膜與膜集成技術(shù)的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-12-09 10:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 通過泵的加壓，料液以一定流速沿著濾膜的表面流過，大于膜截留分子量的物質(zhì)分子不透過膜流回料罐，小于膜截留分子量的物質(zhì)或分子透過膜，形成透析液。故膜系統(tǒng)都有兩個(gè)出口，一是回流液（濃縮液）出口，另一是透析液出口。在單位時(shí)間（ Hr）單位膜面積（ m2）透析液流出的量（ L）稱為膜通量（ LMH），即過濾速度。影響膜通量的因素有：溫度、壓力、固含量（ TDS）、離子濃度、黏度等。 圖 3 膜分離的基本原理 膜分離 的 基本工藝流程 隨著膜技術(shù)的不斷發(fā)展，膜技術(shù)在很多發(fā)面得到廣泛的應(yīng)用 ，如 電力 、 電子 、 化工醫(yī)藥 、 輕工 、 生物 、 食品飲料 、 市政 、 環(huán)保等行業(yè)。由于膜分離過程是一種純物理過程，具有無相變化，節(jié)能、體積小、可拆分等特點(diǎn)，使膜廣泛應(yīng)用在發(fā)酵、制藥、植物提取、化工、水處理工藝過程及環(huán)保行業(yè)中。對(duì)不同組成的有機(jī)物，根據(jù)有機(jī)物的分子量，選擇不同的膜，選擇合適的膜工藝，從而達(dá)到最好的膜通量和截留率，進(jìn)而提高生產(chǎn)收率、減少投資規(guī)模和運(yùn)行成本。 膜分離技術(shù)流程 見下圖 4。 圖 4 膜分離技術(shù)流程 3 膜集成技術(shù) 及應(yīng)用 作為一種新型的分離技術(shù) , 膜分離技術(shù)既能對(duì)廢水進(jìn)行有效的凈化 , 又能回收一些有用物質(zhì) , 同時(shí)具有節(jié)能、無相變、 設(shè)備簡單、操作方便等特點(diǎn) , 因此在水處理中得到了廣泛的應(yīng)用并顯示了廣闊的發(fā)展前景。據(jù)估計(jì) , 2020 年膜技術(shù)的世界市場規(guī)模已達(dá)近 20 億美元的銷售額 [6]。但由于工業(yè)廢水往往含有酸、堿、油等物質(zhì) , 成分復(fù)雜 , 處理?xiàng)l件比較苛刻 ，單一的膜處理技術(shù)往往達(dá)不到理想的效果。所以目前人們將更多的注意力放在了膜集成技術(shù)的研究上 , 以期達(dá)到更好的水處理效果。 無論工業(yè)廢水還是生活污水回用，主要去除對(duì)象是懸浮 顆粒物（ SS）、有機(jī)物（ COD/BOD）、氮磷化合物（ N/P）、陰 /陽離子、鹽類和細(xì)菌病毒等五大類污染物質(zhì)， 目前普遍采用的單元處理技術(shù)方法主要有物化和生化兩類三種方法組合集成：即混凝（氣浮）沉淀單元技術(shù)、生物濾池（氧化）法和過濾消毒單元技術(shù)，其它一些方法和技術(shù)則根據(jù)待處理水質(zhì)狀況與回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而加以應(yīng)用。傳統(tǒng)的污水處理廠主要是以活性污泥法和沉淀池進(jìn)行污水處理，它們已在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用。然而，這種污水處理工藝的問題在于出水水質(zhì)的 SS 偏高，并且易發(fā)生污泥膨脹，不能保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定。因?yàn)閲覍?duì)污水處理回用的 水質(zhì)有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，所以生物處理過的污水不能被直接再利用，同時(shí)還存在維護(hù)困難和占地面積較大的問題。因此為了改善和提高污水處理的功效，利用膜生物反應(yīng)器技術(shù)將污水生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合，先用生化技術(shù)降解水中的有機(jī)物，然后利用膜技術(shù)過濾懸浮物和溶解性大分子物質(zhì)，去除細(xì)菌和病毒，降低濁度，達(dá)到排放或回用標(biāo)準(zhǔn)。 目前的集成膜技術(shù)多是將超濾 [7]、 微濾 [8]、納濾 [9]、 MBR 與反滲透 （ RO） 結(jié)合使用 , 形成能夠滿足各種回用目的的污水深度處理及海水淡化工藝。超濾、微濾可以作為獨(dú)立的高級(jí)三級(jí)處理方法 ,也是反滲透過程 理想的預(yù)處理工藝。超濾、微濾單元代替了復(fù)雜的傳統(tǒng)預(yù)處理工藝 ,而且出水品質(zhì)遠(yuǎn)高于三級(jí)出水指標(biāo)。 不但完全可以去除污水中的細(xì)菌和懸浮物 , 對(duì) COD、 BOD 也有一定的去除效果 ,滿足后續(xù)反滲透膜的進(jìn)水水質(zhì)要求 , 減緩了反滲透膜的污染 , 其清洗周期由采用傳統(tǒng)預(yù)處理工藝的 34 周增加到半年以上。而且膜集成污水再生工藝具有系統(tǒng)穩(wěn)定、維護(hù)少、占地小、化學(xué)品用量少、流程簡單和運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn) ,具備很好的應(yīng)用前景。 MF 與 RO 集成技術(shù)的應(yīng)用 微濾與反滲透配合使用用于污水的再生處理 , 已經(jīng)在 20世紀(jì) 90年代初期成功實(shí) 現(xiàn)了商業(yè)化 , 成為有代表性的集成膜過程工藝 , 即所謂 MF+ RO 雙膜過程。 范正虹等 [10]以微絮凝和微濾作為反滲透的預(yù)處理工藝 ,采用連續(xù)流微濾 反滲透集成膜工藝 (圖 5)深度處理城市污水廠二級(jí)生物處理出水。結(jié)果表明 ,投加氯化鐵對(duì)微濾膜污染具有更好的控制效果 ； 微濾出水濁度 NTU, TOC 的去除率為 50% 左右 ,對(duì) UV 260 的去除率 30%。反滲透出水 T OC 為 mg/L,對(duì)其去除率 90%。 U V 260 值穩(wěn)定在 以下 ,對(duì)其去除率 92%。保證了出水水 質(zhì)。 圖 5 連續(xù)微濾 反滲透集成膜工藝 東麗公司成功地開發(fā)了低污染反滲透膜和中空絲超濾 /微濾（ UF/MF）膜來進(jìn)行污水再生處理，同時(shí)也開發(fā)了浸沒式平板膜生物反應(yīng)器（ MBR），有效地進(jìn)行污水的深度處理 [11]。 東麗超濾 /微濾（ UF/MF）膜與低污染反滲透（ RO）膜組合的污水處理回用技術(shù)東麗公司將傳統(tǒng)的污水處理廠活性污泥生物法處理過的二沉池出水，通過超濾 /微濾膜來去除懸浮的固體，再利用反滲透膜來去除溶解性有機(jī)物和離子，達(dá)到回用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。見圖 6。 圖 6 常規(guī)的污水處理排放和東麗膜法污水處理回用 系統(tǒng) 超濾 /微濾技術(shù)中超濾能夠分離溶解性的高分子物質(zhì)，
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