膜与膜集成技术的应用

膜与膜集成技术的应用内容摘要：

通过泵的加压，料液以一定流速沿着滤膜的表面流过，大于膜截留分子量的物质分子不透过膜流回料罐，小于膜截留分子量的物质或分子透过膜，形成透析液。 故膜系统都有两个出口，一是回流液（浓缩液）出口，另一是透析液出口。 在单位时间（ Hr）单位膜面积（ m2）透析液流出的量（ L）称为膜通量（ LMH），即过滤速度。 影响膜通量的因素有：温度、压力、固含量（ TDS）、离子浓度、黏度等。 图 3 膜分离的基本原理 膜分离 的 基本工艺流程 随着膜技术的不断发展，膜技术在很多发面得到广泛的应用 ，如 电力 、 电子 、 化工医药 、 轻工 、 生物 、 食品饮料 、 市政 、 环保等行业。 由于膜分离过程是一种纯物理过程，具有无相变化，节能、体积小、可拆分等特点，使膜广泛应用在发酵、制药、植物提取、化工、水处理工艺过程及环保行业中。 对不同组成的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜，选择合适的膜工艺，从而达到最好的膜通量和截留率，进而提高生产收率、减少投资规模和运行成本。 膜分离技术流程 见下图 4。 图 4 膜分离技术流程 3 膜集成技术 及应用 作为一种新型的分离技术 , 膜分离技术既能对废水进行有效的净化 , 又能回收一些有用物质 , 同时具有节能、无相变、 设备简单、操作方便等特点 , 因此在水处理中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景。 据估计 , 2020 年膜技术的世界市场规模已达近 20 亿美元的销售额 [6]。 但由于工业废水往往含有酸、碱、油等物质 , 成分复杂 , 处理条件比较苛刻 ，单一的膜处理技术往往达不到理想的效果。 所以目前人们将更多的注意力放在了膜集成技术的研究上 , 以期达到更好的水处理效果。 无论工业废水还是生活污水回用，主要去除对象是悬浮 颗粒物（ SS）、有机物（ COD/BOD）、氮磷化合物（ N/P）、阴 /阳离子、盐类和细菌病毒等五大类污染物质， 目前普遍采用的单元处理技术方法主要有物化和生化两类三种方法组合集成：即混凝（气浮）沉淀单元技术、生物滤池（氧化）法和过滤消毒单元技术，其它一些方法和技术则根据待处理水质状况与回用水质标准而加以应用。 传统的污水处理厂主要是以活性污泥法和沉淀池进行污水处理，它们已在世界范围内被广泛应用。 然而，这种污水处理工艺的问题在于出水水质的 SS 偏高，并且易发生污泥膨胀，不能保证出水水质的稳定。 因为国家对污水处理回用的 水质有严格的标准，所以生物处理过的污水不能被直接再利用，同时还存在维护困难和占地面积较大的问题。 因此为了改善和提高污水处理的功效，利用膜生物反应器技术将污水生物处理技术与膜分离技术相结合，先用生化技术降解水中的有机物，然后利用膜技术过滤悬浮物和溶解性大分子物质，去除细菌和病毒，降低浊度，达到排放或回用标准。 目前的集成膜技术多是将超滤 [7]、 微滤 [8]、纳滤 [9]、 MBR 与反渗透 （ RO） 结合使用 , 形成能够满足各种回用目的的污水深度处理及海水淡化工艺。 超滤、微滤可以作为独立的高级三级处理方法 ,也是反渗透过程 理想的预处理工艺。 超滤、微滤单元代替了复杂的传统预处理工艺 ,而且出水品质远高于三级出水指标。 不但完全可以去除污水中的细菌和悬浮物 , 对 COD、 BOD 也有一定的去除效果 ,满足后续反渗透膜的进水水质要求 , 减缓了反渗透膜的污染 , 其清洗周期由采用传统预处理工艺的 34 周增加到半年以上。 而且膜集成污水再生工艺具有系统稳定、维护少、占地小、化学品用量少、流程简单和运行费用低等优点 ,具备很好的应用前景。 MF 与 RO 集成技术的应用 微滤与反渗透配合使用用于污水的再生处理 , 已经在 20世纪 90年代初期成功实 现了商业化 , 成为有代表性的集成膜过程工艺 , 即所谓 MF+ RO 双膜过程。 范正虹等 [10]以微絮凝和微滤作为反渗透的预处理工艺 ,采用连续流微滤 反渗透集成膜工艺 (图 5)深度处理城市污水厂二级生物处理出水。 结果表明 ,投加氯化铁对微滤膜污染具有更好的控制效果 ； 微滤出水浊度 NTU, TOC 的去除率为 50% 左右 ,对 UV 260 的去除率 30%。 反渗透出水 T OC 为 mg/L,对其去除率 90%。 U V 260 值稳定在 以下 ,对其去除率 92%。 保证了出水水 质。 图 5 连续微滤 反渗透集成膜工艺 东丽公司成功地开发了低污染反渗透膜和中空丝超滤 /微滤（ UF/MF）膜来进行污水再生处理，同时也开发了浸没式平板膜生物反应器（ MBR），有效地进行污水的深度处理 [11]。 东丽超滤 /微滤（ UF/MF）膜与低污染反渗透（ RO）膜组合的污水处理回用技术东丽公司将传统的污水处理厂活性污泥生物法处理过的二沉池出水，通过超滤 /微滤膜来去除悬浮的固体，再利用反渗透膜来去除溶解性有机物和离子，达到回用水的水质标准。 见图 6。 图 6 常规的污水处理排放和东丽膜法污水处理回用 系统 超滤 /微滤技术中超滤能够分离溶解性的高分子物质，。