【正文】 由于膜本身。 對于不同的處理對象，可對卷式膜組件的結(jié)構(gòu)作相應(yīng)的改進。在不同的過程中，組件的具體設(shè)計也不相同。1. 板框式膜組件板框式膜組件的突出優(yōu)點是操作靈活，其主要特點有：1）組裝簡單、堅固，對壓力變動和現(xiàn)場作業(yè)的可靠性較大；2）可以簡單的增加膜的層數(shù)實現(xiàn)增大處理量；3）每兩片膜之間的滲透物都是被單獨引出來的，可以通過關(guān)閉個別膜來消除操作中的故障，而不必使整個組件停止運行。膜組件的設(shè)計有很多種形式，它們均根據(jù)兩種膜結(jié)構(gòu)形式設(shè)計：平板膜和管式膜。第三節(jié) 膜組件 工業(yè)應(yīng)用中通常需要較大面積的膜。b. 離子交換膜 目前離子交換膜的種類很多，常用的膜按功能分有陰離子交換膜和陽離子交換膜。a. 電滲析的基本原理 在陰極和陽極之間交替排列一系列陰離子交換膜和陽離子交換膜。c. 滲析應(yīng)用 目前滲析最主要的用途是血液透析，即以透析膜代替腎除去尿素、肌酸酐、磷酸鹽和尿酸等有毒的低分子量組分，以緩解腎衰竭和尿毒病患者的病情。若溶劑與溶液中其他組分之間不存在耦合作用，則在滲透壓的作用下溶劑從低濃度側(cè)流向高濃度側(cè)；若原料液側(cè)壓力高于滲透壓側(cè)，則溶劑從原料液側(cè)流向滲透壓側(cè)。由于分子大小及溶解度不同，使得不同溶質(zhì)的擴散速率不同，從而實現(xiàn)分離。其最新的應(yīng)用領(lǐng)域是生物技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域技術(shù)。d. 微濾膜的應(yīng)用 微濾是所有膜過程中應(yīng)用最普遍、銷售額最大的一項技術(shù)。 目前市場上的微孔濾膜的材質(zhì)可分為有機和無機兩大類。錯流過濾 在泵的推動下料液平行于膜面流動，與死端過濾不同的是料液流經(jīng)膜面時產(chǎn)生的剪切力把膜表面上的滯留的顆粒帶走，從而使污染層保持在一個較薄的水平。b. 微濾操作工藝微濾有兩種操作工藝：死端過濾在死端過濾時，溶劑和小于膜孔的溶質(zhì)在壓力驅(qū)動下透過膜，大于膜孔的顆粒被截留，通常堆積在膜表面上。a. 微濾原理微濾又稱為精過濾，其基本原理屬于篩網(wǎng)狀過濾，在靜壓差作用下，小于膜孔的粒子通過濾膜，大于膜孔的粒子則被截留到膜表面，使大小不同的組分得以分離，操作壓力為 。3）微濾 污水處理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材１９微濾（MF）是一種與常規(guī)的粗濾十分相似的膜過程。超濾已成為蛋白和酶純化和濃縮的高效過程。c. 超濾應(yīng)用超濾在需將尺寸較大的分子或微粒與低分子物質(zhì)或溶劑分離的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 間歇操作，常用于小規(guī)模生產(chǎn)。b. 超濾操作工藝 超濾的基本操作有以下三種。超濾膜的耐壓性、耐清洗性、耐溫性等性能對于工業(yè)應(yīng)用是非常重要的。在超濾膜分離過程中，膜的孔徑大小和膜表面的化學(xué)性質(zhì)等將分別起著不同的分離作用。2）超濾a. 超濾原理超濾膜多為不對稱結(jié)構(gòu)，由一層極薄、具有一定尺寸孔徑的表皮層和一層較厚、具有海綿狀或指定結(jié)構(gòu)的多孔層組成。納濾膜對 Na+和 Cl單價離子的截留率較低，實踐證明納濾可以代替沉淀、pH 調(diào)節(jié)和蒸發(fā)等過程，達到產(chǎn)品純化和濃縮的目的，是一新的高效節(jié)能的過程。f. 反滲透與納濾應(yīng)用反滲透應(yīng)用領(lǐng)域可分為兩大類：水純化和溶質(zhì)濃縮。為減少料液在膜分離過程中對膜的污染和化學(xué)損傷，必須對料液進行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理。它對組件的機械強度、流體力學(xué)結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟性都有較高的要求。目前平板不對稱膜和中空纖維膜占據(jù)了市場絕大部分的份額。由于濃溶液中溶劑的化學(xué)勢低于它在稀溶液中的化學(xué)勢，稀溶液中的溶劑分子自發(fā)地透過半透膜向濃溶液中遷移。納濾膜介于反滲透膜和超濾膜之間，是近 10 多年發(fā)展較快的膜品種。 污水處理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材１８1）反滲透和納濾反滲透已成為海水淡化最經(jīng)濟的技術(shù)，也是苦咸水淡化的主要手段，它已成為超純水和純水制備的優(yōu)選技術(shù)；另外在各種料液的分離、純化和濃縮以及廢液的再生回用方面都發(fā)揮了重大作用。3. 膜分離的定義和分類所有分離過程都是利用在某種環(huán)境中混合物各組分性質(zhì)的差異進行分離。后三種皆為管狀膜，直徑大于 10mm 的為管式膜；直徑在 之間的是毛細管式膜；直徑小于 的為中空纖維膜。載體膜是通過載體分子對某一組分高度專一的親和性來實現(xiàn)不同組分間的分離的，通過膜的組分可以是氣體、液體、離子或非離子。多孔膜在處理溶液時根據(jù)顆粒大小進行分離，主要用于超濾和微濾。按化學(xué)組成分類可分為有機材料類和無機材料類。膜的形態(tài)結(jié)構(gòu)決定了分離機理，從而也決定了其應(yīng)用。 2. 膜的定義和分類膜是分離兩相和作為選擇性傳遞物質(zhì)的屏障。實踐表明，常規(guī)處理與膜法結(jié)合可給出各種標準、供不同用途的再生水，最后反滲透的產(chǎn)水完全符合飲用水標準。2）工業(yè)用水日產(chǎn)高達數(shù)千噸以致數(shù)萬噸的反滲透水處理裝置廣泛地應(yīng)用于電子、電力、醫(yī)藥、化工、飲料、冶金等領(lǐng)域，反滲透是超純水和純水制備的優(yōu)選方法；膜軟化是基于鈉濾膜對二價離子，特別是二價陰離子的高脫除性而開發(fā)新型的膜分離過程，膜軟化工藝在美國應(yīng)用已很普遍，特別是新建的軟化廠多采用此新工藝。增長的領(lǐng)域包括：1. 飲用水處理2. 工業(yè)廢水的脫色3. 垃圾填埋場滲濾液處理4. 膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用第二節(jié) 膜分離過程膜分離技術(shù)受到廣泛的注意，發(fā)展迅速，是因為膜分離對混合物中各組分的選擇性很高，在分離過程中混合物主體沒有相變，所用的設(shè)備裝填密度大、效率高。影響膜的使用壽命的因素很多，通常有加料貯槽和泵的匹配性能，預(yù)處理效果，滲透液的貯存裝置以及膜的清洗系統(tǒng)和效果 污水處理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材１７等。膜技術(shù)應(yīng)用于水處理具也存在以下缺點：1. 膜的相容性與孔的大小、水的 pH 值以及水的溫度等許多因素有關(guān)；2. 在某些情況下易生成污垢，使得在一些特殊應(yīng)用中膜的壽命較短3. 與傳統(tǒng)的物理化學(xué)處理相比，一般投資費用較高。 膜分離技術(shù)在水處理中的應(yīng)用，即可用于給水處理也可用于廢水處理。在廢水或污水排放之前，膜分離過程可以用于廢水或污水處理；在廢水進入污水系統(tǒng)之前，膜分離過程可以用于回收工業(yè)上有用的物質(zhì)；當(dāng)然膜分離過程也可以用于生產(chǎn)飲用水。通常，膜是按照物質(zhì)的分離范圍和應(yīng)用的推動力來分類。這種中和方法效果良好；其缺點是會使處理后的廢水中懸浮物含量增加，硫化物和色度也都有所增加，需要進行進一步處理。煙道氣中含有 CO2 和 SO2，溶于水中形成 H2CO3 和 H2SO3，能夠用來使堿性廢水得到中和。一般應(yīng)該設(shè)計混凝土結(jié)構(gòu)的中和池，并保證一定的容積，通?？砂?3～5min的停留時間考慮。當(dāng)水量及 pH 值經(jīng)常有變化時，應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)計自動加藥系統(tǒng)，例如采用 HBPH3 型工業(yè)酸度計與 CHEMTECH 型系列計量泵組合成的自動 pH 控制系統(tǒng)，已比較廣泛地用于廢水處理工程。在投加酸之前，一般先將酸稀釋成 10%左右的濃度，然后按設(shè)計要求的投量經(jīng)計量泵計量后加到中和池。在采用投酸中和法時，由于價格上的原因，通常多使用 93%～96%的工業(yè)濃硫酸。過濾中和法的優(yōu)點是操作管理簡單，出水 pH 值較穩(wěn)定，不影響環(huán)境衛(wèi)生，沉渣少，一般少于廢水體積的%；缺點是進水酸的濃度受到限制。含 HF 的廢水中和過濾時，因 CaF2 溶解度很小，要求 HF 濃度小于 300mg/L。同時，按照每消耗一定量的濾料，進行一次清渣。當(dāng)濾料使用到一定期限，濾料中的無效成分積累過多時，可逐漸降低濾速，以最大限度地消耗掉濾料。用石灰石做濾料時，進水含硫酸濃度應(yīng)小于 2022mg/L；用白云石做濾料時，應(yīng)小于 4000mg/L。例如石灰石與酸的反應(yīng)：2HC1+CaCO3→CaC1 2+H2O+CO2↑H2SO4+CaCO3→CaSO 4+H2O+CO2↑2HNO3+CaCO3→Ca(NO 3)2+H2O+CO2↑白云石與硫酸的反應(yīng)：2H2SO4+CaCO3（三）過濾中和法這種方法適用于含硫酸濃度不大于 2～3g/L 和生成易溶鹽的各種酸性廢水的中和處理。氫氧化鈣對廢水雜質(zhì)具有混聚作用，因此它適用于含雜質(zhì)多的酸性廢水。用石灰作中和劑能夠處理任何濃度的酸性廢水。其中碳酸鈉因價格較貴，一般較少采用。當(dāng)酸、堿廢水的流量和濃度經(jīng)常變化，而且波動很大時，應(yīng)該設(shè)調(diào)節(jié)池加以調(diào)節(jié)，中和反應(yīng)則在中和池進行，其容積應(yīng)按 的廢水量考慮。中和結(jié)果，應(yīng)該使廢水呈中性或弱堿性。表 36 堿性中和劑的單位消耗量中和 1g 酸所需堿性物質(zhì)的量/g酸類名稱CaO Ca(OH)2 CaCO3 MgCO3 CaCO3MgCO3硫酸（H 2SO4） 鹽酸（HC1 ） 硝酸（ HNO3） 污水處理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材１５醋酸（HCH 3COOH） 表 37 酸性中和劑的單位消耗量中和 1g 堿所需酸性物質(zhì)的量/gH2SO4 HC1 HNO3堿類名稱100% 98% 100% 36% 100% 65%NaOH KOH Ca(OH)2 NH3 二、類型酸性廢水的中和法可分為三類：酸性廢水與堿性廢水混合、投藥中和及過濾中和。選用哪種中和劑要進行經(jīng)濟比較和優(yōu)缺點的比較。酸性廢水中和處理經(jīng)常采用的中和劑有石灰、石灰石、白云石、氫氧化鈉、碳酸鈉等。對于中和處理，首先應(yīng)當(dāng)考慮以廢治廢的原則，例如將酸性廢水與堿性廢水互相中和，或者利用廢堿渣（電石渣、碳酸鈣堿渣等）中和酸性廢水。在工業(yè)廢水處理中，中和處理常常用于以下幾種情況：（1 ）在廢水排入水體之前，因為水生生物對 pH 值的變化極其敏感，當(dāng)大量廢水排入后使水體的 pH 值變得偏酸或偏堿時，會產(chǎn)生不良影響；（2 ）在廢水排入城市排水管道之前，由于酸、堿對排水管道產(chǎn)生腐蝕作用，一般城市排水管道對排入工業(yè)廢水的 pH 值都有明確的規(guī)定；（3 ）在廢水需要進行化學(xué)或生物處理之前，對于化學(xué)處理（例如凝聚、除磷等），要求廢水的 pH 值升高或降低到某一需要的最佳值。一、原理用化學(xué)法去除廢水中過量的酸或堿，使其 pH 值達到中性左右的過程稱為中和。例如用以制造硫酸亞鐵、硫酸鐵、石膏、化肥，也可以考慮供其他工廠使用等。因此，對酸、堿廢水首先應(yīng)考慮回收和綜合利用。廢水中除含酸、堿外，還可能含有酸式鹽、堿式鹽，以及其他的無機物、有機物等物質(zhì)。造紙廠、印染廠、金屬加工廠等排出堿性廢水，大多數(shù)情況下為無機堿，也有些廢水含有機堿。有的廢水含有無機酸如硫酸、鹽酸等；有的則含有蟻酸、醋酸等有機酸；有的則兼而有之。在有條件的情況下，一般還應(yīng)對初步確定的結(jié)果進行擴大的動態(tài)連續(xù)試驗，以求取得可靠的設(shè)計數(shù)據(jù)。當(dāng)處理出水有回用要求時，要適當(dāng)考慮出水中混凝殘余量所造成的輕微色度等影響（例如采用鐵鹽作混凝劑時）。（3 ）混凝劑的來源應(yīng)當(dāng)可靠，產(chǎn)品性能比較穩(wěn)定，并應(yīng)宜于儲存和投加方便。為了達到這一目標，有時需要兩種或多種混凝劑及助凝劑同時配合使用。（二）混凝劑的選擇針對處理某種特定的廢水選擇適應(yīng)的混凝劑時，通常由綜合以下幾方面的考慮來確定。 污水處理基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材１４反應(yīng)時間（T）一般控制在 10～30mim。因此還要靠絮凝過程使礬花逐漸長大?；旌献饔靡话憧克驒C械方法來完成?；炷齽┏浞秩芙夂?，所產(chǎn)生的膠體與水中原有的膠體及懸浮物接觸后，會形成許許多多微小的礬花，這個過程又稱為混合。水的粘度也與水溫有關(guān)，水溫低時水的粘度大，致使水分子的布朗運動減弱，不利于水中污染物質(zhì)膠粒的脫穩(wěn)和聚集，因而絮凝體形成不易。由于混凝劑水解反應(yīng)過程中不斷產(chǎn)生 H+，因此要保持水解反應(yīng)充分進行，水中必須有堿去中和 H+，如堿不足，水的 pH 值將下降，水解反應(yīng)不充分，對混凝過程不利。 值pH 值也是影響混凝的一個主要因素。另外有機物對于水中的憎水膠體具有保護作用，因此對于高濃度有機廢水采用混凝沉淀方法處理效果往往不好。工業(yè)廢水中的污染物成分及含量隨行業(yè)、工廠的不同而千變?nèi)f化，而且通常情況下同一廢水中往往含有多種污染物。xSiO2表 44 常用有機合成高分子混凝劑及天然絮凝劑名 稱 分子式或代號 一 般 介 紹聚丙烯酰胺 代號 PAM（1 ）目前被認為是最有效的高分子之一，在廢水處理中常被用作助凝劑，與鋁鹽或鐵鹽配合使用（2 ）與常用混凝劑配合使用時，應(yīng)按一定的順序先后投加，以發(fā)揮兩種藥劑的最大效果（3 ）聚丙烯酰胺固體產(chǎn)品不易溶解，宜在有機械攪拌的溶解槽內(nèi)配制成 %~%的溶液再進行投加，稀釋后的溶液保存期不宜超過 1~2 周（4 ）聚丙烯酰胺有極微弱的毒性，用于生活飲用水凈化時，應(yīng)注意控制投加量（5 ）是合成有機高分子絮凝劑，為非離子型；通過水解構(gòu)成陰離子型，也可通過引入基團制成陽離子型；目前市場上已有陽離子型聚丙烯酰胺產(chǎn)品出售脫色絮凝劑 代號脫色 I 號（1 ）屬于聚胺類高度陽離子化的有機高分子混凝劑，液體產(chǎn)品固含量 70%，無色或淺黃色透明粘稠液體（2 ）貯存溫度 5~45℃，使用 pH 值 7~9，按 1：50~1 ：100 稀釋后投加，投加量一般為 20~100mg/L，也可與其他混凝劑配合使用（3 ）對于印染廠、染料廠、油墨廠等工業(yè)廢水處理具有其他混凝劑不能達到的脫色效果天然植物改性高分子絮凝劑（1 ）由 691 化