间里得到了极其迅速的发展，已从最初的实验室研究到目前的规模化生产应用。

膜法水处理技术具有分离效率高、能耗低、投资效益好、占地面积小、不污染环境等优点，已在海水淡化、制取直饮水、废水处理和中水回用等方面发挥了巨大的作用。

本文主要就超滤膜技术在饮用水处理、中水回用、废水处理等方面的应用进行了研究，具有了重要的现实意义。

1超滤膜的概述
膜分离技术根据膜的孔径可以分为微滤、超滤、纳滤和反渗透，如图1-1[1]所示，图中也可以看出不同种类膜的孔径存在一定的重叠。

一般认为，超滤膜的有效孔径在0.001-0.2μm之间，孔径在1-5nm之间的膜称为纳滤膜，孔径在0.1-10μm之间的膜称为微滤膜，超滤膜的截留性能介于纳滤膜和微滤膜之间。

超滤适用于截留0.001-0.1μm之间的颗粒和杂质，允许小分子物质和溶解性物质通过，但能有效截留胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。

图1-1 不同膜的分离范围
1.1超滤膜的过滤原理
所谓超滤就是在外界的压力作用下，被处理的溶剂与部分溶质（这里的溶质是专指低分子量的溶质）受力穿过滤膜上的微孔顺利到达滤膜的另一边，而另一部分的高分子量的溶质和乳化胶束团则被成功截留在外，最后使溶液实现有效物质和杂质之间的分离。

在超滤中，超滤膜对杂质的分离过程主要有：a.筛分截留。

超滤膜将尺寸大于其膜孔的固体颗粒或颗粒聚集体截留，而液体和尺寸小于膜孔径的成分可以透过膜。

b.吸附截留。

超滤膜将尺寸小于其孔径的固体颗粒通过物理或化学作用吸附而截留，其截留能力与膜表面的化学特性有关。

c.架桥截留。

固体颗粒在膜孔因架桥作用而被截留。

d.网络截留。

这种截留发生在膜的内部，往往是由于膜孔的曲折形成的。

1.2超滤膜技术的特征
超滤膜技术的特征大体上可以概括为七点。

第一点是，杂质的去除率较高、处理完的水质质量较好；第二点是，可以避免二次污染，有效的减少化学药剂的使用量和提高使用率；第三点是，系统安全可靠性高、利于自动化；第四点是，滤膜的化学稳定性较好，能够耐酸、耐碱、耐水解；第五点是，特别耐热、耐高温、因此应用领域十分广泛；第六点是，对水的过滤精度高，能够除去水体中将近99 %的有毒有害物质；第七点是，能够增加工业废水的回收再利用率，减少不必要的排放，甚至能到达零排放。

1.3超滤膜工艺的技术要点
超滤的工作压力一般为0.1-0.6MPa，温度为60℃，此时超滤的透过通量为1-500 L/m2·h，一般情况下为1-100L/m2·h。

根据工程使用经验，超滤透过通量的影响因素有料液流速、操作压力、运行温度、运行周期和膜的清洗维护等因素，可通过工艺技术参数的合理选取，使超滤膜保持良好的工作状态，保证出水水质的稳定和可靠[2]。

2超滤膜技术在饮用水处理中的应用
随着水污染的加剧，以及《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的正式实施，常规制水工艺（混凝+沉淀+过滤+消毒）已不能解决新的水质问题，如贾第虫和隐孢子虫问题、藻类污染问题，以超滤为代表的第三代饮用水处理技术应运而生[3]。

1988年，法国建成了世界上第一座超滤膜水厂[4]，处理能力240m3/d，采用0.01μm的醋酸纤维素中空纤维超滤膜。

此后，超滤膜技术在更多的国家的自来水厂得到应用。

截止1999年，全世界采用超滤技术的水厂已达到50家[5]。

我国膜产业和膜技术总体的研究和应用起步较晚，2005年，我国第一座超滤水厂—苏州木椟镇渡村水厂投入运行，标志着超滤膜技术开始在我国规模化应用。

近几年，随着膜材料制造技术的快速发展，膜的性能得到改善，国产的中空纤维超滤膜逐渐具备较强的国际竞争力[6]，同时超滤膜价格正在迅速降低。

超滤膜技术被国内更多的水厂所采纳，山东东营水厂、上海第三水厂、杭州清泰水厂等相继建成投产。

自此，我国超滤膜技术在饮用水处理领域进入快速发展阶段。

3超滤膜技术在中水回用处理工程中的应用
目前，城市生活污水处理厂普遍采用活性污泥法，处理后出水只能达到排放标准，不能回用。

利用超滤膜处理系统，出水可满足城市污水再生利用景观用水水质标准（GB/T用18921-2002）娱乐性景观环境用水的要求，生活污水资源得到再生。

3.1生物接触氧化超滤处理系统
生物接触氧化法是小型生活污水处中运用比较早的方法之一，它既具有活性污泥法的优点，还具有生物膜法优点，属于一种效果比较好的污水处理技术。

该方法主要是依靠生物接触氧化池来进行处理，一般氧化池里会充填填料。

生物接
触氧化法具有多种净化功能，一方面能够有效地去除有机物，另一方面还可以达到脱氧和除磷的效果。

主体工艺流程为:原污水→初沉池→接触氧化池→二沉池→超滤处理系统→消毒→排放。

3.2厌氧生物滤池超滤处理系统
厌氧生物滤池是一种内部装有填料作为微生物载体的厌氧生物膜法处理装置。

厌氧微生物附着载体的表面生长，当污水自下而上升式通过载体所构成的固定床层时，在厌氧微生物作用下，污水中的有机物得以厌氧分解，并产生沼气。

其工艺流程为: 原污水→调节池→厌氧消化池→氧化沟→沉淀池→超滤处理系统→排放。

污水经沉淀池预处理后进入厌氧消化池水解和酸化，提高污水的可生化性，为后续处理创造条件。

其主要优点是造价低、管理简单、出水水质好、运行效果稳定。

3.3两段活性污泥超滤处理系统
两段活性污泥法将污水管道、污水处理厂视为一个污水处理系统。

其工艺特点是:不设初淀池，A 段高负荷，B 段低负荷，A、B 两段污泥分别回流，充分利用污水管道中的微生物，为不同时期生长的微生物种群创造良好的环境条件，让其充分发挥作用，该方法耐冲击能力强，处理效果稳定。

主体工艺流程为:原污水→格栅→调节池→A 段接触氧化池→A 段沉淀池→B 段接触氧化池→B 段沉淀池→超滤处理系统→排放。

4超滤膜技术在废水处理工程中的应用
4.1对食品加工业废水的处理情况
在食品加工行业里有很多的食品（如豆制品、牛奶饮品、肉类等）在加工过程中产生的废水含有一定的营养成分（如含有脂肪、酵母、蛋白质、乳糖等），但废水中含有的生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）也比较高，大量的排放不仅是对其中有用物质的一种浪费而且还会对现有的水资源造成严重的污染。

因此这种废水的回收再利用价值相对较高。

但是一般的水处理方法并不能从中提炼出上文中所提到的有用物质和营养成分。

只有超滤膜水处理技术不仅能够实现废水的回收净化再利用，同时还能保证废水中的营养成分不浪费，一举两得。

4.2对城市生活中产生的污水处理情况
超滤膜水处理设备拥有体积小、占地面积小、投资成本低廉等优点。

给污水处理厂处理大量的城市生活污水带来了方便也极大的增加了效率，而且处理效果显著。

经过处理的生活污水（也称之为中水）将被重新利用到城市生活中的其他方面，实现了对水资源的再循环利用。

城市生活污水处理问题在城镇化过程中会日益突出，现有的处理能力远远滞后于城市扩建和城市人口增加，所以高效的超滤膜水处理技术更会被大力开发应用[7]。

4.3对含油废水的处理情况
常见的含油废水有乳油、乳化油和分散油三种。

乳油和分散油的处理可以采用以下几种方法，一是利用机械进行分离，二是对含油的废水进行凝聚沉淀，三是采用活性炭进行吸附。

这些都能够成功的实现水和油的分离。

这些方法属于常规的简单易操作的处理方法。

对于乳化油的处理方法则相对复杂一些。

因为乳化油中含有表面活性剂成分以及作用与活性剂相似的其他有机物质。

油的成分通常以离子的形式存在于水之中。

只有使用超滤膜技术使乳化油中的低分子量的有机物质和水成分成功穿过滤膜，才能实现水油的分离。

从而大大提高了除油效果，也是对传统工艺的一次技术革新。

5超滤膜技术在淡化海水方面的应用
在许多淡水资源严重匮乏的国家，用于解决缺水问题的传统海水淡化处理技术（蒸馏等）根本无法满足人们日常对于水的需求量。

由于处理技术的不先进不到位，用以处理淡化海水的工程设备的正常出水量远远低于设计的标准出水量，并长期低于标准出水量运行。

这不仅浪费了人力、物力和财力，而且也没有起到其应有的作用，解决人们用水难的问题。

超滤作为预处理工艺
先进的超滤膜水处理技术适用于对任何水质的海水进行淡化处理，并且能够轻松的将处理以后的海水污染指数（SDI）值控制在2 以下，为后续的反渗透淡化海水提供了可靠预处理保证。

既节约了处理成本又解决了用水难题。

6超滤技术在污水回用处理中的应用
对回用水的水质稳定性要求高，因此选用超滤处理系统进行深度处理，首先经过常规的过滤处理后送入超滤系统，然后再送入回用系统[8]。

按照超滤设备的出水要求，将出水量设计为5.0m3/h。

生活污水通过管道系统收集后进入到污水站预处理部分(格栅井、调节池)，格栅栏能够把污水中比较大的污物与颗粒截下来，然后使用污水泵将其放置在调节池中，停留在池中的污水，经过一段时间之后调节水量，并进行水质的均化，污水在均化后，污水提升泵将污水打入生物反应池中，之后会产生生化反应，在生物反应池内污水中的有机物通过微生物的作用就会降解; 经生物降解处理后的水，在沉淀池内会使得泥水相分离，剩余污泥就会排入泥浆池中，沉淀池出水经机械过滤器过滤后，再进入超滤部分，经处理后回用于化学水处理系统。

7结束语
综上所述，人们的日常生活和工业的稳定发展都离不开超滤膜水处理技术的应用。

水是生命的源泉，是国家经济发展的命脉，是社会稳定和谐的基础。

因此要通过不断的努力研究，将最先进的超滤膜技术长期有效的应用到水资源处理工程中，使人类宝贵的水利资源发挥出其最大的效用，而且超滤技术在水处理中的广泛应用，使得处理后水质稳定且出水完全可以满足回用于化学水处理系统的要求，有可观的经济效益，由于减少了外排废水，环保效益也十分明显，具有推广
价值。

参考文献
[1]向平. 超滤膜去除饮用水中污染物的实验研究[D]. 中国重庆: 重庆大学, 2004.
[2]柴克鹏. 超滤技术在生活污水处理回用系统中的应用[J]. 四川建材,2013.
[3]杨艳玲,李星,李圭白.新一代饮用水净化工艺-以超滤为核心技术的组合工艺[J]. 水科技,2007.
[4]刘春霞,付婉霞.超滤技术在饮用水处理中的效果和应用前景[J]. 给水排水,2010.
[5]游德才,王家民.膜技术在饮用水处理中的应用及研究进展[J]. 净水技术,2002.
[6]王世昌,丁涛,王志,等.膜技术在生态环境治理中的应用[J]. 膜科学与技术,2006.
[7]赵小强. 论超滤膜技术在水处理中的应用[J]. 中国连锁,2014.
[8]张琛,祁惠,黄瑞华. 浅谈控制“三边工程”中施工工程签证控制[J]. 四川建材,2013.。