成 娜

（遼寧早大華境環(huán)境科技有限公司,遼寧 沈陽(yáng) 110136）

社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重。針對(duì)日益嚴(yán)重的水資源污染問(wèn)題，環(huán)保部門(mén)應(yīng)該積極探索超濾膜技術(shù)在污水處理中應(yīng)用的策略，降低水污染問(wèn)題對(duì)人體健康產(chǎn)生的影響，確保和諧社會(huì)建設(shè)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。相關(guān)部門(mén)頒布實(shí)施的環(huán)保政策，對(duì)污水處理技術(shù)和工藝提出的要求也更加嚴(yán)格。同時(shí)，隨著膜材料工業(yè)的迅速發(fā)展，為膜分離技術(shù)在污水處理行業(yè)中的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。由于膜分離技術(shù)具有其他污水處理技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，所以深入分析和研究膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用，對(duì)于我國(guó)污水處理行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有著極為重要的意義。

1 超濾膜技術(shù)概述

1.1 超濾膜技術(shù)原理

超濾膜技術(shù)是一種分離溶液、加強(qiáng)濃縮處理的技術(shù)手段。超濾膜技術(shù)的應(yīng)用原理主要包括以下幾方面：（1）超濾原理。超濾膜技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要是利用溶液中分離出的溶質(zhì)形成可供其他物質(zhì)順利通過(guò)的薄膜，從而達(dá)到過(guò)濾液體中殘留的各種雜質(zhì)的目的。為了發(fā)揮超濾膜技術(shù)在污水處理中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，環(huán)保部門(mén)在應(yīng)用超濾膜技術(shù)時(shí)，應(yīng)該通過(guò)增加液體壓力的方式，將液體中的各種物質(zhì)推向超濾膜方向，提高液體中雜質(zhì)過(guò)濾的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，超濾膜技術(shù)也得到了顯著的提高[1]。（2）微透過(guò)原理。相關(guān)部門(mén)經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，分子量在超濾膜技術(shù)中的數(shù)量大概在500萬(wàn)左右。分子量在超濾膜技術(shù)中大概能夠保住500萬(wàn)的數(shù)量，而它們的質(zhì)量通常會(huì)在0.002 μm～0.100 μm之間。通過(guò)過(guò)濾膜的大多是細(xì)小無(wú)污染的物質(zhì)，所以，相關(guān)部門(mén)在使用超濾膜技術(shù)開(kāi)展污水處理工作時(shí)，應(yīng)該充分發(fā)揮超濾膜技術(shù)具有的污水凈化處理優(yōu)勢(shì)，清理水體中的顆粒物，以確保經(jīng)過(guò)凈化處理的污水水質(zhì)能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。此外，采用超濾膜技術(shù)過(guò)濾水中含有的有毒有害物質(zhì)，能夠促進(jìn)飲用水安全的有效提升[2]。因此，環(huán)保部門(mén)已經(jīng)將超濾膜技術(shù)視為污水處理中最重要的處理技術(shù)。

1.2 超濾膜技術(shù)的特點(diǎn)

超濾膜技術(shù)是一種實(shí)用性突出的污水處理技術(shù)，該技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于污水處理行業(yè)中。由于超濾膜技術(shù)具有的物理特性不僅有助于環(huán)境保護(hù)工作的高效開(kāi)展，而且減少了污水處理中化學(xué)藥劑的使用量，避免了水資源二次污染問(wèn)題的發(fā)生，促進(jìn)了水資源凈化處理質(zhì)量的有效提升。超濾膜技術(shù)與傳統(tǒng)過(guò)濾膜相比，其作為一種先進(jìn)的污水凈化處理技術(shù)，可以有效過(guò)濾出傳統(tǒng)過(guò)濾膜無(wú)法過(guò)濾的物質(zhì)，簡(jiǎn)化了污水處理中污染物過(guò)濾的步驟，確保了污水過(guò)濾凈化處理工作的順利進(jìn)行。由于超濾膜技術(shù)是在一定壓力下使物質(zhì)通過(guò)膜孔，而無(wú)需再進(jìn)行其他額外操作，所以使用超濾膜技術(shù)開(kāi)展污水處理工作，簡(jiǎn)化了水處理工作的操作步驟，提高了污水凈化處理的效率。此外，超濾膜技術(shù)與傳統(tǒng)水處理技術(shù)相比，不僅使用成本低，而且水處理的效果也是傳統(tǒng)水凈化處理技術(shù)無(wú)法比擬的，因此，該技術(shù)節(jié)省了環(huán)境保護(hù)工程的投入，為我國(guó)環(huán)境保護(hù)工作的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

2 超濾膜的主要污染物質(zhì)

2.1 顆粒物

不同類(lèi)型的水體中含有的礦物質(zhì)數(shù)量和種類(lèi)也各不相同，性質(zhì)不同的顆粒物一旦與膜之間產(chǎn)生相互作用，就會(huì)因?yàn)槲轿廴疚镔|(zhì)而堵塞膜孔，導(dǎo)致超濾膜出現(xiàn)孔徑變小的問(wèn)題，影響超濾膜的過(guò)濾效果，增加了污水處理的成本。

2.2 有機(jī)物

水體中含有數(shù)量眾多且性質(zhì)各異的有機(jī)污染物，對(duì)膜傳輸?shù)挠绊懸膊煌?，污水中的有機(jī)污染物主要是通過(guò)物理化學(xué)與機(jī)械作用于膜表面，導(dǎo)致膜在使用過(guò)程中出現(xiàn)性能下降、壽命縮短的問(wèn)題，影響了污水處理的效果。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，污水中含有的有機(jī)物主要有腐殖質(zhì)、多糖以及蛋白質(zhì)等幾種。在這其中，腐殖質(zhì)中的親水與疏水組分對(duì)膜滲透通量效果有著極大的影響，腐殖質(zhì)中有機(jī)物的親水組分不僅加劇了膜污染問(wèn)題，嚴(yán)重的還會(huì)因?yàn)樗康南陆?，?dǎo)致污水處理成本的增加。此外，多糖以及蛋白質(zhì)類(lèi)有機(jī)物也是造成膜污染問(wèn)題日益嚴(yán)重的主要污染物。研究人員采用xDLVO理論比較溶菌酶、卵清蛋白和牛血清白蛋白對(duì)膜污染的嚴(yán)重程度發(fā)現(xiàn)，不管是多糖還是蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì)，因?yàn)槠湓谀の廴局兴l(fā)揮的作用不同，所以多糖或蛋白質(zhì)對(duì)水體環(huán)境造成的污染程度也各不相同[4]。

2.3 微生物

水體中含有的各種微生物也是導(dǎo)致超濾膜污染的重要因素之一，超濾膜表面吸附的大分子有機(jī)物，不僅為微生物提供了適合其繁殖生長(zhǎng)的溫床，而且加快了微生物新陳代謝的速度，最終導(dǎo)致超濾膜微孔出現(xiàn)堵塞的情況，加劇了超濾膜的污染程度。由于超濾膜表面存在著大量維持有機(jī)物生命所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是導(dǎo)致超濾膜出現(xiàn)堵塞問(wèn)題出現(xiàn)的主要原因，隨著膜通量的下降，超濾膜的污染問(wèn)題也隨之加劇。所以，相關(guān)部門(mén)必須重視在超濾膜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，微生物污染對(duì)超濾膜膜通量下降產(chǎn)生的影響，并以此為基礎(chǔ)采取有效措施，提高超濾膜的膜通量，減輕微生物污染對(duì)超濾膜正常使用產(chǎn)生的危害，提高污水處理工作的質(zhì)量和效率。

3 超濾膜污染防治措施

3.1 顆粒物防治措施

一旦超濾膜被顆粒物污染，就會(huì)出現(xiàn)水質(zhì)變差以及超濾膜性能下降的問(wèn)題。為了充分發(fā)揮超濾膜的使用功能，研究人員必須嚴(yán)格按照要求做好超濾膜的清理工作，直至超濾膜使用功能恢復(fù)為止[5]。比如，針對(duì)黏土類(lèi)堵塞污染物，應(yīng)該使用水或氣等介質(zhì)定期沖洗超濾膜，盡可能地恢復(fù)超濾膜的膜通量，避免因超濾膜膜通量下降而影響污水處理效果。對(duì)于金屬氧化物、膠體等的污染，應(yīng)該采取化學(xué)清洗的方式。通過(guò)配置相應(yīng)濃度的化學(xué)洗滌劑清洗超濾膜，從而達(dá)到有效提升超濾膜膜通量的目的。另外，生物清洗也是目前常用的超濾膜清洗方法之一，該方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，主要是利用霉或生物劑等切斷與有機(jī)物的連接，并清洗超濾膜，以提高超濾膜的抗污染性能。

3.2 有機(jī)物防治措施

相關(guān)部門(mén)針對(duì)超濾膜有機(jī)物污染防治策略的研究，主要是采取提升超濾膜表面親水性以及構(gòu)建抗污染表面的方式。工作人員在開(kāi)展超濾膜有機(jī)物污染防治工作時(shí)，應(yīng)該采取在基因團(tuán)中引入聚合物的方式，提高超濾膜親水性與水通量。研究人員根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，如果將超支化聚氨酯親水分子改性接枝于碳納米管上，經(jīng)過(guò)改性后的超濾膜不管是水通量，還是抗污染性能都得到了大幅度提升。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，工作人員應(yīng)該先使用相轉(zhuǎn)化法制備聚甲基丙烯酸羥乙酯和SiO2的PES超濾膜，改變超濾膜的性能，使PES膜的透水性、截留率和防污能力均出現(xiàn)了明顯地提升[6]。所以，對(duì)超濾膜有機(jī)物污染防治策略的研究和應(yīng)用，不僅有助于超濾膜親水性與水通量的有效提升，而且超濾膜的抗污染性能也明顯提高，也促進(jìn)了超濾膜技術(shù)在污水處理中應(yīng)用效果的有效提升。

3.3 微生物防治措施

目前，常見(jiàn)的膜生物污染防治，主要是利用具有抗菌性能的膜阻隔微生物吸附于膜表面，達(dá)到在有效阻止生物膜形成的同時(shí)，提高超濾膜的抗菌性能的目的。比如，使用液相還原法將納米銀離子負(fù)載于復(fù)合乙酸纖維素中空纖維膜上，如果銀離子負(fù)載量超過(guò)100 mg/L以上，超濾膜大腸桿菌與金黃色葡萄球菌的抗菌活性就會(huì)得到顯著增強(qiáng)。如果采用相轉(zhuǎn)化法，將摻銅的二氧化鈦粒子與PSF改性制備成抗菌PSF膜，超濾膜的水通量超過(guò)了335 L/（m2·h），且達(dá)到一定比例時(shí)，超濾膜的抗菌率超過(guò)了93%。

4 超濾膜技術(shù)在環(huán)境水處理中的應(yīng)用分析

超濾膜技術(shù)因?yàn)樽陨砭哂姓嫉孛娣e小、出水水質(zhì)好、污泥產(chǎn)生率低等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于水處理行業(yè)中。目前我國(guó)的超濾膜技術(shù)主要應(yīng)用于城市生活污水、高速公路服務(wù)區(qū)污水處理與回收利用等工程中，該技術(shù)的推廣和應(yīng)用促進(jìn)了我國(guó)污水處理產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，緩解了水污染問(wèn)題對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞和污染。

4.1 超濾膜技術(shù)在日常水污染中的應(yīng)用

4.1.1 飲用水的凈化處理

在人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了水資源保護(hù)不到位的問(wèn)題，導(dǎo)致水體中滋生了大量的有毒有害物質(zhì)，對(duì)人類(lèi)的身體健康造成了非常嚴(yán)重的威脅。純凈水雖然是人們?nèi)粘ｏ嬘盟闹匾M成部分之一，但是隨著水環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，傳統(tǒng)的純凈水分離與提取技術(shù)顯然已經(jīng)無(wú)法有效分離出水體中的有毒物質(zhì)，影響了純凈水的純凈度。隨著超濾膜技術(shù)在純凈水凈化處理中的推廣和應(yīng)用，不僅促進(jìn)了水體中有毒物質(zhì)的分離效果，而且有效降低了水體中含有的污染物質(zhì)，滿足了人們對(duì)飲用水的質(zhì)量要求。

4.1.2 生產(chǎn)生活油脂廢水的凈化處理

人類(lèi)生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)入到水源中是造成水體污染問(wèn)題的重要原因之一，這些污染問(wèn)題對(duì)人類(lèi)生活造成了非常嚴(yán)重的影響。比如，人們?cè)谧鲲垥r(shí)產(chǎn)生的油脂廢水降解難度較大，一旦這些油脂廢水直接排放至自然水體中，就會(huì)威脅到人們的飲用水安全。相關(guān)部門(mén)在處理此類(lèi)污水時(shí)，采用的傳統(tǒng)物理過(guò)濾方式，雖然在處理普通油脂時(shí)效果比較顯著，但是如果清理含有乳化劑油脂的污水時(shí)，處理效果就無(wú)法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。相關(guān)部門(mén)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐研究后，開(kāi)始嘗試使用超濾膜技術(shù)處理包含乳化劑的油質(zhì)污水。利用超濾膜技術(shù)將污水中含有的油性分子阻擋在膜的一側(cè)，不僅提高了污水中氧化物處理的效果，而且達(dá)到了徹底清除乳化劑油性物質(zhì)的目的，解決了傳統(tǒng)污水處理技術(shù)中存在的分離系統(tǒng)無(wú)法處理油脂廢水的問(wèn)題，促進(jìn)了我國(guó)污水處理技術(shù)的不斷發(fā)展。

4.2 超濾膜技術(shù)在海水污染中的應(yīng)用

我國(guó)國(guó)土面積幅員遼闊，水資源分布廣泛，而且東部與東南部地區(qū)更是有著廣闊的海域。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，人類(lèi)生產(chǎn)生活對(duì)海水的污染也越來(lái)越嚴(yán)重。由于儲(chǔ)量豐富的海水資源經(jīng)過(guò)處理后可有效應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，所以，海水污染分離對(duì)于海水資源的凈化處理有著極為重要的意義。海水中含有大量分離難度較大的無(wú)機(jī)鹽，如果不能采用先進(jìn)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有效分離，必將威脅到區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[7]。借助超濾膜技術(shù)，不僅徹底解決了海水污染物分離難度大的問(wèn)題，而且超濾膜技術(shù)作為一種比傳統(tǒng)分離技術(shù)更加科學(xué)和先進(jìn)的水污染凈化處理技術(shù)，既提高了優(yōu)質(zhì)水源的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，還降低了海水污染分離的成本，為緩解長(zhǎng)期困擾我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的水資源短缺問(wèn)題提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

4.3 超濾膜技術(shù)在工業(yè)水污染中的應(yīng)用

4.3.1 食品加工廢水的凈化處理

食品加工廢水主要來(lái)自于食品加工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的大量生產(chǎn)廢水。如果采用傳統(tǒng)水處理技術(shù)處理食品加工廢水，顯然無(wú)法達(dá)到徹底凈化食品加工廢水中含有的大量不易打撈和分離的污染物。對(duì)此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該充分利用超濾膜技術(shù)，開(kāi)展食品加工廢水的凈化處理工作，不僅有助于食品加工廢水凈化處理效果的提升，而且降低了食品加工廢水凈化處理的成本，減少了食品加工廢水大量排放對(duì)自然水體造成的污染。

4.3.2 造紙廢水的凈化處理

如果造紙企業(yè)在生產(chǎn)廢水的排放過(guò)程中，忽略對(duì)廢水的凈化處理，那么隨著生產(chǎn)廢水被大量排出，生態(tài)環(huán)境必然會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞和污染。超濾膜技術(shù)在造紙生產(chǎn)廢水凈化處理中的應(yīng)用，降低了造紙生產(chǎn)廢水中有害物質(zhì)的含量，該技術(shù)與傳統(tǒng)造紙生產(chǎn)廢水處理技術(shù)相比，可使造紙生產(chǎn)廢水凈化處理的效率和質(zhì)量得到顯著提升，從而促進(jìn)了環(huán)境保護(hù)工作的成效。

4.3.3 電鍍生產(chǎn)廢水的凈化處理

工業(yè)化進(jìn)程的加快，使工業(yè)企業(yè)在擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的過(guò)程中，產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水。如果工業(yè)廢水排放總量持續(xù)增加，必將威脅到生態(tài)環(huán)境的平衡發(fā)展。因此，環(huán)保部門(mén)必須積極研究和應(yīng)用高效的工業(yè)廢水處理方法，凈化處理工業(yè)生產(chǎn)廢水。在這其中，電鍍生產(chǎn)廢水因其含有的金屬離子數(shù)量多，因此此類(lèi)工業(yè)廢水的凈化處理難度較之傳統(tǒng)工業(yè)廢水也更大。電鍍廢水中含有的大量人體致癌物質(zhì)對(duì)人們的身體健康以及社會(huì)的和諧發(fā)展產(chǎn)生了巨大的威脅。如果采用傳統(tǒng)電解法與化學(xué)法處理電鍍廢水，雖然經(jīng)過(guò)多次重復(fù)處理后電鍍廢水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，但是卻增加了水體二次化學(xué)污染安全隱患的發(fā)生率，增加了電鍍廢水處理的成本。生物電鍍廢水處理方法的應(yīng)用雖然避免了二次化學(xué)污染問(wèn)題的發(fā)生，但是使用該方法時(shí)，對(duì)電鍍廢水中的污染物質(zhì)吸收效果非常有限，處理效果相對(duì)較差。隨著超濾膜技術(shù)的推廣和應(yīng)用，工作人員借助超濾膜表面的化學(xué)性質(zhì)，吸收電鍍廢水中含有的大量金屬雜質(zhì)，這不僅使電鍍廢水的處理效率得到了顯著提高，還減少了電鍍廢水凈化處理的原材料消耗量，節(jié)約了電鍍廢水的處理成本。

4.3.4 制革廢水的凈化處理

目前，我國(guó)制革行業(yè)每年產(chǎn)生的廢水約有8 000萬(wàn)t，每生產(chǎn)1 kg皮革就會(huì)產(chǎn)生約200 L廢水。所以，對(duì)制革廢水進(jìn)行處理是非常重要的。制革廢水中含有大量濃度較高的有機(jī)物，其中，COD主要來(lái)源于皮革處理過(guò)程中產(chǎn)生的大量毛發(fā)、皮屑等有機(jī)廢物，這就導(dǎo)致廢水中有機(jī)物的含量較高。除此之外，制革廢水中還含有硫化物、氨氮等。皮革加工過(guò)程中產(chǎn)生的大量可溶性有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物可以被微生物降解，且制革廢水的可生化性較好，其BOD/COD值通常保持在0.4左右。除此之外，在制革過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生大量的氨氮和硫化物等物質(zhì)，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器工藝中的微生物可以使可溶性無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物得到降解。將移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器和白腐真菌相結(jié)合，并將纖維素和生物膜載體進(jìn)行接枝處理，可使真菌的生長(zhǎng)效率進(jìn)一步提高。

4.4 城市污水回用

城市污水的回收利用是緩解城市水資源匱乏問(wèn)題最主要的手段。所以，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該充分重視超濾膜技術(shù)在城市污水凈化處理中的應(yīng)用。合理運(yùn)用超濾膜技術(shù)開(kāi)展居民生活污水、地表降水的凈化處理工作，去除污水中含有的有害物質(zhì)與其他不利于人體健康的物質(zhì)，不僅滿足了污水排放的標(biāo)準(zhǔn)和要求，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)自來(lái)水廠二次凈化的目的。比如，環(huán)保部門(mén)在開(kāi)展城市污水處理時(shí)，可以采取CASS和超濾膜相互融合的技術(shù)手段，進(jìn)行城市生活污水的凈化試驗(yàn)，確保水力停滯時(shí)間在12小時(shí)，污水中的CODCr濃度保持在215～677 mg/L范圍內(nèi)。該技術(shù)的推廣與應(yīng)用，不僅保證了出水CODCr平穩(wěn)地維持在30 mg/L，同時(shí)將污水中的雜質(zhì)去除率提高到了90%之上，出水的pH值控制在了7.26～7.89范圍內(nèi)，出水濁度則低于0.5 NTU。由此發(fā)現(xiàn)，CASS和超濾膜的結(jié)合使用，使城市污水的出水質(zhì)量明顯高于實(shí)際用水標(biāo)準(zhǔn)，因此經(jīng)過(guò)凈化處理的污水可直接應(yīng)用于城市建設(shè)中，從而有效緩解了水資源匱乏對(duì)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)產(chǎn)生的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，超濾膜技術(shù)作為一種先進(jìn)的水污染綜合防治技術(shù)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐研究和應(yīng)用，雖然在污水處理中取得了顯著的效果，但是相關(guān)部門(mén)還應(yīng)緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展的腳步，深度挖掘超濾膜技術(shù)應(yīng)用的潛力和價(jià)值，將其有效應(yīng)用于污水有害物質(zhì)的過(guò)濾和凈化處理中，這不僅能夠促進(jìn)水處理效率的全面提升，而且為后續(xù)水資源的回收再利用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了促進(jìn)我國(guó)水資源綜合利用率的有效提升，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該積極探索和研究超濾膜技術(shù)在水處理中應(yīng)用研究的力度，充分重視超濾膜技術(shù)與反滲透技術(shù)相互融合的重要性，這樣才能在促進(jìn)我國(guó)環(huán)境工程水處理社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升的基礎(chǔ)上，為我國(guó)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。