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水处理中超滤膜污染及其应对方式研究进展

发表时间：2021/5/20 来源：《基层建设》2020年第35期作者：张萌

[导读] 摘要：本文首先阐述了超滤膜污染原因，接着分析了环境工程水处理中超滤膜技术的应用，最后对超滤膜技术在水处理工作的未来发展进行了探讨。

        天津中水有限公司
        摘要：本文首先阐述了超滤膜污染原因，接着分析了环境工程水处理中超滤膜技术的应用，最后对超滤膜技术在水处理工作的未来发展进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
        关键词：水处理；超滤膜污染；应对方式
        引言：
        社会的发展离不开水资源支持，在社会发展过程中，无论是工业用水还是日常生活用水等，都会排放出大量污水，为自然环境带来威胁。超滤膜技术在水资源净化中得到了非常广泛的运用。因此，有必要对水处理过程中超滤膜技术的运用展开分析。
        1超滤膜污染原因
        超滤膜污染产生的原因十分复杂，涉及水中杂质、水体本身与超滤膜三者之间交叉的相互作用，使用超滤技术进行水处理时，以物理机械筛分为原理的超滤膜会将水中粒径大于膜孔径的大分子杂质截留在进水一侧的膜表面，形成滤饼层使膜通量降低，杂质在膜表面周围区域含量过高时，还会发生浓差极化现象，使得处理效果变差。当杂质粒径与膜孔径相近或者小于膜孔径时，有部分杂质会被吸附在膜孔内造成膜孔堵塞，使得处理效率降低。根据污染物质通过物理方法能否被去除膜污染可分为可逆污染和不可逆污染。也有学者将膜污染分为可消除性污染、不可消除性污染和不可逆污染，该分类方法认为不可逆污染是任何方法都无法去除的。超滤技术的运行方式和条件也会对膜污染造成影响，国内外众多文献都曾指出，采取低于临界通量的低通量运行方式时，可以将跨膜压差（TMP）控制在一定范围，可以极大地降低膜污染程度。有研究表明，在超滤系统运行过程中进行曝气会对膜污染造成影响，曝气产生的扰动可以减轻超滤膜的堵塞。运用Hermia数学模型和扫描电镜（SEM）等手段对果胶模拟溶液体系进行研究，发现膜表面滤饼层的形成是导致膜污染的主要原因。微塑料对短流程膜工艺中膜污染的影响时，无论是否进行混凝，滤饼层堆积始终是引起膜污染的关键诱因。腐殖酸（HA）所导致的膜污染以不可逆污染为主。还有人认为多糖类有机物具有很强的亲和力，会优先吸附在膜上，是造成不可逆污染的主要原因。由此可知，滤饼层的堆积是造成膜污染的重要原因，膜的不可逆污染则主要由有机污染物造成。
        2环境工程水处理中超滤膜技术的应用
        2.1海水淡化处理
        全球淡水资源日益减少，而海水占据全球总储水量的97.2%，是名副其实的液体宝藏，海水每年有450万m3会被蒸发成为淡水，但是这些淡水中90%会通过降雨回到海洋，只有10%变成雨雪降落在大地上，可见单纯依靠气象循环产生的淡水量不足以解决淡水危机。海水是一种成分非常复杂的水溶液，大体可以划分五类：主要成分为一些常量元素和金属离子，通过初步的蒸馏就可以减少其大部分；另外包括可溶气体、营养元素、微量元素和有机物质，使得海水无法被人直接饮用。超滤膜技术的应用大部分作用就是为了处理这些有机质和无机盐，还有多种有害物质。海水淡化是一个庞大复杂的工程，各国都在海水淡化中投入了大量的研发精力，目前超滤膜技术已经能够利用在海水处理过程中。超滤膜技术消耗能量低可以减轻能源成本、操作简单便于设备做自动化处理、分离效果好使得海水中大分子颗粒能够被隔离、附带的化学物质能够有效减轻海水的含碱量，并且超滤膜技术还可以和反渗透技术相结合，对于高浑浊的海水也能够有效发挥作用，为海水淡化做出了极大地改善。
        2.2城市居民饮用水净化
        中国的人口基数非常大，每个城市每天都会消耗掉大量的生活用水并产生非常多的废水。这部分废水只有经过处理之后才可以进行集中排放，否则就会对人们的日常生活带来影响，同时对自然环境造成污染。使用超滤膜技术能有效净化废水，净化后的废水可以进行二次回收利用，从而减少水资源的浪费，减少环境污染。

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使用超滤膜技术处理废水时能够将废水中的杂质、垃圾等元素全部隔离在超滤膜的外面，而使用超滤膜技术净化后的水体则可以用来拖地、洒水等。除此之外，城市中居民的日常用水大多都属于地下水，而地下水往往伴随着大量悬浮物、微生物等一系列高分子物质。这部分高分子物质很多都会影响到人们的身体健康，所以在饮用地下水之前必须通过净化的方式来保证饮用水的质量达到相应的安全标准。
        2.3水循环利用
        城市化进程不可避免的增加城市的污水量，工业的发展加上大量人口涌入城市，每天产生的污水加剧了环境污染：污水进入土壤会造成土壤和地下水的污染；排入河流会造成淡水的污染和鱼群的危害；随着河流融入大海，也会导致海水的富营养化和金属含量增加；由于排入污水的海水都是近海，工业淡化海水的难度也会增加，成本也会增大，可见城市污水处理是环境工程的重中之重。不同于工业废水，城市污水主要是居民的生活污水，这部分污水可以有效的净化并回收利用，实现水资源的循环。运用超滤膜技术，首先能够减少生活污水中的有害微生物，超滤膜的过滤能力能够将污水中分子量超过500的大分子微生物阻隔在膜外，控制水的浑浊度在0.5以内；其次，超滤膜与CSAA结合，对于CODc浓度在215～677mg/L的污水，使其降低到30mg/L，对于NH3-N浓度在22.2～41.2mg/L的污水，使其降低到0.2mg/L；第三，超滤膜上面的化学物质可以控制污水的酸碱性，过滤后可达到7.26～7.89范围内；最后，经过超滤膜技术和其他净化水技术的回收水，可以将其用在工业中或是应用在道路喷洒、园林浇灌上，实现回收水的二次利用。如果生活污水的污染程度不高，经过这一系列操作，再检测其符合城市居民饮用水的标准规范后，完全可以将其继续向城市居民供应，实现城市水循环。
        3超滤膜技术在水处理工作的未来发展
        3.1新生代滤膜的研发
        理想情况与现实情况的不同导致超滤膜的污染问题，二次应用时会对水溶液造成污染，无法提升其质量，不能达到满足城市居民饮用的程度。现阶段在超滤膜使用一次之后，自动化装置会将其送入清洗工序中，为了除去超滤膜上面的吸附杂质和化学污染，清洗工序非常复杂，使用了各种各样的化学试剂也无法保证百分百清除污染。由此可见，新生代滤膜的研发势在必行，需要研发出更强的超滤膜，其能够在抗氧化能力上、抗酸碱能力上、抗污染能力上有着更大的优势。与此同时，在减轻超滤膜的材料生产成本和使用难度也会有明显的效果。
        3.2增强超滤膜清洗水平
        研发新的超滤膜搭配的就是新的清洗能力，通过对现实环境工程城市居民水处理的经验做总结发现：不同的受污染程度的超滤膜的清洗手段也不同，需要提前做好准备，划分出不同阶段的清洗力度，形成可行性文档要求。自来水厂在净化居民饮用水时应该根据水源的不同，设定不同的清洗方案，源水质的不同会对超滤膜造成不同的污染，只有清楚合理的划分清洗计划，才能够做到资源的有效利用，并且也能够有效地降低超滤膜的污染。
        结束语：
        总而言之，在处理环保工程水过程中，超滤膜技术的出现提升了中国水资源的处理效率和处理质量。通过超滤膜技术，能够有效截留水体中的各种高分子物质，通过将水资源与高分子物质进行分离来完成水体的净化，具有非常显著的净化效果。相信随着更多人重视超滤膜技术的运用，超滤膜技术一定会得到更好的发展。
        参考文献：
        [1]环保工程水处理的超滤膜技术应用研究[J].张萌.节能与环保.2020（Z1）
        [2]试析超滤膜技术在环境工程水处理中的应用[J].张琦东.价值工程.2019（34）
        [3]超滤膜技术在环境工程水处理中的应用探讨[J].周子鹏.化工管理.2019（29）