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膜分離技術(shù)在各類污水處理中的應(yīng)用
2020-05-06
自1748年，法國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)abble nallet膜分離現(xiàn)象，即水的自然擴(kuò)散到含有酒精溶液的豬膀胱膜，很多學(xué)者開始學(xué)習(xí)電影。膜分離技術(shù)和常規(guī)分離方法如過濾，蒸餾，萃取，蒸發(fā)，重結(jié)晶，脫色，吸附，具有簡(jiǎn)單，緊湊的設(shè)備，安全的工作環(huán)境，節(jié)約能源，以及化學(xué)試劑，無相變，不污染環(huán)境，被認(rèn)為是比較高科技的21世紀(jì) 有前途的一個(gè)，將在21世紀(jì)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型起著決定性的作用。目前，膜分離技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，尤其??是在水處理領(lǐng)域，現(xiàn)已遍布生活污水，工業(yè)廢水（污水廠，重金屬廢水，造紙工業(yè)，印染廢水，石化和制藥廢水工業(yè)廢水），飲用水的生活方面。
膜分離原理及其特性
在膜分離技術(shù)中，在外力的影響下，以一種具有選擇性滲透特性的特殊薄膜作為選擇屏障層，使混合物中的某些成分易于傳輸，其它組分難以穿透和攔截，達(dá)到分離、凈化和濃縮技術(shù)；膜分離技術(shù)的工作原理如下： ，根據(jù)混合物中組分的質(zhì)量、體積、尺寸和幾何形狀對(duì)組分進(jìn)行分離，并根據(jù)混合物的不同化學(xué)性質(zhì)對(duì)混合物進(jìn)行分離，物質(zhì)通過分離膜的速度(溶解速率)取決于入口膜的速度和擴(kuò)散到膜另一表面的速度(擴(kuò)散速率)，其中溶解速率完全取決于分離物和膜材料的化學(xué)性質(zhì)。一般來說，膜的形態(tài)決定了膜的分離機(jī)理和應(yīng)用。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，所述膜可分為固體膜和液膜，所述固體膜可分為對(duì)稱膜(柱狀孔膜、多孔膜、均勻膜)和非對(duì)稱膜(多孔膜、具有表皮層的多孔膜、復(fù)合膜)，所述液膜可分為存在于固體多孔支撐層中的液膜和以乳液形式存在的液膜。
目前，常規(guī)的膜分離技術(shù)可分為反滲透（RO），超濾（UF），微濾（MF），納濾（NF），電滲析（ED）和一個(gè)膜接觸器（MC）等。在使用過程中，需要該膜部件在膜分離的形式的單獨(dú)的單元裝置制成，在工業(yè)上使用的幀類型，管型，螺旋纏繞和空心纖維膜模塊的形式。后三個(gè)是所有的管狀膜，不同的是主要不同直徑：10毫米直徑是大管狀膜，毛細(xì)管膜的直徑為0.5?10毫米，直徑小于0.5mm的中空纖維膜之間。的管狀薄膜的直徑小，在單位體積的膜面積大。所使用的膜分離法的廢水處理示于表。
與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比，膜分離技術(shù)具有以下特點(diǎn)：1。膜分離是一種有效的分離方法，可以分離出幾千甚至幾百種相對(duì)分子質(zhì)量的物質(zhì)。（2）膜分離過程無相變，能耗低，能量轉(zhuǎn)化率高。（3）膜分離工藝可在室溫下進(jìn)行。適用于果汁、酶、藥物等熱敏材料的分離、分類和濃縮。（4）膜分離設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、控制、維護(hù)方便。_膜分離效率高，設(shè)備小，占地少，應(yīng)用范圍廣。
水處理
膜分離技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用
1.超濾在污水處理方面
超濾是一種壓力驅(qū)動(dòng)的膜分離技術(shù)，它利用超濾膜的高精度截留性能對(duì)不同分子量物質(zhì)進(jìn)行固液分離或分級(jí)。超濾膜廣泛應(yīng)用于生活污水處理，其過濾精度為0.01m，對(duì)山西大唐國際云岡熱電有限公司生活污水處理系統(tǒng)中的膠體、藻類、病毒、有機(jī)大分子等具有良好的去除率。周立新、濮文紅以北京市郊某城市污水處理廠一期工程（氧化溝處理工藝）二沉池出水和二期工程（sbr處理工藝）二沉池出水為原水。分別采用絮凝-砂濾-超濾和直流混凝-超濾兩種預(yù)處理工藝。結(jié)果表明，出水sdi，b在2，濁度為04-0.1ntu，cod去除率為20%-60%，在一定程度上還降低了氨氮、總磷等污染物的濃度，sdi，濁度和出水量均滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求。
蔡紅、金通軌道采用0.25μm中空纖維聚丙烯腈微濾膜和10000中空纖維聚砜超濾膜處理機(jī)場(chǎng)污水后進(jìn)行二次生物處理。結(jié)果表明，污水濁度去除率達(dá)到99%，有機(jī)物去除率達(dá)到55%~85%，達(dá)到了生活雜用水指標(biāo)的要求，達(dá)到了污水回用的目的。
六經(jīng)Wei等超濾裝置被設(shè)計(jì)成重復(fù)使用基于水的工藝，如水浴預(yù)處理通過超濾與返回到后處理，皮膚能有效地除去包含在分泌物沐浴大量的水，合成洗滌劑的物質(zhì)如灰塵和水和香料的細(xì)菌，真菌，病毒和大腸桿菌和其它物質(zhì)，處理后的水質(zhì)符合要求重用。
2.納濾技術(shù)在生活污水處理中的應(yīng)用
納濾是近20年來在反滲透(Ro)和超濾(UF)之間發(fā)展起來的一種新的膜分離技術(shù)，對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子和分子量在200~500之間的有機(jī)物具有較高的去除率。納濾膜由于其特殊的孔徑范圍和制備時(shí)的特殊處理(如復(fù)合材料、電荷到電荷)而具有特殊的分離性能。生活污水一般與生物降解/化學(xué)氧化法結(jié)合，但氧化劑用量過大，殘?jiān)^多，若在兩者之間加入納濾鏈，則可被微生物降解的小分子(MW<100)被截留，無法生物降解的大分子(MW>100)被截取。經(jīng)過化學(xué)氧化劑處理后，大分子物質(zhì)被生物降解，從而節(jié)省氧化劑和活性炭的用量，降低 終殘留物的含量，并在圖1中顯示了工藝流程。
水處理
劉平研究，林等主要部件緩慢處理與通過納濾水處理水過濾試驗(yàn)廠一個(gè)新的反污染篩選結(jié)果一所大學(xué)家屬院區(qū)域的生活污水化糞池上清完全符合建設(shè)部頒布的生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，除了不能喝酒，但生活能滿足各種澆灌，洗車，洗衣，洗澡和其他雜項(xiàng)用途，75％的回用率。
膜分離技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
隨著膜分離技術(shù)的發(fā)展，在生活污水、工業(yè)廢水、重金屬廢水、造紙廢水、印染廢水、制藥廢水等方面，越來越廣泛地應(yīng)用于生活污水和工業(yè)廢水中。
1.在循環(huán)冷卻水處理污水膜分離技術(shù)的應(yīng)用
火電廠一直是工業(yè)用水的主要用戶，其用水量約占工業(yè)總用水量的20%。循環(huán)冷卻水量是火電廠用水量中 的，因此許多火電廠都把重點(diǎn)放在循環(huán)冷卻污水的回用上。因此，采用反滲透技術(shù)處理循環(huán)冷卻水回用具有重要意義。河北省某電廠共有6臺(tái)機(jī)組，總循環(huán)冷卻水量6.3萬m3/h，循環(huán)水集中約3次，污水約900 m3/h，電廠地處北方缺水地區(qū)，淡水資源匱乏。為緩解供水矛盾，電廠投資建設(shè)了200m3/h、l1反滲透海水淡化工程。本工程以循環(huán)冷卻污水為水源，反滲透出水為鍋爐預(yù)脫鹽補(bǔ)充水，泵送至煤場(chǎng)及輸煤棧橋?yàn)閲娏芩?。從而達(dá)到了再利用和綜合利用的目的。工藝流程如圖2所示。
水處理
聶金旭采用納濾膜對(duì)電廠的冷卻周期進(jìn)行冷卻，對(duì)污水進(jìn)行強(qiáng)化微絮凝、強(qiáng)化過濾等預(yù)處理后，通過納濾膜排放，使出水水質(zhì)達(dá)到循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的要求。在此基礎(chǔ)上，以3~10m3/d的納濾膜處理工藝為例，對(duì)納濾膜處理工藝的投資和運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行了分析，認(rèn)為納濾膜處理系統(tǒng)是一種經(jīng)濟(jì)可行的循環(huán)冷卻和污水處理工藝。
2.膜技術(shù)在廢水處理重金屬應(yīng)用
含硒農(nóng)業(yè)廢水已成為世界范圍內(nèi)新的污染源，如美國加利福尼亞州桑華金流域，含硒廢水中硒含量已達(dá)4200mg/l，濕地環(huán)境受到廢水的污染，水禽胚胎畸形率和硒中毒率較高。Kharaka等人試驗(yàn)表明，納濾技術(shù)在處理加州山谷嚴(yán)重污染的廢水時(shí)，可截留95%以上的硒和90%以上的其他多價(jià)陰離子。
納濾膜處理大量污水，所需壓力低，預(yù)處理步驟低，成本低，對(duì)含硒農(nóng)業(yè)排放廢水的處理為其它含硒廢水的處理提供了突破。金屬加工和電鍍工業(yè)中的清潔水和電鍍液中常含有銅、鐵、鎳、鐵等金屬離子，其中銅、鐵、鎳、鐵等金屬離子可被納濾膜濃縮10倍以上，廢水可回收90%以上。在一定濃度的氯離子濃度下，可與某些金屬離子形成帶電和非荷電絡(luò)合物的性質(zhì)，并可通過電荷-電納濾膜將其分離開來，如鎳和鎳濃度為0.5MO1/l時(shí)，前者以電子絡(luò)合物的形式存在，后者形成帶正電荷的絡(luò)合物，使帶正電的納濾膜能夠切斷鎳離子，實(shí)現(xiàn)兩種離子的分離。
3.膜技術(shù)在廢水處理造紙過程應(yīng)用
造紙廢水是造成環(huán)境污染的重要因素。膜分離技術(shù)在國外處理制漿造紙廢水方面已經(jīng)比較成熟。納濾和超濾主要用于處理制漿造紙廢水和回收有用的副產(chǎn)品。納濾膜可以代替吸附法和電化學(xué)法去除木素紙漿漂白過程中的深色木素和氯化木素。由于污染物中的許多有色物質(zhì)都帶有負(fù)電荷，很容易被帶負(fù)電荷的納濾膜截獲，不會(huì)對(duì)膜造成污染。本蒂烏斯。采用納濾膜處理造紙廢水，得到無色、透明、無陰離子廢水的可滲透水。滲透水中cod、toc和無機(jī)物的去除率可達(dá)80%以上。depinho和geraldes采用納濾和電滲析技術(shù)處理紅麻制漿廢水。結(jié)果表明，NaCl的用量降低到60×10-6，基本上可以用于造紙過程。
楊有強(qiáng)和李有明采用spk 100超濾膜處理化學(xué)制漿廢水。濃縮液的燃燒熱為15.54kjg，固含量為188.9g/l，滿足堿回收段的要求。用pH值為1≤14的無機(jī)分離膜處理堿性造紙黑液，在不調(diào)節(jié)夜間pH值的情況下，可回收有效成分。分離過程是純物理過程，過程簡(jiǎn)單，易于管理和維護(hù)。不同孔徑的膜可回收纖維素、膠體SiO 2、木質(zhì)素和還原糖。 后，可調(diào)節(jié)溶液中燒堿的主要含量，并可在食糖中重復(fù)使用。
此外，膜分離技術(shù)也可與生物處理過程，即，膜生物反應(yīng)器相結(jié)合。 MBR膜分離技術(shù)是生物處理系統(tǒng)和新系統(tǒng)的開發(fā)，結(jié)合??近年來的高效廢水處理技術(shù)的飛速發(fā)展的過程中，在處理廢水中難降解有機(jī)物的優(yōu)勢(shì)明顯。一種中空纖維膜組件和活性污泥反應(yīng)器分裂分裂型膜生物反應(yīng)器，以更高的去除效率的CODcr造紙廢水和經(jīng)處理的水可以重復(fù)使用，和良好的水穩(wěn)定性，一般穩(wěn)定性可以達(dá)到85％以上。
四。膜分離技術(shù)在印染廢水處理中的應(yīng)用
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量高鹽度(＞5％質(zhì)量分?jǐn)?shù))、高色度(數(shù)萬次)、高COD(高達(dá)數(shù)萬mg/L)的廢水，并且大量的異構(gòu)體混合。由于廢水的BOD_5和CODCr的比例一般低于0.3，生物降解性差，同時(shí)廢水中含有的無機(jī)鹽將進(jìn)一步降低廢水的生物降解性。染料廢水的高濃度對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，直接影響染料工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
六妹香如在由上海處理結(jié)果提供了一種染料工廠廢水納濾使用藍(lán)色染料的表明：甩納濾膜去除和彩色染料保持在約100％時(shí)，即使在恢復(fù)過程是80％（濃縮5倍）中，膜去除廢水中的顏色和的CODcr仍高達(dá)99％或更多。陳生等隨著在香港處理atf50納濾膜型印染廢水，COD為14 000mg /升和5 430毫克/升分叉廢水納濾，鱈魚廢品率達(dá)到95％，和80％至85％，和流出物排放標(biāo)準(zhǔn)到達(dá)香港。
膜技術(shù)不僅可以處理印染廢水，而且可以回收其有效成分。董波等。用聚丙烯腈超濾膜回收油漆廢料。結(jié)果表明，采用超濾法可回收溶劑，回收的混合溶劑組成與原稀溶劑基本相同，可用于洗罐及部分涂料助劑。
膜分離技術(shù)在石化廢水治理中的應(yīng)用
石油工業(yè)廢物包括各種鹽和有機(jī)油提取和過程中產(chǎn)生的廢物精煉，復(fù)雜的，難以處理的成分，一般的方法是很難達(dá)到所需的治療效果。膜技術(shù)能有效地處理廢水及有用物質(zhì)回收。苯酚有毒工業(yè)廢油是大的，必須除去放電之前，利用納米過濾，不僅除去苯酚高達(dá)95％，以及鎳可有效地廢水在較低的壓力，汞等重金屬高的去除，成本比反滲透方法低得多。 ohya其他成功制備的聚酰亞胺納米過濾膜，具有高通量和高耐壓特性，溫度和耐溶劑性，170?400截止分子量，能有效地分離氣體和煤油的納濾膜。張玉清其他開發(fā)了一種聚砜A1 0，超濾膜復(fù)合材料，和具有外油北北站漏極水樣復(fù)合膜后砂過濾超濾，原水和油640mg / l的濃度，該處理的濃度后油是小于0.5mg /升，在完全符合注入水的要求，保留率是99％以上，在一定工作時(shí)間后的復(fù)合膜，較高的洗滌水通量恢復(fù)。栗發(fā)壅等。在用超濾膜生成水的 早使用產(chǎn)生的水處理中， 外管狀聚砜（PS）膜技術(shù);然后使用磺化聚砜（SPS）和板型管狀外膜過程再次油污水，SPS通量結(jié)果表明，隨著磺化度的增加而增加，并且優(yōu)于膜PS，滲透基本上國家排放標(biāo)準(zhǔn)，和低透水性標(biāo)準(zhǔn)油田。
6.膜分離技術(shù)在其它工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
隨著制藥工業(yè)的發(fā)展，越來越多的制藥廢水已成為工業(yè)廢水的重要組成部分，膜分離技術(shù)是一種新的廢水處理技術(shù)。近年來，超濾在中藥制劑領(lǐng)域的應(yīng)用也逐步展開。任東偉等人采用超濾法對(duì)新型生物農(nóng)藥蘇云金桿菌(Bt)農(nóng)藥進(jìn)行了工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，結(jié)果表明，每罐6t發(fā)酵罐中產(chǎn)生的飼料液在2h后即可濃縮，細(xì)菌數(shù)為150(l/ml)=60(l/ml)，顯微鏡檢查未造成細(xì)菌損傷，取得了滿意的結(jié)果。張茂林等人。利用超濾技術(shù)對(duì)東北制藥廠傳統(tǒng)的維生素C生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改造，使Vc收率提高了5%，節(jié)約了蒸汽，節(jié)約了水，節(jié)約了能源，減少了環(huán)境污染。膜的使用壽命超過3年。此外，超濾等技術(shù)的處理效果更理想。該方法包括以下步驟：采用超濾和納濾組合對(duì)林可霉素發(fā)酵液進(jìn)行分離濃縮，進(jìn)行超濾和截留，去除固體顆粒和蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)；
膜分離技術(shù)中的飲用水的處理中的應(yīng)用
膜分離技術(shù)在水的凈化和凈化中發(fā)揮著獨(dú)特的作用，即去除水中的懸浮物、細(xì)菌、病毒、無機(jī)物、農(nóng)藥、有機(jī)物和溶解氣體。微濾可以去除懸浮物和細(xì)菌，超濾可以分離大分子和病毒，納濾可以去除硬度、重金屬和農(nóng)藥等有毒化合物，反滲透可以去除幾乎所有的雜質(zhì)，電滲析可以去除氟，電化學(xué)膜法可以對(duì)水進(jìn)行消毒并產(chǎn)生酸性和堿性水，膜接觸器可以去除水中的揮發(fā)性有害物質(zhì)，所以歐美、日本等國家和地區(qū)都采用電化學(xué)膜法。膜分離技術(shù)是21世紀(jì)飲用水凈化的 技術(shù)。反滲透（ro）技術(shù)自20世紀(jì)70年代以來在我國飲用水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。已應(yīng)用于家庭飲用水的處理。1999年1月18日投產(chǎn)的秦皇島熱電凈化水公司飲用水生產(chǎn)設(shè)備采用加拿大格蘭特技術(shù)有限公司GRT-WP-13K反滲透凈水設(shè)備。由預(yù)處理、反滲透和殺菌處理系統(tǒng)組成，純化水產(chǎn)量為2t/h。
