水乃萬物生長之源，水處理技術(shù)關(guān)乎人類的生命健康和生態(tài)文明的建設(shè)。作為一種科學(xué)有效的水處理技術(shù)，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，在實踐應(yīng)用中獲得了令人滿意的效果。同時在應(yīng)用的過程中，超濾膜技術(shù)自身也得到了持續(xù)改進，這對環(huán)境工程建設(shè)來說意義重大。因此，有必要深入分析環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的工藝改進和應(yīng)用，以促進我國環(huán)境工程建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
1 超濾膜技術(shù)的原理及特點
1.1 超濾膜技術(shù)的基本原理
超濾是指通過壓力使溶液中的溶劑以及一部分分子量較低的溶質(zhì)從超濾膜的微小孔隙中穿透到膜的另一邊，而分子量較高的溶質(zhì)或一些乳化膠束團被截留，從而達到過濾分離的效果。篩分作用是超濾膜技術(shù)的主要過濾機理，其次還有超濾膜表面的化學(xué)特性，如靜電作用也可以起到過濾截留作用。在水處理中運用超濾膜技術(shù)的基本原理是對原水施加壓力，使膠體、高分子物質(zhì)吸附在超濾膜表面及孔隙中，在膜的孔隙內(nèi)被截留或在膜表面的篩分作用下被超濾膜阻止，而水、低分子物質(zhì)可以通過超濾膜。一般來說，超濾膜技術(shù)截留的分子量范圍為500~500000，與之對應(yīng)的超濾膜孔徑范圍是0.002~0.1μm，實際操作時的靜壓差通常是0.1~0.5MPa，被分離物質(zhì)成分的直徑范圍為0.005~10μm。
1.2 超濾膜技術(shù)的特點
超濾膜技術(shù)相對于其他過濾技術(shù)來說，具有以下六個特點：
（1）過濾雜質(zhì)的效率高，效果好，處理后的水質(zhì)更好；
（2）使用很少或不使用化學(xué)藥劑，從而有效避免水質(zhì)受到再次污染；
（3）基于超濾膜技術(shù)的過濾系統(tǒng)自動化程度高，運行簡單可靠，只有開、關(guān)兩種操作；
（4）化學(xué)穩(wěn)定性強，抗酸堿腐蝕，耐高溫，因此可以使用高溫進行殺菌消毒，耐水解，適用性很廣；
（5）過濾精度可達99.99%能有效去除水中的絕大部分有害物質(zhì)；
（6）費用合理，與常規(guī)水處理系統(tǒng)不相上下，同時處理效果更好，尤其是工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水必須使用超濾技術(shù)才能有效處理。
2 超濾膜水處理工藝流程
（1）基于超濾膜技術(shù)的水處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 超濾膜水處理工藝流程圖
（2）超濾膜水處理工藝主要有沉淀超濾工和砂濾超濾工藝兩種。在沉淀超濾工藝中，原水需要先經(jīng)過混凝、沉淀處理，在砂濾超濾工藝中，原水需要經(jīng)過混凝、沉淀、砂濾處理。使用水泵將原水加壓后，泵入膜分離器，經(jīng)過超濾膜過濾之后流入產(chǎn)水箱，再進入調(diào)節(jié)池。運行一段時間之后，系統(tǒng)中的超濾膜會因受到污染，導(dǎo)致過濾效率降低。因此，可以采用產(chǎn)水箱中的水反向沖洗超濾膜，使其過濾能力得到恢復(fù)。此外，還可以通過化學(xué)強化維護工序（CEB）緩解跨膜壓力、降低化學(xué)清洗的頻次，也就是說，每隔一定的周期，在膜分離器中加入化學(xué)藥劑，如HCl、NaOH，使膜浸泡在化學(xué)藥劑中，從而減少超濾膜受到的污染延長系統(tǒng)的運行時間，提高系統(tǒng)的運行效率。其中超濾膜系統(tǒng)可調(diào)的工藝運行參數(shù)如表1 所示。

表1 超濾膜系統(tǒng)工藝運行參數(shù)
3 超濾膜水處理工藝的優(yōu)化
（1）將超濾膜工藝中的預(yù)處理工藝混凝—沉淀改為直接過濾SBR 池的出水，可以有效緩解超濾膜系統(tǒng)的進水壓力和超濾膜兩側(cè)的壓強差，從而提高超濾膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性；
（2）在溫度較低的冬季，通過直接過濾SBR 池的出水，使產(chǎn)水SDI 穩(wěn)定保持在1.5~2.5 之間，更好地滿足反滲透的進水要求，且水質(zhì)優(yōu)于廁所用水以及工業(yè)冷卻水的用水標準；
（3）溫度較高的夏季使用檸檬酸清洗超濾膜可以有效恢復(fù)膜通量，提高超濾膜的過濾能力，消除鐵元素對超濾膜的污染；
（4）交替使用NaClO 和檸檬酸對超濾膜進行化學(xué)清洗能夠有效控制膜污染，使超濾膜系統(tǒng)進水壓力保持穩(wěn)定；
（5）合理延長制水時間，可以使能耗降低，提升超濾膜系統(tǒng)的水回收率；
（6）隨著進水壓力的增加，超濾膜系統(tǒng)的單位能源消耗將不斷增加，在實際運行中，要將進水壓力控制在合理范圍；
（7）通過對比國產(chǎn)超濾膜和進口超濾膜，可以發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)超濾膜的性能與進口超濾膜基本相同，在實際運行中優(yōu)先使用國產(chǎn)超濾膜，以降低運行成本。
4 環(huán)境工程水處理中超濾膜技術(shù)的具體應(yīng)用
4.1 飲用水凈化
水源中出現(xiàn)的各種有害物質(zhì)威脅到人們的身體健康，有必要加大對污水處理技術(shù)的研發(fā)，應(yīng)用，有效去除水源中的有害物質(zhì)，保證人們的飲水安全。對飲用水的凈化處理標準較高，傳統(tǒng)的過濾技術(shù)難以滿足飲用水過濾的高要求，而超濾膜技術(shù)可以滿足要求。因此，在飲用水的凈化方面，超濾膜技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛。運用超濾膜技術(shù)構(gòu)建的飲用水凈化系統(tǒng)可以有效地濾除飲用水源中的絕大部分微生物、病毒以及其他有害物質(zhì)，而且通過多層超濾膜的綜合運用，可以大限度地減少飲用水中的有害成分。
4.2 淡化海水
經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，海水淡化技術(shù)已經(jīng)基本成熟?，F(xiàn)階段的海水淡化技術(shù)主要包括多效蒸發(fā)、多級閃蒸、反滲透以及壓汽蒸餾等等，而只有前三種方法才能用于大規(guī)模的海水淡化。人們從19 世紀60 年代就已經(jīng)在研究膜技術(shù)在海水淡化中的應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，膜污染的問題嚴重限制了反滲透方法在淡化海水方面的應(yīng)用。而超濾膜技術(shù)的誕生和應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對海水水質(zhì)的有效控制，從而提高反滲透系統(tǒng)中的進水質(zhì)量。例如，葉春松等人研究使用中空的纖維超濾膜對濁度很高的海水進行過濾處理。該型超濾膜的產(chǎn)水濁度均值為0.11NTU，SDI15 均值為2.4，COD 的平均濾除比例達60.0%，膠硅的平均濾除比例達89.0%，跨膜壓差保持在6.0×104Pa 以內(nèi)，比超濾膜可承受的大壓差2.1×105Pa 小很多，從而保證超濾膜的工作穩(wěn)定性。該型超濾膜能夠有效過濾高濁度的海水，能夠?qū)⒏邼岫鹊暮ＫM行有效預(yù)處理之后作為海水反滲透系統(tǒng)的的進水。
4.3 造紙工業(yè)污水處理
一般情況下，造紙工業(yè)產(chǎn)生的污水是工業(yè)污水中比較難處理的一種。而且，在造紙過程中產(chǎn)生的污水含有大量對人體有害的物質(zhì)，如果沒有有效的過濾凈化技術(shù)，就會導(dǎo)致污水無法得到有效凈化，這樣的污水排放出來會對自然環(huán)境造成嚴重的破壞。而超濾膜技術(shù)可以有效處理造紙過程中產(chǎn)生的污水，解決造紙工業(yè)污水處理的難題。憑借*的過濾能力，超濾膜技術(shù)可以全面有效地濾除造紙工業(yè)污水中包含的漿液、木素等雜質(zhì)。此外，與傳統(tǒng)過濾方式明顯不同的是，使用超濾膜技術(shù)對造紙工業(yè)污水進行處理之后，還可以對其中的一些成分進行回收處理，如將污水中包含的木素等物質(zhì)進行回收重復(fù)利用。而對于污水中包含的漂白粉等有害物質(zhì)，采用超濾膜技術(shù)能夠?qū)⑵溆行V除?？傊褂贸瑸V膜技術(shù)處理造紙工業(yè)污水的效率比傳統(tǒng)的過濾技術(shù)更好，同時還能提高造紙原料的回收率，降低造紙成本，從而提高環(huán)境工程的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益的統(tǒng)一。
4.4 含油廢水處理
含油廢水主要來自人們的生活飲食。我國的飲食文化非常豐富，餐飲業(yè)十分發(fā)達，在我國的飲食習(xí)慣中喜歡用油。因此，對于餐飲行業(yè)，在食物中加入大量的食用油是很常見的現(xiàn)象，這也在客觀上導(dǎo)致我國成為含油廢水污染比較嚴重的國家。現(xiàn)階段，我國含油廢水主要分為以下三種形式：，含油較少，只在污水表面有油漂??；第二種，水中混合散油，第三種，污水的油質(zhì)種類為乳化劑，這是油化程度較深的含油廢水。一般來說，前兩種含油廢水可以通過物理過濾方法直接濾除，如采用沉淀、機械分離、活性炭吸附等方式可以有效處理這兩種含油廢水，而對于第三種包含乳化劑的含油廢水，則需要比較復(fù)雜的過濾處理方法，使用常規(guī)的過濾方法無法獲得讓人滿意的效果，這時，采用超濾膜技術(shù)可以對含油廢水實現(xiàn)有效過濾。
4.5 城市生活污水回收利用
城市進程的加快使得我國城市規(guī)模不斷擴張，隨之而來是城市人口的不斷增加，進而導(dǎo)致城市生活污水排放量不斷增加。城市生活污水的污染程度相對較輕，對城市生活污水進行有效過濾，回收可以有效緩解我國水資源短缺的問題。
而在城市生活污水中使用超濾膜技術(shù)可以實現(xiàn)污水的有效回收利用。使用超濾膜過濾技術(shù)，可以對居民生活污水、下水道污水、地表水等常見城市污水進行科學(xué)有效的處理。除此以外，使用超濾膜技術(shù)可以有效清除城市污水中危害人們身體健康的物質(zhì)，如病毒、微生物等，使經(jīng)過過濾處理之后的城市污水達到國家規(guī)定的排放標準，再經(jīng)過自來水廠的進一步處理之后，就可以再次作為居民生活用水，從而實現(xiàn)良好的水循環(huán)，實現(xiàn)水資源的重復(fù)利用。
5 結(jié)語
綜上所述，環(huán)境工程越來越受到國家和社會的關(guān)注，而超濾膜技術(shù)在水處理中的表現(xiàn)非常。因此，在水處理中超濾膜技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。通過使用超濾膜技術(shù)可以有效過濾水中的有害物質(zhì)，實現(xiàn)率的水處理和回收利用，這樣一來，就可以有效提升我國水資源的利用率，有效緩解水資源供需失衡的矛盾。同時，與傳統(tǒng)過濾技術(shù)相比，超濾膜技術(shù)的經(jīng)濟效益更高。在實際應(yīng)用中，應(yīng)該采取措施有效控制超濾膜的污染，在選擇濾膜類型時優(yōu)先選擇國產(chǎn)膜。此外，還應(yīng)該與反滲透技術(shù)充分融合運用，有效提高環(huán)境工程水處理的綜合效益。