周清卿

摘? 要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)水資源的需求量也越來(lái)越大。隨著環(huán)境保護(hù)觀念的加強(qiáng)，人們愈加重視水質(zhì)的處理。目前超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，并且取得了比較可觀的效果。鑒于此，該文將從飲用水處理、污水處理、廢水處理以及海水淡化等多個(gè)方面對(duì)超濾膜技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究和分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)其存在的問題和發(fā)展前景進(jìn)行討論，以期為日后進(jìn)一步優(yōu)化超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用效果提供一些建議和理論參考。

關(guān)鍵詞：超濾膜技術(shù);水處理;應(yīng)用;發(fā)展前景

中圖分類號(hào)：X703? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

膜技術(shù)是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型實(shí)用技術(shù)，作為一種無(wú)相變且低能耗的物理過程，膜分離技術(shù)具有高效節(jié)能且無(wú)污染的特點(diǎn)，所以在各國(guó)的各個(gè)領(lǐng)域之中都得到了廣泛的應(yīng)用，具有十分廣闊的發(fā)展前景。目前在水處理中使用較多的仍然是壓力式膜技術(shù)，超濾膜技術(shù)是從20世紀(jì)90年代才開始了廣泛應(yīng)用，大多為中空形式，主要材料有聚醚砜和聚偏氟乙烯等高分子材料。膜技術(shù)過濾的精度與其本身孔徑有直接關(guān)系，一般把孔徑較大的稱為微濾，孔徑最小是納濾以及反滲透，而超濾則是結(jié)語(yǔ)微濾和納濾之間的膜過程，其孔徑一般在3 nm～100 nm。利用超濾膜技術(shù)能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液的凈化、分離以及濃縮。一般認(rèn)為超濾膜技術(shù)的截留機(jī)理是篩分作用，不過有時(shí)膜的化學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)揮一定的截留作用。超濾膜技術(shù)主要是以膜兩側(cè)的壓力差作為基本動(dòng)力，以超濾膜作為過濾介質(zhì)，在壓力作用下，水流過膜表面時(shí)只允許水和其他低分子量的溶質(zhì)通過，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液的凈化、分離以及濃縮。

1 飲用水處理

自20世紀(jì)末期以來(lái)，隨著水環(huán)境污染的家具以及水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的提升，大量的水質(zhì)問題出現(xiàn)在了人們面前，比較典型的有賈第蟲和隱孢子蟲問題、藻類污染加劇、水蚤和紅蟲問題以及水的生物穩(wěn)定性問題等。在此背景之下，世界上的許多國(guó)家都對(duì)飲用水制定了一些指標(biāo)項(xiàng)目和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的檢測(cè)指標(biāo)也在不斷增加，第一和第二代飲用水技術(shù)，也就是常規(guī)的處理和臭氧—活性炭深度處理已經(jīng)不能滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，因此便引入了超濾膜技術(shù)，即第三代飲用水技術(shù)。

1.1 粉末活性炭—超濾膜（PAC—UF）聯(lián)合工藝

粉末活性炭—超濾膜聯(lián)合工藝能夠有效結(jié)合PAC對(duì)于低分子物質(zhì)的吸附作用和大分子細(xì)菌等微生物的少分作用，從而提高飲用水中有機(jī)物的去除率?，F(xiàn)階段許多學(xué)者對(duì)于粉末活性炭—超濾膜聯(lián)合工藝的研究比較熱門，認(rèn)為其可能發(fā)展為代替常規(guī)飲用水處理工藝的膜技術(shù)。相關(guān)學(xué)者曾經(jīng)提出了將一定的粉末活性炭加入U(xiǎn)F裝置的循環(huán)水流中并且組成吸附—固液分離工藝來(lái)達(dá)到凈化飲用水的目的。PAV可以有效地吸附低分子物質(zhì)，將溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)移到固相，之后再利用UF膜將其從水中去除。除此以外，PAC還能夠有效地防止膜污染。根據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，粉末活性炭的濃度越大，高錳酸鹽指數(shù)以及酚的去除效果都在上升，并且粉末活性炭還能夠減輕污染，從而維持超濾膜的高比流量。

1.2 混凝—超濾組合工藝

混凝有混合、凝聚以及絮凝3個(gè)部分，混凝—超濾組合工藝的主要目的是形成絮體。其主要工作原理如下：1）首先是吸附—電中和;2）其次是吸附架橋;3）最后是網(wǎng)捕作用。混凝的主要目的是將水中的小分子物質(zhì)形成礬花，之后在超濾膜的作用下形成濾餅層，如此一來(lái)，具有親水性質(zhì)的物質(zhì)便會(huì)沉積在濾餅層之上，通過沖洗便可將其去除，然后恢復(fù)膜通量。綜合而言，混凝—超濾組合工藝之所以能夠有效地去除有機(jī)物主要有以下原因：首先，混凝能夠使水中的小分子有機(jī)物形成微絮體，并提高其分離性能;其次，微絮體通過超濾膜以后能夠被截留，從而更好地去除有機(jī)物分子?；炷A(yù)處理能夠改善膜通量，強(qiáng)化膜的過濾性能并且提高出水的水質(zhì)?，F(xiàn)階段，混凝—超濾組合工藝主要有壓入式以及浸入式2種，根據(jù)相關(guān)學(xué)者的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)壓入式和浸入式2種工藝的有機(jī)物去除率分別為41.6%和36.5%，其運(yùn)行費(fèi)用分別為0.136元/m?和0.122元/m?，在實(shí)際應(yīng)用的過程可以根據(jù)不同需求選擇。

1.3 其他預(yù)處理形式與超濾膜技術(shù)聯(lián)合工藝

有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，在超濾膜飲用水處理中，用生物陶粒柱—PAC作為超濾膜的預(yù)處理工藝，能夠有效去除飲用水的細(xì)菌，降低飲用水的濁度。除此以外，采用臭氧—生物活性炭—超濾工藝能夠?qū)崿F(xiàn)難降解和難溶解有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，從而使其成為易降解或者易溶解的有機(jī)物，之后通過活性炭的吸附作用能夠?qū)⒊瑸V膜的有機(jī)物負(fù)荷降低，提高其使用周期。另外也有相關(guān)研究表明，壓縮活性炭—超濾工藝能夠制備優(yōu)良的飲用水，這主要是由于壓縮活性炭棒能夠優(yōu)先去除憎水性的大分子有機(jī)物，從而降低其對(duì)于超濾膜的吸附作用，因此能夠更好地預(yù)防和控制有機(jī)物污染。

2 廢水處理以及海水淡化

超濾膜憑借其獨(dú)特的特點(diǎn)，在生活污水、工業(yè)廢水處理以及海水淡化的過程中都得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于城市污水，常常采用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行處理，處理效果十分明顯，處理后的水可以回用，并且反應(yīng)器的體積較小，成本較低，能夠在城市小區(qū)中廣泛應(yīng)用。在含油廢水中，超濾膜技術(shù)可以使水和其他低分子有機(jī)物透過膜，從而將油和水分離。20世紀(jì)60年代就已經(jīng)有國(guó)家利用膜技術(shù)來(lái)淡化海水，但是其中面臨著一個(gè)膜污染的嚴(yán)重問題。傳統(tǒng)的預(yù)處理方式不能夠保證入水的水質(zhì)，因此很多淡化工廠沒有對(duì)此進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)分析，從而導(dǎo)致了制水成本的增加。根據(jù)世界各個(gè)國(guó)家的膜技術(shù)淡化實(shí)踐可以發(fā)現(xiàn)，超濾技術(shù)可以有效地控制水質(zhì)，從而保證反滲透法的入水水質(zhì)。

3 我國(guó)超濾膜技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

無(wú)論是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用都比較廣泛，雖然我國(guó)的超濾膜技術(shù)發(fā)展比較快，但與其他發(fā)達(dá)國(guó)家仍然存在一些差距。其中存在的主要問題是超濾膜的污染問題。

不可否認(rèn)，目前超濾膜技術(shù)已經(jīng)在水處理的很多領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用，然而其污染問題仍然亟待解決。超濾膜的污染物質(zhì)在膜的表面降低了膜的通量，在很大程度上阻礙了超濾膜技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。鑒于此，有很多的學(xué)者和科研單位在深入研究超濾膜污染機(jī)理的基礎(chǔ)上對(duì)其防治過程提出了一些措施，然而大多數(shù)的研究?jī)H是對(duì)料液的性質(zhì)以及污染物的截留等進(jìn)行了定性的分析，并沒有對(duì)其進(jìn)行定量地探索，所以這也是日后超濾膜技術(shù)發(fā)展的重要方向。

4 結(jié)語(yǔ)

該文從飲用水處理、污水處理、廢水處理以及海水淡化等方面對(duì)現(xiàn)階段超濾膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了比較深入的研究和分析，并且在此基礎(chǔ)上對(duì)我國(guó)超濾膜技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景進(jìn)行了討論?？陀^而言，我國(guó)的超濾膜技術(shù)還不夠成熟，相關(guān)學(xué)者和技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用實(shí)踐中不斷發(fā)現(xiàn)超濾膜技術(shù)所存在的問題，積累經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)，吸取教訓(xùn)，爭(zhēng)取不斷提升其在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用水平，從而促進(jìn)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)發(fā)展。

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