羅韜(龍巖市長(zhǎng)汀生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合執(zhí)法大隊(duì)，福建 龍巖 366300)

0 引言

水資源在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有重要的支撐作用，工業(yè)的迅猛發(fā)展不可避免的產(chǎn)生了大量工業(yè)廢水，需要使用水處理技術(shù)才能恢復(fù)生態(tài)水環(huán)境的健康狀態(tài)。環(huán)境工程各種污水處理工藝也不停的推陳出新，其中超濾膜工藝的使用有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在各類工業(yè)廢水處理中得到廣泛的應(yīng)用。

1 超濾膜技術(shù)(UF)簡(jiǎn)介

1.1 UF技術(shù)的基本原理

UF技術(shù)是運(yùn)用壓力把溶液中的溶劑和一些分子量低的溶質(zhì)從超濾膜的很小孔隙透到膜的另一邊，實(shí)現(xiàn)分子量較高的溶質(zhì)以及膠束團(tuán)被膜截住，從而實(shí)現(xiàn)有關(guān)物質(zhì)被截留的情況[1]。UF技術(shù)的截留機(jī)理是篩分作用，同時(shí)超濾膜的表面含有一定的化學(xué)性質(zhì)，在這個(gè)作用下靜電作用可以過濾和截留有關(guān)物質(zhì)。膜透過溶液實(shí)行濃縮、過濾以及分離的相關(guān)技術(shù)，膜的左右產(chǎn)生壓力差，溶液內(nèi)較小的分子量的溶質(zhì)可以經(jīng)過溶劑穿過超濾膜中較小的孔，分子較大的溶質(zhì)、病毒、雜質(zhì)、藻類等物質(zhì)在膜的另一半。根據(jù)有關(guān)研究表明，超濾膜的技術(shù)截留的分子量為500～500 000，超濾膜中通過的孔徑范圍通常是0.002～0.100 μm，一般情況下靜壓差范圍是0.1～0.5 MPa[2]，分離的物質(zhì)直徑在0.005～10.000 μm之間。UF技術(shù)總體來說有較好的處理效果，環(huán)保有關(guān)工程中運(yùn)用此技術(shù)，可以明顯降低水處理中化學(xué)藥品的使用值。

1.2 UF技術(shù)的特點(diǎn)

UF技術(shù)和其他技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)：超濾膜過濾雜質(zhì)的效率非常高，顯著高于傳統(tǒng)處理方法；使用少量甚至不使用化學(xué)試劑，有效防止處理過程二次污染的產(chǎn)生；UF技術(shù)的過濾系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，運(yùn)行方法簡(jiǎn)單易操作，只有開和關(guān)兩種模式；化學(xué)比較穩(wěn)定，耐酸性、耐腐蝕性、耐水解等有關(guān)性能都比較好，耐熱可以達(dá)到140℃的高溫，可以使用非常高的蒸汽以及環(huán)氧乙烷實(shí)現(xiàn)全面的殺菌，對(duì)pH的要求不高，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及有關(guān)的有機(jī)溶劑條件中充分使用；最后發(fā)現(xiàn)有較高的過濾精度，可以將溶液中99%的細(xì)菌、膠體、懸浮物等雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)去除；與常規(guī)水處理系統(tǒng)費(fèi)用相當(dāng)，生活污水使用超濾的處理方法后，水質(zhì)可以滿足回用的指標(biāo)[3]。

UF技術(shù)也一直面臨著反沖洗水量比較大以及膜污染問題，這也是各種工藝不斷優(yōu)化升級(jí)著力解決的一大方向。超濾膜在運(yùn)用時(shí)性能時(shí)間在推移過程中膜的穿透能力呈下降趨勢(shì)，溶質(zhì)的阻止程度也在處于上升階段，這跟膜質(zhì)量好壞以及附著的污垢有一定的關(guān)系。膜很容易由于污染物的堆積而堵塞，膜的使用壽命比較短。需要提前做好料液的準(zhǔn)備工作，或者是對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗，提高使用壽命。超濾膜在使用過程中需要注重截留率，需要掌握各個(gè)膜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及適用情況，考察處理效果能否滿足生產(chǎn)需要。

1.3 UF技術(shù)工藝流程

超濾的裝置處于密閉的環(huán)境中，其動(dòng)力來源是壓縮空氣，推動(dòng)容器中的活塞來回運(yùn)動(dòng)，在容器的底部設(shè)置比較堅(jiān)硬的超濾膜。低于膜板孔隙直徑的小分子，在壓力作用下穿透膜板，大分子固定在膜板上。開始階段，溶質(zhì)分子可以快速?gòu)娜軇┲型ㄟ^，超濾速度驚人。小分子不斷排出，大分子在膜表面堆積，濃度變得越來越高，下面的濃度大，上面的濃度小，超濾的速度也會(huì)不斷降低，形成濃度極化現(xiàn)象。為減少這個(gè)現(xiàn)象發(fā)生，需要提高流速，有下面幾種超濾裝置：(1)無需攪拌式的超濾設(shè)備比較單一，在密閉的裝置中增加壓力，讓小分子向膜外擠壓，無需攪拌的裝置濃度變化比較明顯，對(duì)于濃度較小的超濾比較適用；(2)攪拌式超濾是在原有超濾膜基礎(chǔ)上增加電磁攪拌器，容器內(nèi)增加一個(gè)磁棒。在裝置運(yùn)行時(shí)增加內(nèi)部壓力同時(shí)將磁力攪拌器打開，溶劑和小分子擠在膜外，大分子在濾膜的表面堆積，電磁攪拌器開動(dòng)時(shí)會(huì)向溶液中分散，有利于超濾速度的保持；(3)中空纖維超濾的截留面積是固定的，中空纖維超濾是空心柱中含有很多的纖維毛細(xì)管，兩端都是相通的，管的內(nèi)徑通常是0.2 mm，可以增加滲透面積，增加超濾效率。超濾系統(tǒng)一般流程如圖1所示。

圖1 超濾系統(tǒng)的一般流程

水泵對(duì)原水進(jìn)行施壓，將水導(dǎo)入膜分離器，通過超濾膜后在進(jìn)入水箱中，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池中[4]。在一段時(shí)間的運(yùn)行之后，系統(tǒng)內(nèi)的超濾膜會(huì)被污染，造成過濾效率下降，需要定期沖洗或者更換濾膜。使用產(chǎn)水箱內(nèi)的水反向沖洗超濾膜，可以實(shí)現(xiàn)過濾能力的恢復(fù)，可以重新使用。同時(shí)還會(huì)使用化學(xué)強(qiáng)化的方式維護(hù)現(xiàn)有的供需對(duì)跨膜壓力得到一定的緩解，減少化學(xué)清洗的頻率，在一定時(shí)間段內(nèi)，在膜分離器內(nèi)加入一定量的化學(xué)藥劑，常見的藥劑有NaOH、HCl，膜在化學(xué)藥劑中浸泡，增加系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行效率，增加廢水的處理量。

2 超濾膜水處理工藝的改善

超濾膜工藝的預(yù)處理工藝的混凝沉淀變成過濾SBR池的出水模式，可明顯改善超濾膜系統(tǒng)進(jìn)水時(shí)的壓力，減少超濾膜兩邊的壓強(qiáng)差值，從而保持超濾膜系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。冬季的溫度很低，膜的活性比較差。使用直接SBR池出水，可以穩(wěn)定產(chǎn)水的SDI值，在1.5～2.5之間，可以很容易滿足反滲透的有關(guān)要求，水質(zhì)高于工業(yè)冷卻水以及廁所用水的用水標(biāo)準(zhǔn)值。夏季的水溫較高，使用檸檬酸定期清洗超濾膜可以改善膜的通過量，改善膜的過濾水平，減少鐵等金屬元素對(duì)膜的阻礙作用。使用檸檬酸和NaClO交替清洗超濾膜可以減少膜污染量，實(shí)現(xiàn)超濾膜進(jìn)水壓力處于穩(wěn)定狀況。適當(dāng)增加水處理的實(shí)踐，可以明顯降低能耗，增加超濾膜系統(tǒng)水的回收水平。水壓力呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，超濾膜系統(tǒng)單位能耗在不斷增多，在具體的運(yùn)行中，進(jìn)水壓力處于合理的控制范圍。國(guó)產(chǎn)超濾膜和進(jìn)口超濾膜相比較，國(guó)內(nèi)外超濾膜產(chǎn)品的性能幾乎一致，在具體運(yùn)行中國(guó)外超濾膜的效果略高于國(guó)內(nèi)超濾膜，運(yùn)行成本可以進(jìn)一步降低。

3 綜合執(zhí)法中UF工藝各行業(yè)運(yùn)用實(shí)例

環(huán)境執(zhí)法中經(jīng)常會(huì)遇到使用超濾膜進(jìn)行水處理的問題，通過對(duì)UF技術(shù)的指導(dǎo)，可以明顯提高水處理的效率，以下是超濾膜主要的一些具體運(yùn)用。工業(yè)廢水的處理也可以使用UF技術(shù)，工業(yè)廢水的處理難度通常比較高，含有很多毒性強(qiáng)、難以去除的有毒物質(zhì)，這些物質(zhì)都很難降解，需要處理技術(shù)具備很強(qiáng)的耐污染、耐酸、耐堿的性能。這些方面UF技術(shù)的表現(xiàn)很好，工業(yè)廢水凈化后可以實(shí)現(xiàn)水的回收再利用，防止對(duì)環(huán)境造成二次污染，節(jié)約水資源。

3.1 電鍍廢水處理

目前工業(yè)化水平不斷上升，工廠的規(guī)模和數(shù)量也不斷攀升，工業(yè)廢水不處理就會(huì)嚴(yán)重破壞周邊的水環(huán)境和土壤環(huán)境，與傳統(tǒng)的工業(yè)廢水相比較，電鍍廢水含有很多金屬離子，比如鋅、銅、鎳、鉻，有的還有酸堿類和氰化物類物質(zhì)，需要進(jìn)行多次處理后才能回用和排放。傳統(tǒng)工藝中處理廢水的方法有化學(xué)處理法和電解法等，處理后會(huì)產(chǎn)生二次污染的現(xiàn)象，投入的成本也比較高。使用UF技術(shù)可以將電鍍中的雜質(zhì)成功的吸附，截留雜質(zhì)團(tuán)，保障廢水妥善處理和凈化。凈化的相關(guān)金屬粒子可以實(shí)現(xiàn)濃縮再進(jìn)行回收和二次利用，可明顯控制成本，減少對(duì)環(huán)境的污染。陶瓷膜處理廢水可以調(diào)節(jié)pH值，沉淀雜質(zhì)中氫氧化物。

3.2 造紙工業(yè)污水處理

通常情況下，造紙工業(yè)產(chǎn)生的污水在工業(yè)污水處理中非常困難。造紙生產(chǎn)工藝中含有很多對(duì)人體有害的物質(zhì)，沒有有效的過濾凈化技術(shù)，污水不經(jīng)過排放直接排放到水體中對(duì)環(huán)境的危害非常嚴(yán)重。超濾膜可以及時(shí)將造紙產(chǎn)生的污水進(jìn)行有效處理，可以妥善解決造紙工作中污水處理的難題。UF技術(shù)可以有效處理造紙工業(yè)中的木素、漿液等多種雜質(zhì)。UF技術(shù)和傳統(tǒng)的過濾方法有明顯的區(qū)別，使用UF技術(shù)可以將污水中的木素進(jìn)行回收和利用。污水中含有很多漂白粉等物質(zhì)，超濾技術(shù)也會(huì)將漂白粉進(jìn)行有效去除。運(yùn)用UF技術(shù)進(jìn)行造紙工藝的污水處理，優(yōu)勢(shì)比傳統(tǒng)工藝更加明顯，增加原料紙漿的回收率，減少造紙成本，可以實(shí)現(xiàn)增加環(huán)境工程的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益的高度統(tǒng)一。

3.3 含油廢水處理

含油廢水的主要來源是居民的生活飲食。中國(guó)的餐飲行業(yè)習(xí)慣使用食用油，造成含油廢水比其他國(guó)家要多很多。目前含油廢水主要包含以下三種形式：含油量少，在污水表面含有浮油；水中含有混合散油；污水中含有油質(zhì)乳化劑，這是油化更加的含有廢水。通常情況下，前兩種含油廢水使用物理方法進(jìn)行直接過濾，可以使用機(jī)械分離、沉淀、活性炭吸附等方式，這些方法都能很好的處理水中的含油物質(zhì)，第三種含油乳化劑的廢水需要使用非常復(fù)雜的處理工作才能達(dá)到較好的處理效果?？梢允褂肬F技術(shù)進(jìn)行處理，油廢水可以得到很好的過濾效果。

4 結(jié)語

在環(huán)境執(zhí)法過程中，發(fā)現(xiàn)UF技術(shù)在各行業(yè)運(yùn)用以及后期的運(yùn)維中面臨諸多問題：(1)相關(guān)產(chǎn)廢水企業(yè)單位環(huán)保運(yùn)維相關(guān)負(fù)責(zé)人不夠?qū)I(yè)，不能及時(shí)根據(jù)水質(zhì)處理情況，以及膜污染程度采取積極有效的措施。建議企業(yè)加大力度培養(yǎng)環(huán)保部門的技術(shù)能力，可招聘一些有經(jīng)驗(yàn)的環(huán)保工程師，定期組織一些運(yùn)維相關(guān)的培訓(xùn)，以提高員工對(duì)膜運(yùn)行過程的特殊情況及時(shí)采取有效的應(yīng)急措施；(2)部分企業(yè)存在非連續(xù)型作業(yè)情況，有的甚至為了降低運(yùn)營(yíng)成本，直接將膜系統(tǒng)停止運(yùn)行，這在膜系統(tǒng)運(yùn)行中是不可采取的，因?yàn)槌瑸V系統(tǒng)的運(yùn)行需保持穩(wěn)定連續(xù)性，一旦長(zhǎng)時(shí)間不使用處于停滯狀態(tài)，會(huì)大大的降低膜壽命以及處理能力；(3)針對(duì)諸多企業(yè)存在的膜污染問題，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身水質(zhì)的情況采取有效的應(yīng)對(duì)策略，增加前置預(yù)處理混凝沉淀環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)反沖洗的頻率、周期、水量、以及化學(xué)反沖洗的加入，根據(jù)各階段的水質(zhì)情況不斷優(yōu)化工藝，在達(dá)到水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡量降低系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本。