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膜分离技术在各类污水处理中的应用
2020-05-06
自1748年，法国科学家发现abble nallet膜分离现象，即水的自然扩散到含有酒精溶液的猪膀胱膜，很多学者开始学习电影。膜分离技术和常规分离方法如过滤，蒸馏，萃取，蒸发，重结晶，脱色，吸附，具有简单，紧凑的设备，安全的工作环境，节约能源，以及化学试剂，无相变，不污染环境，被认为是比较高科技的21世纪 有前途的一个，将在21世纪的产业转型起着决定性的作用。目前，膜分离技术已广泛应用于各个行业，尤其是在水处理领域，现已遍布生活污水，工业废水（污水厂，重金属废水，造纸工业，印染废水，石化和制药废水工业废水），饮用水的生活方面。
膜分离原理及其特性
在膜分离技术中，在外力的影响下，以一种具有选择性渗透特性的特殊薄膜作为选择屏障层，使混合物中的某些成分易于传输，其它组分难以穿透和拦截，达到分离、净化和浓缩技术；膜分离技术的工作原理如下： ，根据混合物中组分的质量、体积、尺寸和几何形状对组分进行分离，并根据混合物的不同化学性质对混合物进行分离，物质通过分离膜的速度(溶解速率)取决于入口膜的速度和扩散到膜另一表面的速度(扩散速率)，其中溶解速率完全取决于分离物和膜材料的化学性质。一般来说，膜的形态决定了膜的分离机理和应用。根据所述结构，所述膜可分为固体膜和液膜，所述固体膜可分为对称膜(柱状孔膜、多孔膜、均匀膜)和非对称膜(多孔膜、具有表皮层的多孔膜、复合膜)，所述液膜可分为存在于固体多孔支撑层中的液膜和以乳液形式存在的液膜。
目前，常规的膜分离技术可分为反渗透（RO），超滤（UF），微滤（MF），纳滤（NF），电渗析（ED）和一个膜接触器（MC）等。在使用过程中，需要该膜部件在膜分离的形式的单独的单元装置制成，在工业上使用的帧类型，管型，螺旋缠绕和空心纤维膜模块的形式。后三个是所有的管状膜，不同的是主要不同直径：10毫米直径是大管状膜，毛细管膜的直径为0.5〜10毫米，直径小于0.5mm的中空纤维膜之间。的管状薄膜的直径小，在单位体积的膜面积大。所使用的膜分离法的废水处理示于表。
与传统的分离技术相比，膜分离技术具有以下特点：1。膜分离是一种有效的分离方法，可以分离出几千甚至几百种相对分子质量的物质。（2）膜分离过程无相变，能耗低，能量转化率高。（3）膜分离工艺可在室温下进行。适用于果汁、酶、药物等热敏材料的分离、分类和浓缩。（4）膜分离设备运动部件少，结构简单，操作、控制、维护方便。_膜分离效率高，设备小，占地少，应用范围广。
水处理
膜分离技术在生活污水处理中的应用
1.超滤在污水处理方面
超滤是一种压力驱动的膜分离技术，它利用超滤膜的高精度截留性能对不同分子量物质进行固液分离或分级。超滤膜广泛应用于生活污水处理，其过滤精度为0.01m，对山西大唐国际云冈热电有限公司生活污水处理系统中的胶体、藻类、病毒、有机大分子等具有良好的去除率。周立新、濮文红以北京市郊某城市污水处理厂一期工程（氧化沟处理工艺）二沉池出水和二期工程（sbr处理工艺）二沉池出水为原水。分别采用絮凝-砂滤-超滤和直流混凝-超滤两种预处理工艺。结果表明，出水sdi，b在2，浊度为04-0.1ntu，cod去除率为20%-60%，在一定程度上还降低了氨氮、总磷等污染物的浓度，sdi，浊度和出水量均满足反渗透进水水质要求。
蔡红、金通轨道采用0.25μm中空纤维聚丙烯腈微滤膜和10000中空纤维聚砜超滤膜处理机场污水后进行二次生物处理。结果表明，污水浊度去除率达到99%，有机物去除率达到55%~85%，达到了生活杂用水指标的要求，达到了污水回用的目的。
六经Wei等超滤装置被设计成重复使用基于水的工艺，如水浴预处理通过超滤与返回到后处理，皮肤能有效地除去包含在分泌物沐浴大量的水，合成洗涤剂的物质如灰尘和水和香料的细菌，真菌，病毒和大肠杆菌和其它物质，处理后的水质符合要求重用。
2.纳滤技术在生活污水处理中的应用
纳滤是近20年来在反渗透(Ro)和超滤(UF)之间发展起来的一种新的膜分离技术，对二价或多价离子和分子量在200~500之间的有机物具有较高的去除率。纳滤膜由于其特殊的孔径范围和制备时的特殊处理(如复合材料、电荷到电荷)而具有特殊的分离性能。生活污水一般与生物降解/化学氧化法结合，但氧化剂用量过大，残渣较多，若在两者之间加入纳滤链，则可被微生物降解的小分子(MW<100)被截留，无法生物降解的大分子(MW>100)被截取。经过化学氧化剂处理后，大分子物质被生物降解，从而节省氧化剂和活性炭的用量，降低 终残留物的含量，并在图1中显示了工艺流程。
水处理
刘平研究，林等主要部件缓慢处理与通过纳滤水处理水过滤试验厂一个新的反污染筛选结果一所大学家属院区域的生活污水化粪池上清完全符合建设部颁布的生活杂用水标准，除了不能喝酒，但生活能满足各种浇灌，洗车，洗衣，洗澡和其他杂项用途，75％的回用率。
膜分离技术在工业废水处理中的应用
随着膜分离技术的发展，在生活污水、工业废水、重金属废水、造纸废水、印染废水、制药废水等方面，越来越广泛地应用于生活污水和工业废水中。
1.在循环冷却水处理污水膜分离技术的应用
火电厂一直是工业用水的主要用户，其用水量约占工业总用水量的20%。循环冷却水量是火电厂用水量中 的，因此许多火电厂都把重点放在循环冷却污水的回用上。因此，采用反渗透技术处理循环冷却水回用具有重要意义。河北省某电厂共有6台机组，总循环冷却水量6.3万m3/h，循环水集中约3次，污水约900 m3/h，电厂地处北方缺水地区，淡水资源匮乏。为缓解供水矛盾，电厂投资建设了200m3/h、l1反渗透海水淡化工程。本工程以循环冷却污水为水源，反渗透出水为锅炉预脱盐补充水，泵送至煤场及输煤栈桥为喷淋水。从而达到了再利用和综合利用的目的。工艺流程如图2所示。
水处理
聂金旭采用纳滤膜对电厂的冷却周期进行冷却，对污水进行强化微絮凝、强化过滤等预处理后，通过纳滤膜排放，使出水水质达到循环冷却水补充水的要求。在此基础上，以3~10m3/d的纳滤膜处理工艺为例，对纳滤膜处理工艺的投资和运行费用进行了分析，认为纳滤膜处理系统是一种经济可行的循环冷却和污水处理工艺。
2.膜技术在废水处理重金属应用
含硒农业废水已成为世界范围内新的污染源，如美国加利福尼亚州桑华金流域，含硒废水中硒含量已达4200mg/l，湿地环境受到废水的污染，水禽胚胎畸形率和硒中毒率较高。Kharaka等人试验表明，纳滤技术在处理加州山谷严重污染的废水时，可截留95%以上的硒和90%以上的其他多价阴离子。
纳滤膜处理大量污水，所需压力低，预处理步骤低，成本低，对含硒农业排放废水的处理为其它含硒废水的处理提供了突破。金属加工和电镀工业中的清洁水和电镀液中常含有铜、铁、镍、铁等金属离子，其中铜、铁、镍、铁等金属离子可被纳滤膜浓缩10倍以上，废水可回收90%以上。在一定浓度的氯离子浓度下，可与某些金属离子形成带电和非荷电络合物的性质，并可通过电荷-电纳滤膜将其分离开来，如镍和镍浓度为0.5MO1/l时，前者以电子络合物的形式存在，后者形成带正电荷的络合物，使带正电的纳滤膜能够切断镍离子，实现两种离子的分离。
3.膜技术在废水处理造纸过程应用
造纸废水是造成环境污染的重要因素。膜分离技术在国外处理制浆造纸废水方面已经比较成熟。纳滤和超滤主要用于处理制浆造纸废水和回收有用的副产品。纳滤膜可以代替吸附法和电化学法去除木素纸浆漂白过程中的深色木素和氯化木素。由于污染物中的许多有色物质都带有负电荷，很容易被带负电荷的纳滤膜截获，不会对膜造成污染。本蒂乌斯。采用纳滤膜处理造纸废水，得到无色、透明、无阴离子废水的可渗透水。渗透水中cod、toc和无机物的去除率可达80%以上。depinho和geraldes采用纳滤和电渗析技术处理红麻制浆废水。结果表明，NaCl的用量降低到60×10-6，基本上可以用于造纸过程。
杨有强和李有明采用spk 100超滤膜处理化学制浆废水。浓缩液的燃烧热为15.54kjg，固含量为188.9g/l，满足碱回收段的要求。用pH值为1≤14的无机分离膜处理碱性造纸黑液，在不调节夜间pH值的情况下，可回收有效成分。分离过程是纯物理过程，过程简单，易于管理和维护。不同孔径的膜可回收纤维素、胶体SiO 2、木质素和还原糖。 后，可调节溶液中烧碱的主要含量，并可在食糖中重复使用。
此外，膜分离技术也可与生物处理过程，即，膜生物反应器相结合。 MBR膜分离技术是生物处理系统和新系统的开发，结合近年来的高效废水处理技术的飞速发展的过程中，在处理废水中难降解有机物的优势明显。一种中空纤维膜组件和活性污泥反应器分裂分裂型膜生物反应器，以更高的去除效率的CODcr造纸废水和经处理的水可以重复使用，和良好的水稳定性，一般稳定性可以达到85％以上。
四。膜分离技术在印染废水处理中的应用
在工业生产过程中，产生大量高盐度(＞5％质量分数)、高色度(数万次)、高COD(高达数万mg/L)的废水，并且大量的异构体混合。由于废水的BOD_5和CODCr的比例一般低于0.3，生物降解性差，同时废水中含有的无机盐将进一步降低废水的生物降解性。染料废水的高浓度对环境造成严重污染，直接影响染料工业的可持续发展。
六妹香如在由上海处理结果提供了一种染料工厂废水纳滤使用蓝色染料的表明：甩纳滤膜去除和彩色染料保持在约100％时，即使在恢复过程是80％（浓缩5倍）中，膜去除废水中的颜色和的CODcr仍高达99％或更多。陈生等随着在香港处理atf50纳滤膜型印染废水，COD为14 000mg /升和5 430毫克/升分叉废水纳滤，鳕鱼废品率达到95％，和80％至85％，和流出物排放标准到达香港。
膜技术不仅可以处理印染废水，而且可以回收其有效成分。董波等。用聚丙烯腈超滤膜回收油漆废料。结果表明，采用超滤法可回收溶剂，回收的混合溶剂组成与原稀溶剂基本相同，可用于洗罐及部分涂料助剂。
膜分离技术在石化废水治理中的应用
石油工业废物包括各种盐和有机油提取和过程中产生的废物精炼，复杂的，难以处理的成分，一般的方法是很难达到所需的治疗效果。膜技术能有效地处理废水及有用物质回收。苯酚有毒工业废油是大的，必须除去放电之前，利用纳米过滤，不仅除去苯酚高达95％，以及镍可有效地废水在较低的压力，汞等重金属高的去除，成本比反渗透方法低得多。 ohya其他成功制备的聚酰亚胺纳米过滤膜，具有高通量和高耐压特性，温度和耐溶剂性，170〜400截止分子量，能有效地分离气体和煤油的纳滤膜。张玉清其他开发了一种聚砜A1 0，超滤膜复合材料，和具有外油北北站漏极水样复合膜后砂过滤超滤，原水和油640mg / l的浓度，该处理的浓度后油是小于0.5mg /升，在完全符合注入水的要求，保留率是99％以上，在一定工作时间后的复合膜，较高的洗涤水通量恢复。栗发壅等。在用超滤膜生成水的 早使用产生的水处理中， 外管状聚砜（PS）膜技术;然后使用磺化聚砜（SPS）和板型管状外膜过程再次油污水，SPS通量结果表明，随着磺化度的增加而增加，并且优于膜PS，渗透基本上国家排放标准，和低透水性标准油田。
6.膜分离技术在其它工业废水处理中的应用
随着制药工业的发展，越来越多的制药废水已成为工业废水的重要组成部分，膜分离技术是一种新的废水处理技术。近年来，超滤在中药制剂领域的应用也逐步展开。任东伟等人采用超滤法对新型生物农药苏云金杆菌(Bt)农药进行了工业生产试验，结果表明，每罐6t发酵罐中产生的饲料液在2h后即可浓缩，细菌数为150(l/ml)=60(l/ml)，显微镜检查未造成细菌损伤，取得了满意的结果。张茂林等人。利用超滤技术对东北制药厂传统的维生素C生产工艺进行了改造，使Vc收率提高了5%，节约了蒸汽，节约了水，节约了能源，减少了环境污染。膜的使用寿命超过3年。此外，超滤等技术的处理效果更理想。该方法包括以下步骤：采用超滤和纳滤组合对林可霉素发酵液进行分离浓缩，进行超滤和截留，去除固体颗粒和蛋白质等大分子物质；
膜分离技术中的饮用水的处理中的应用
膜分离技术在水的净化和净化中发挥着独特的作用，即去除水中的悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体。微滤可以去除悬浮物和细菌，超滤可以分离大分子和病毒，纳滤可以去除硬度、重金属和农药等有毒化合物，反渗透可以去除几乎所有的杂质，电渗析可以去除氟，电化学膜法可以对水进行消毒并产生酸性和碱性水，膜接触器可以去除水中的挥发性有害物质，所以欧美、日本等国家和地区都采用电化学膜法。膜分离技术是21世纪饮用水净化的 技术。反渗透（ro）技术自20世纪70年代以来在我国饮用水处理中得到了广泛的应用。已应用于家庭饮用水的处理。1999年1月18日投产的秦皇岛热电净化水公司饮用水生产设备采用加拿大格兰特技术有限公司GRT-WP-13K反渗透净水设备。由预处理、反渗透和杀菌处理系统组成，纯化水产量为2t/h。
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