水处理的膜技术详解.docx

水处理的膜技术详解目录?水的预处理21. 1.预处理的作用：21.2. 预处理的方式：21.3. 水处理的预处理包括以下几个步骤：3?微滤(MF)膜技术3?微滤(MF)的基本原理3?微滤膜的应用3?超滤(UF)膜技术4? ?超滤(UF)原理4? ?超滤膜的应用4?纳滤(NF)膜技术5? ?纳滤(NF)原理5? ?纳滤膜在水处理中的应用5?纳滤膜在饮用水中的应用5?纳滤膜在海水淡化中的应用6? ?纳滤膜在生活污水处理中的应用6? ?纳滤膜在纺织、印染废水处理中的应用6? ?纳滤膜在制革废水处理中的应用6? ?纳滤膜在电镀废水处理中的应用6? ?纳滤膜在造纸废水处理中的应用6?反渗透(RC)膜技术7? ?反渗透(RO)的原理7? ?反渗透膜在水处理中的应用7?在水处理方面的常规应用7?在城市污水方面的应用7? ?在重金属废水处理方面的应用7? ?在含油废水方面的应用7?渗析膜技术7? ?各种渗析膜技术原理7?渗析7?电渗析8? ?倒极电渗析(EDR)8? ?液膜电渗析(EDLM)8? ?填充床电渗析(EDI)8? ?双极性膜电渗析(EDMB)9? ?无极水电渗析9? ?渗析膜的应用9?工业废水处理9?饮用水及过程水处理10? ?食品工业10? ?生化行业10?正渗透(Fe)技术11? ?正渗透(FO)的原理11? ?正渗透膜在水处理中的应用11?废水处理11?水质深度净化11? ?海水淡化12水的预处理1.1. 预处理的作用： 去除悬浮固体、胶体和各种有机物； 抑制和控制微溶盐的沉淀； 调节进水温度和pH； 杀死和抑制微生物的生长； 防止铁、镒等金属氧化物和二氧化硅的沉淀。1.2. 预处理的方式： 水的混凝与沉淀处理； 水的多介质过滤； 水的活性炭过滤； 水的软化； 其他预处理。1.3. 水处理的预处理包括以下几个步骤,预沉：在水体中添加大容积、低流速的条件，利用固体颗粒的重力作用将 其分离出来，这种方法常用于沉沙池和预沉池。混凝：使用铁盐、铝盐、高分子物质等混凝剂，这些化学物质与水中的杂 质结合，通过絮凝和架桥作用生成较大的沉淀物，以便后续的处理过程。澄清：在混凝过程中形成的较大颗粒沉淀物在澄清池中进行分离，以此获 得较清澈的水。过滤：通过特殊的过滤材料（如滤池）来截留水中的杂质，这是去除水中悬浮 颗粒、细菌、病毒等的常用方法。软化：使用化学药剂如石灰水、纯碱等去除水中的碳酸氢盐硬度，或者采 用阳离子交换树脂等方法去除水中的钙、镁、铁离子等，这个过程也被称为软 化。消毒：向水中加入杀生剂，如液氯、漂白粉等，以杀灭水中的微生物，提 高水的卫生安全性。止匕外，还有其他几种预处理技术，如机械过滤、化学沉淀、活性炭吸附、 逆渗透和反渗透等。这些技术的应用取决于具体的水质需求和水处理的最终目 的。微滤（MF）膜技术微滤（MF）的基本原理微滤膜能截留0.1lm之间的颗粒。微滤膜允许大分子和溶解性固体（无机 盐）等通过，但会截留悬浮物，细菌，及大分子量胶体等物质。微滤膜的运行压 力一般为：0.37bar0微滤膜过滤是世界上开发应用最早的膜技术，以天然或 人工合成的高分子化合物作为膜材料。对微滤膜而言，其分离机理主要是筛分 截留。微滤膜的应用1）水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除；2）电子工业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理；3）制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌；4)医疗行业：除去组织液、抗菌素、血清、血浆蛋白质等多种溶液中的菌体；5)食品工业：饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂 质、酵母和霉菌的去除，果汁的澄清过滤；6)化学工业：各种化学品的过滤澄清。?.超滤(UF)膜技术?. 1.超滤(UF)原理超滤(UItra-filtration, UF)是一种能将溶液进行净化和分离的膜分离技术。 超滤膜系统是以超滤膜丝为过滤介质，膜两侧的压力差为驱动力的溶液分离装 置。超滤膜只允许溶液中的溶剂(如水分子)、无机盐及小分子有机物透过，而将 溶液中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，从而达到净化和 分离的目的。超滤过滤孔径和截留分子量的范围一直以来定义较为模糊，一般认为超滤 膜的过滤孔径为 0.001-0.lm,截留分子量(MOleCUlarWeighCUt-Off, MWCO) 为LOoOLOoOQOO Daltono严格意义上来说超滤膜的过滤孔径为1IOnm,截 留分子量为LOoo300,000 DaItOI若过滤孔径大于IOnm,或截留分子量大于 300,000 Dalton的微孔膜就应该定义为微滤膜或精滤膜。?. 2.超滤膜的应用超滤膜的应用范围极其广泛，基本上涉及过滤的行业都可以用到过滤设备, 基本过滤的行业如下：纯水与超纯水制备工艺中作为反渗透预处理以及超纯水的终端处理； 工业用水中用于分离细菌、热源、胶体、悬浮杂质及大分子有机物； ?饮用水、矿泉水净化；?发酵、酶制剂工业、制药工业的浓缩、纯化与澄清；?果汁浓缩、分离；?大豆、乳品、制糖工业、酒类、茶汁、醋等的分离、浓缩与澄清；?工业废水与生活污水的净化和回收；?电泳漆的回收。超滤膜分离可取代传统工艺中的自然沉降，板框过滤，真空转鼓，离心分 离，溶媒萃取，树脂提纯，活性炭脱色等工艺过程。该过程为常温操作，无相 态变化，不产生二次污染。?.纳滤(NF)膜技术?. 1.纳滤(NF)原理纳滤(NF)是一种新型分子级膜分离技术，是目前世界膜分离领域研究的热 点之一。NF膜孔径在Inm以上，一般在l-2nm;对溶质的截留性能介于RO与 UF膜之间；Ro膜几乎对所有的溶质都有很高的脱除率，但NF膜只对特定的溶 质具有高脱除率。NF膜能够去除二价、三价离子，Mn200的有机物，以及微 生物、胶体、热源、病毒等。纳滤膜的一个很大特征是膜本体带有电荷，这是 它在很低压力下(仅0.5MPa)仍具有较高脱盐性能和截留分子量为数百的膜也可 脱除无机盐的重要原因，也是NF运行成本较低的主要原因。NF适合各种含盐 水源，水利用率一般为75%85%,海水淡化时在30%50%,没有酸碱废水 排放。?. 2.纳滤膜在水处理中的应用?. 2. 1.纳滤膜在饮用水中的应用纳滤操作压力小，是饮用水制备和深度净化的首选工艺。目前，大多数城市的给水水源均受到不同程度的污染，而自来水厂的常规 处理工艺对水中有机物去除率不高，当采用氯杀菌消毒时，氯又会与水中的有 机物会生成卤代副产物。Peltier等4年的跟踪研究表明：采用纳滤系统后水中 的DOC降低到平均0.7mgCL,出水余氯的含量由0.35mgL降到O.lmg/L,最 终网线中三卤甲烷(THMS)的形成比未采用纳滤系统时减少了 50%。另外，由于 生物降解型溶解有机碳(BCOD)的减少，改进了产水的生物稳定性。纳滤技术能够去除绝大部分的Ca、Mg等离子，因此脱盐是纳滤技术应用最 多的领域。膜法水处理技术在投资、操作和维修及价格等方面与常规的石灰软 化和离子交换过程相近，但具有无污泥、不需再生、完全除去悬浮物和有机物、 操作简便和占地省等优点，应用实例较多。纳滤可以直接用于地下水、地表水 和废水的软化，还可以作为反渗透、太阳能光伏脱盐装置等的预处理。?. 2. 2.纳滤膜在海水淡化中的应用海水淡化是指将含盐量为35000mgL的海水淡化至500mgL以下的饮用 水。?. 2. 3.纳滤膜在生活污水处理中的应用生活污水一般用生物降解/化学氧化法结合处理，但氧化剂的用量太大，残 留物多。薛罡等采用微絮凝纤维球过滤.超滤.纳滤组合工艺对宾馆洗浴废水进行 了小试试验。超滤出水水质可达到回用至宾馆厕所冲洗、绿化等环节的用水要 求，纳滤出水水质可达到生活饮用水卫生标准（GB5749.85）,可以回用至宾馆洗 衣、洗浴等用水要求更高的环节。?. 2. 4.纳滤膜在纺织'印染废水处理中的应用纺织废水中含有的染料很难用生物的方法去除，Hassani研究了酸性、活性、 直接和分散染料水溶液的浓度、压力、总溶解性固体和无机盐含量等对纳滤膜 截留性能的影响。?. 2. 5.纳滤膜在制革废水处理中的应用制革废水含有高浓度的有机物、硫酸盐和氯化物，酸洗工序的废液电导值 达至（75mSCm。BeS-Pia采用NF技术回收了制革废水，所得到的高浓度硫酸盐 浓水回到酸洗段，而氯化物的产水打回裂化反应鼓。?. 2. 6.纳滤膜在电镀废水处理中的应用电镀工厂往往产生大量废液，尽管采取酸化、化学无害化、沉降和分离污 泥等复杂处理步骤，产水含盐量高，不能重新回用。?. 2. 7.纳滤膜在造纸废水处理中的应用在纸浆和造纸业中，匀浆、漂白和造纸等工序都需要大量的水。实现水系 统的（半）密闭循环是纸浆厂、造纸厂节约水资源降低排放量的最佳途径。传统活 性污泥法的产水中还含有部分有色化合物、微生物、抗体和少量的生物分解物, 悬浮固体等，仅能被用于制造包装纸，不能用于更高级别纸的生产。另外，该 法不能减少无机盐的含量。Koyuncu对比了水纳滤以及造纸废水活性污泥 纳滤两种处理工艺的实用性，实验表明：两种方法的出水质量相似，第二种方 法的产水通量更好，出水可以用于高级别纸。但纳滤产水仍然含有一定量的一 价盐，需要再增加低压反渗透装置脱除盐类才能保证循环水的质量。?.反渗透(RO)膜技术?. 1.反渗透(R。)的原理反渗透是一种以压力为推动力的膜分离过程在使用中为产生反渗透压需用 水泵给含盐水溶液或废水施加压力以克服自然渗透压及膜的阻力使水透过反渗 透膜，将水中溶解盐或污染杂质阻止在反渗透膜的另一侧。?.2.反渗透膜在水处理中的应用?. 2. 1.在水处理方面的常规应用水是人们赖以生存和进行生产活动必不可少的物质条件。由于淡水资源日 益缺乏，世界上反渗透水处理装置的能力已达到每天数百万吨。?. 2. 2.在城市污水方面的应用目前，反渗透膜在城市污水深度处理方面的应用尤其是污水处理厂二级出 水回用及中水回用等，已受到高度重视。?. 2. 3.在重金属废水处理方面的应用含重金属离子废水的常规处理方法都只是一种污染转移，即将废水中溶解 的重金属转化成沉淀或更加易于处理的形式，其最终处置常常是进行填埋，而 重金属对地下水和地表水环境造成二次污染的危害依然长期存在。?. 2. 4.在含油废水方面的应用含油废水是一种量大面广的工业废水，若直接排入水体，会在水体表层产 生油膜阻碍氧气溶入水中从而致使水中缺氧、生物死亡、发出恶臭，严重污染 生态环境。油3.5mgL、总有机碳(ToC)(1623)mgL的油田采出水处理到锅炉 用水水质于是处理后的水回用于电站锅炉给水。?.渗析膜技术?.L各种渗析膜技术原理?. 1. 1.渗析渗析(Dialysis,简称D)是溶质在自身的浓度梯度作用下，从膜的上游传向 膜的下游的过程。渗析是最早被发现并研究的膜分离技术，但