摘要：本文简述了超滤膜技术原理及应用特点，并介绍超滤膜技术在生活饮用水、含油废水、电镀废水以及海水淡化处理过程中应用。同时还介绍了超滤膜技术应用过程中存在的不足，进一步指出未来发展趋势是研究开发经济、高效的超滤膜处理技术。
关键词：超滤膜技术；水处理；应用；特点
一、超滤膜技术的原理及特点
1.超滤膜的技术原理
超滤膜技术实际上是一种物理分离技术，介于微滤膜和纳滤膜之间，膜孔径范围在0.05μm～1mm，在压力作用下（0.2～0.4Mpa），将水中1000～50000Dalton的大分子截留，小于1000Dalton的小分子则通过膜孔，使水中杂质得到去除。由于超滤膜能截留水中的悬浮颗粒、胶体、浊度和病原菌等大分子物质，而被广泛应用于水净化处理过程中。
2.超滤膜的技术特点
超滤膜技术对浊度、悬浮颗粒物等具有很高的去除率，出水浊度可达到0.1NTU以下，而且不会受水质波动影响，所以超滤膜技术可以节省混凝剂和絮凝剂的药剂投加成本，同时减少药剂对水质的污染。另外，超滤膜对悬浮颗粒物的去除率也达到99.9%以上。由于微生物直径一般在0.05μm以上，若使用较小孔径的超滤膜，则能有效地去除微生物，超滤膜对细菌和病毒的去除可达4log以上。超滤膜的使用，减少了消毒剂的投加，提高了水的化学安全性。另外，超滤膜还具有操作性能好、施工周期短、占地面积小等一系列特点。
二、环保工程水处理过程中的超滤膜技术应用
1.超滤膜在生活饮用水净化的应用
随着我国工业快速发展，污水偷排乱排的现象一直存在，造成水环境受到不同程度污染，给供水行业带来前所未有的挑战。2007年实施的《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）对饮用水中的污染物限值作了更为严格的规定。由于传统饮用水处理工艺的缺陷，现已很难达到国家饮用水的要求。近年来，超滤膜技术不断推广应用，其处理显著效果不断被人们接受，越来越多的被应用于自来水厂。无锡中桥水厂在传统的净水工艺上增加了超滤膜技术进行深度处理，出水水质完全达到甚至优于《生活饮用水卫生标准》，该系统水回收率为98%，综合处理成本为0.17元/m3。
2.超滤膜在含油废水处理的应用
含油废水来源非常广，主要分为四类：浮油（＞100μm）、分散油（10～100μm）、乳化油（0.1～2μm）、溶解油（分子状态）。含油废水对生态水体危害比较大，含油废水进入水体后，在水体表面形成一层薄膜，阻碍空气进入水体，导致水体生态环境恶化，大量水生物因缺氧而死亡。传统含油废水处理方法主要有浮选法、离心分离法、隔油法等，这些工艺具有一定的去除效果，但也存在明显缺陷。与传统含油废水处理工艺相比，超滤膜技术适用性较强，分离效率高，容易控制等优点，故此受到人们的青睐。含油废水处理一般根据其粒径和出水要求决定采用膜的类型。超滤膜技术适合处理乳化油或溶解油类的废水，对一些排放量不很大、成分不十分复杂的含油废水，可考虑采用超滤膜技术来处理。研究者利用超滤膜在压力低于0.4MPa，运行温度40～45℃条件下处理油田含油废水，出水水质中含油量降至100mg/L以下，油分截留率大于99%，对COD截留率大于90%。
3.超滤膜在电镀废水处理的应用
电镀废水的成分非常复杂，废水中含有较多有毒重金属，如镍、铜以及镉等等，这些重金属对动物、人类以及环境危害非常大。电镀废水生化性差，而且毒性高，故不能采用生物处理法。一般采用传统的电解法处理，但电镀废水含泥量较多，单纯采用电解法很难达到处理效果。在电镀废水中投加絮凝剂，将金属离子转变成大分子絮凝物，利用超滤膜进行分离，出水水质远比化学沉淀效果好。有研究者对Cr6+，Ni2+，Cu2+等高质量浓度的电镀废水采用超滤膜试验研究，将电镀废水pH值调至碱性，使金属离子与OH-结合生成沉淀后；再用PAC、PAM使其絮凝沉淀，取上清液用超滤膜处理，测定膜通量和透过液的透光率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆试验表明，膜透过量逐渐降低，达到稳定所用时间越来越短，且处理后废水透光率达到96.3%以上。
4.超滤膜在海水淡化中的运用
随着水资源短缺形势的日益严峻，海水淡化已成为解决全球水资源短缺的重要途径。目前海水淡化技术有十多种，其中反渗透（RO）技术在海水淡化中较为常见，但采用RO工艺进行海水淡化前需要预处理，才能满足RO工艺的进水要求，因为海水中悬浮颗粒物、胶体、pH、温度、余氯等会对RO装置产生影响，造成系统无法正常运行。超滤膜技术是RO海水淡化工艺常用的预处理技术。研究表明海水经过超滤膜预处理后，完全达到RO进水要求，RO进水一般要求浊度〈0.5NTU，淤塞密度指数（SDI）〈5。有研究者采用3种中空纤维超滤组件进行海水淡化预处理，结果发现3种超滤组件出水水质均非常稳定，SDI<3.0，浊度值<0.12NTU，完全达到RO进水要求，证实了超滤膜技术作为RO海水淡化预处理的可行性。
三、超滤膜技术存在不足及发展趋势
1.超滤膜技术存在的不足
（1）超滤膜污染问题。超滤膜技术在应用过程中，最突出的问题是膜污染严重，膜通量随处理时间延长迅速下降，导致膜压增加，分离效率降低，导致能源消耗高，增加水处理的成本。超滤膜污染分为吸附、沉淀和生物污染三种。目前，控制超滤膜污染问题，一般采取的方法是选用优良的膜组件、对膜表面预处理、对原水预处理以及定期对膜清洗。为了减缓超滤膜的膜污染问题，提高超滤膜系统处理能力，降低超滤膜的运行成本，必须超滤膜工艺运行条件进行优化，完善超滤膜污染的技术方法。
（2）超滤膜清洗问题。由于工业废水成分十分复杂，膜表面容易结垢，采用单一的酸洗、碱洗、油洗均无明显效果。处理含油废水时，超滤膜结垢，用轻质矿物油清洗，虽能将膜面的石油类物质清洗掉，但不能将膜表面的其他杂质清洗下来，用酸洗时，由于表面有石油类污染层的保护，不能有效清洗膜表面。处理电镀废水或其他废水时，用碱清洗膜，但污水中含有大量金属离子会与碱反应生成絮状沉淀，附着于膜表面。因此，对超滤膜表面污染物进行成分分析，然后寻找实用、高效的清洗方法是解决膜清洗重要途径。
（3）基建和运行成本问题。虽然超滤膜技术在水处理中逐渐趋于成熟，但是膜价格仍较为昂贵，相应配套设备价格也不低，且工艺和操作相对复杂，故而限制了其应用范围。由于超滤膜容易受到污染，清洗频率比较高，致使制水成本相对较高，化学清洗药剂投入成本较高；而且膜频繁清洗致使其寿命变短，需要定期更换，造成运行费用提高。为降低投资成本和运行费用，必须根据进水水质及出水要求，合理选择处理工艺。另外，加快研发新的适宜于各种污水处理的超滤膜，以加快膜在水处理净化中的应用。
2.发展趋势
随着我国经济发展，人们生活水平和工业化程度提高，对淡水资源需求量越来越大，然而淡水资源有限，废水处理并回收利用逐渐引起人们的重视。虽然超滤膜技术在应用过程中存在上述问题，但随着超滤膜的综合性能不断改进，抗污染膜的不断研发，膜材料研制降低生产成本，以及操作运行条件的简化，将使得超滤膜技术在水处理得以快速发展和大面积推广。
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论文作者:高云西
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/9/11
标签：超滤膜论文; 超滤论文; 膜技术论文; 废水论文; 水处理论文; 废水处理论文; 工艺论文; 《基层建设》2019年第16期论文;