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        【干货】污水处置中膜分离技术综述

        文章出处:未知发表时间:2021-11-17 14:31:18



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         摘要:随着社会、经济的开展,人们在对水的需求增大的同时对水的污染也在加剧,使得原本有限的水资源变得愈加紧缺。在很多中央水资源短缺成为限制经济开展的瓶颈,将污水处置净化后回用是处理这一问题的有效途径,近年来膜技术在污水资源化方面发挥越来越重要的作用,膜技术提供了普遍的模块化和灵敏的处置处理计划,能够经过不同膜技术的集成组合污水处置到所需求的净化水平,本文重点引见膜别离技术和膜生物反响器。

         

        1.膜技术简述

         

        膜技术主要包括膜别离技术和膜生物反响器。膜技术被称为是21世纪的水处置技术,是近40年来开展最疾速、应用最普遍的技术。膜技术在水处置中应用的根本原理是:应用水溶液(原水)中的水分子具有透过分离膜的才能,而溶质或其他杂质不能透过分离,在外力作用下对水溶液(原水)停止别离,取得纯洁的水从而到达提升水质的目的。与传统水处置技术相比,膜技术具有节能、投资少、操作烦琐、处置效率高等优点,膜技术的应用给人类带来了宏大的环境和经济效益。膜技术在水处置中的应用范围相当普遍,既可用于给水处置也可用于废水处理,在某些特殊行业的水处置中也有涉足,且其应用范围在不时扩展。

         

        2.膜别离技术

         

        通常把以自然或人工合成的选择性透过膜为别离介质,以外界能量或化学位差作为推进力,对双组份或多组分溶质和溶剂停止别离、粉剂、提纯和富集的办法统称为膜别离法。膜别离的优点在于工艺流程短、占地少,小型化系统放置场所不受限制,出水BOD、氮、磷和悬浮固体浓度很低,不含细菌、病毒、寄生虫卵等,出水契合三级处置规范。可直接回收或补充公开水。

         

        目前常见的膜别离法主要有:微滤(MF)、超滤(UF)反渗透(RO)、纳滤(NF)、电渗析(ED)、渗析(D)、浸透蒸发(PV)、液膜(LM)等。前四种膜别离技术由于其膜过程的安装、流程设计都相对较成熟,已有大范围的工业应用和市场,是最常用的四种膜别离技术。下面我着重引见这四种膜别离技术。

         

        2.1微滤

         

        微滤膜(MF)是指一种孔径为0.1~10μm,高度平均,具有筛分过滤作用为特征的多孔固体连续介质,其具有属于绝对过滤介质、孔径平均,过滤精度高、通量大、厚度薄吸附量小、无介质零落,不产生二次污染、颗粒包容量小,易阻塞的特性。微孔过滤是以静压差为推进力,应用筛网状过滤介质膜的筛分作用停止别离的膜过程,其原理与普经过滤相相似。实考证明微滤产水水质稳定,产水CODcr均匀值23.3mgL,细菌总数均匀620cfu/mL,浊度均匀1.03NTU,优于国标GB50335.2002《污水再生应用设计标准》中规则的城市杂用水和景观环境用水的水质规范。由于单纯的微滤技术用于水和废水处置的本钱较高、处置效果欠佳,因而有必要采用组合微滤工艺降低运转费用并提升处置效果。

         

        2.2超滤

         

        超滤膜(UF)是一种孔径规格分歧,额定孔径范围为0.001-0.02微米的微孔过滤膜。超滤膜筛分过程,以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下当原液流过膜外表时,超滤膜外表密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质经过而成为透过液,而原液中体积大于膜外表微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因此完成对原液的净化、别离和浓缩的目的。每米长的超滤膜丝管壁上约有60亿个0.01微米的微孔,其孔径只允许水分子、水中的有益矿物质和微量元素经过,而最小细菌的体积都在0.02微米以上,因而细菌以及比细菌体积大得多的胶体、铁锈、悬浮物、泥沙、大分子有机物等都能被超滤膜截留下来,从而完成了净化过程。

         

        2.3反渗透

         

        反渗透技术(RO)20世纪60年代初开展起来的以压力为驱动力的膜别离技术。该技术是从海水、苦咸水淡化而开展起来的,通常称为淡化技术。当用一个半透膜别离两种不同浓度的溶液时,膜仅允许溶剂分子经过,由于浓溶液中溶剂的化学势低于它在稀溶液中的化学势,稀溶液中的溶剂分子会自发地透过半透膜向浓溶液中迁移。反渗透技术已普遍应用于海水苦咸水淡化,纯水、超纯水制备,化工别离、浓缩、提纯等范畴,工程遍及电力、电子、化工、轻工、煤炭、环保、医药、食品等行业。

         

        2.4纳滤

         

        纳滤膜(NF)又称疏松型反渗透膜,是介于反渗透膜与超滤膜之间的一种压力驱动型膜。其外表由一层非对称性构造的高分子与微孔支撑体分离而成,对水溶液中低分子量的有机溶质截留,而盐类组分则局部或全部透过,从而使有机溶质到达同步浓缩和脱盐的目的。NF膜最主要的特征就是可以截留大分子量有机物和多价离子,允许小分子有机物和单价离子经过。NF膜具有两个显著特性:一是膜的筛分效应,若物质重量在膜截留的分子量范围内,将被膜截留,反之则透过,纳滤膜的截留分子量约为2002000;二是膜的电荷效应,NF膜外表别离层由聚电解质构成,膜外表带有一定的电荷,膜所带电荷与离子发作静电作用,障碍多价离子的浸透,所以单价盐能够较自在透过纳滤膜,使得膜两侧因离子浓度不同而形成的浸透压差远远低于RO膜。

         

        3.膜生物反响器

         

        膜生物反响器(MBR)是由膜别离和生物处置组合而成的一种新型、高效的污水处置技术,主要由生物反响器、膜组件微滤、超滤、纳滤或浸透膜等,和控制系统三局部组成。生物反响器是污染物被降解的场所,膜组件是MBR的中心局部。具有出水水质优良,操作运转简单,污泥产率低,占空中积小等特性。膜别离技术最早应用于微生物发酵工业,随着膜资料和制模技术的开展,其应用范畴在不时扩展,曾经触及化工、电子、轻工、纺织冶金、食品和污水处置等多个范畴。

         图片6

         

        MBR工艺组成表示

         

        3.1膜生物反响器类型

         

        1)按膜组件所起作用分类

         

        膜生物反响器可分为三类:膜别离生物反响器、膜曝气生物反响器、萃取膜生物反响器。其中,膜别离生物反响器是应用最普遍的一种膜生物反响器类型。

         

        2 依照膜组件放置方式

         

        膜别离生物反响器可分为分体式和一体式膜生物反响器。

         分体式MBR(或外置式)是研讨最早的类型,膜组件与生物反响器分开设置,相对独立运转,易于调理控制,而且膜组件置于反响器外,易于膜的清洗、改换及增设。为了减轻悬浮物在膜面的堆积,采取高速错流过滤,动力耗费较高。分置式MBR比拟合适处置难生物降解、高有机浓度以及有毒的污水,在工业废水处中应用较多。

         

        一体式MBR(或浸没式)比拟简单,直接将膜组件置于生物反响器内,出水由泵吸出得到过滤液。一体式MBR应用曝气构成的激烈搅拌作用来完成膜面的错流效果,也有在一体式膜组件左近停止叶轮搅拌或靠膜组件本身旋转来完成膜面错流效应。一体式MBR的呈现,大幅度降低了处置系统的能耗和占空中积。为减少膜面污染、延长运转周期,泵的抽吸是连续运转的。一体式MBR在城市污水处置厂具有较强的竞争力。

         

        3)按需氧方式分类

         

        依据生物反响器中微生物生长需氧状况的不同分为好氧和厌氧两大类。好氧MBR主要是针对城市污水和生活污水的处置,厌氧MBR主要是针对高浓度有机废水的处置。厌氧过程可提升高浓度有机废水的可生化性,改动难降解有机物的分子构造,利于后续好氧MBR处置,显著提升有机物去除率。

         

        4.膜污染

         

        膜污染是指在膜过滤过程中污水中的微粒、胶体粒子或溶质分子与膜发作物理化学作用或由于浓差极化使某些溶质在膜外表超越其溶解度及机械作用而惹起的在膜外表或膜孔内吸附、堆积形成膜孔径变小或阻塞使膜产生透过流量与别离特性发作变化的现象。膜污染问题是一个突出的问题,它将影响膜的稳定运转和出水水质并决议膜的运用寿命。因而被以为是影响膜工艺实践应用的关键要素。膜污染主要是由于膜孔的阻塞和膜外表污染物的堆积惹起的,影响膜污染的要素主要包括膜的性能、混合液的性质、混合液的水利特性。

         

        5.结语

         

        膜技术是一项具有开展出路的新型水处置技术以其优质的出水水质在水质请求高、有更深处置请求、污水浓度高、有废水回用请求或需求公开水回灌且占地受限时特别适用。固然如今膜技术面临着能耗较高和膜污染等艰难,但是随着制膜技术的提升,本钱的降低,膜技术一定会大范围提高,在很多范畴发挥它的作用。而且如今膜技术也不局限于单个技术,能够经过不同的组合构成膜组件,发挥最大的效益。

         


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