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【干貨】污水處置中膜分離技術綜述

文章出處:未知發表時間:2021-11-17 14:31:18



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 摘要:隨著社會、經濟的開展,人們在對水的需求增大的同時對水的污染也在加劇,使得原本有限的水資源變得愈加緊缺。在很多中央水資源短缺成為限制經濟開展的瓶頸,將污水處置凈化后回用是處理這一問題的有效途徑,近年來膜技術在污水資源化方面發揮越來越重要的作用,膜技術提供了普遍的模塊化和靈敏的處置處理計劃,能夠經過不同膜技術的集成組合污水處置到所需求的凈化水平,本文重點引見膜別離技術和膜生物反響器。

 

1.膜技術簡述

 

膜技術主要包括膜別離技術和膜生物反響器。膜技術被稱為是21世紀的水處置技術,是近40年來開展最疾速、應用最普遍的技術。膜技術在水處置中應用的根本原理是:應用水溶液(原水)中的水分子具有透過分離膜的才能,而溶質或其他雜質不能透過分離,在外力作用下對水溶液(原水)停止別離,取得純潔的水從而到達提升水質的目的。與傳統水處置技術相比,膜技術具有節能、投資少、操作煩瑣、處置效率高等優點,膜技術的應用給人類帶來了宏大的環境和經濟效益。膜技術在水處置中的應用范圍相當普遍,既可用于給水處置也可用于廢水處理,在某些特殊行業的水處置中也有涉足,且其應用范圍在不時擴展。

 

2.膜別離技術

 

通常把以自然或人工合成的選擇性透過膜為別離介質,以外界能量或化學位差作為推進力,對雙組份或多組分溶質和溶劑停止別離、粉劑、提純和富集的辦法統稱為膜別離法。膜別離的優點在于工藝流程短、占地少,小型化系統放置場所不受限制,出水BOD、氮、磷和懸浮固體濃度很低,不含細菌、病毒、寄生蟲卵等,出水契合三級處置規范。可直接回收或補充公開水。

 

目前常見的膜別離法主要有:微濾(MF)、超濾(UF)反滲透(RO)、納濾(NF)、電滲析(ED)、滲析(D)、浸透蒸發(PV)、液膜(LM)等。前四種膜別離技術由于其膜過程的安裝、流程設計都相對較成熟,已有大范圍的工業應用和市場,是最常用的四種膜別離技術。下面我著重引見這四種膜別離技術。

 

2.1微濾

 

微濾膜(MF)是指一種孔徑為0.1~10μm,高度平均,具有篩分過濾作用為特征的多孔固體連續介質,其具有屬于絕對過濾介質、孔徑平均,過濾精度高、通量大、厚度薄吸附量小、無介質零落,不產生二次污染、顆粒包容量小,易阻塞的特性。微孔過濾是以靜壓差為推進力,應用篩網狀過濾介質膜的篩分作用停止別離的膜過程,其原理與普經過濾相相似。實考證明微濾產水水質穩定,產水CODcr均勻值23.3mgL,細菌總數均勻620cfu/mL,濁度均勻1.03NTU,優于國標GB50335.2002《污水再生應用設計標準》中規則的城市雜用水和景觀環境用水的水質規范。由于單純的微濾技術用于水和廢水處置的本錢較高、處置效果欠佳,因而有必要采用組合微濾工藝降低運轉費用并提升處置效果。

 

2.2超濾

 

超濾膜(UF)是一種孔徑規格分歧,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。超濾膜篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下當原液流過膜外表時,超濾膜外表密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質經過而成為透過液,而原液中體積大于膜外表微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因此完成對原液的凈化、別離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素經過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因而細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而完成了凈化過程。

 

2.3反滲透

 

反滲透技術(RO)20世紀60年代初開展起來的以壓力為驅動力的膜別離技術。該技術是從海水、苦咸水淡化而開展起來的,通常稱為淡化技術。當用一個半透膜別離兩種不同濃度的溶液時,膜僅允許溶劑分子經過,由于濃溶液中溶劑的化學勢低于它在稀溶液中的化學勢,稀溶液中的溶劑分子會自發地透過半透膜向濃溶液中遷移。反滲透技術已普遍應用于海水苦咸水淡化,純水、超純水制備,化工別離、濃縮、提純等范疇,工程遍及電力、電子、化工、輕工、煤炭、環保、醫藥、食品等行業。

 

2.4納濾

 

納濾膜(NF)又稱疏松型反滲透膜,是介于反滲透膜與超濾膜之間的一種壓力驅動型膜。其外表由一層非對稱性構造的高分子與微孔支撐體分離而成,對水溶液中低分子量的有機溶質截留,而鹽類組分則局部或全部透過,從而使有機溶質到達同步濃縮和脫鹽的目的。NF膜最主要的特征就是可以截留大分子量有機物和多價離子,允許小分子有機物和單價離子經過。NF膜具有兩個顯著特性:一是膜的篩分效應,若物質重量在膜截留的分子量范圍內,將被膜截留,反之則透過,納濾膜的截留分子量約為2002000;二是膜的電荷效應,NF膜外表別離層由聚電解質構成,膜外表帶有一定的電荷,膜所帶電荷與離子發作靜電作用,障礙多價離子的浸透,所以單價鹽能夠較自在透過納濾膜,使得膜兩側因離子濃度不同而形成的浸透壓差遠遠低于RO膜。

 

3.膜生物反響器

 

膜生物反響器(MBR)是由膜別離和生物處置組合而成的一種新型、高效的污水處置技術,主要由生物反響器、膜組件微濾、超濾、納濾或浸透膜等,和控制系統三局部組成。生物反響器是污染物被降解的場所,膜組件是MBR的中心局部。具有出水水質優良,操作運轉簡單,污泥產率低,占空中積小等特性。膜別離技術最早應用于微生物發酵工業,隨著膜資料和制模技術的開展,其應用范疇在不時擴展,曾經觸及化工、電子、輕工、紡織冶金、食品和污水處置等多個范疇。

 圖片6

 

MBR工藝組成表示

 

3.1膜生物反響器類型

 

1)按膜組件所起作用分類

 

膜生物反響器可分為三類:膜別離生物反響器、膜曝氣生物反響器、萃取膜生物反響器。其中,膜別離生物反響器是應用最普遍的一種膜生物反響器類型。

 

2 依照膜組件放置方式

 

膜別離生物反響器可分為分體式和一體式膜生物反響器。

 分體式MBR(或外置式)是研討最早的類型,膜組件與生物反響器分開設置,相對獨立運轉,易于調理控制,而且膜組件置于反響器外,易于膜的清洗、改換及增設。為了減輕懸浮物在膜面的堆積,采取高速錯流過濾,動力耗費較高。分置式MBR比擬合適處置難生物降解、高有機濃度以及有毒的污水,在工業廢水處中應用較多。

 

一體式MBR(或浸沒式)比擬簡單,直接將膜組件置于生物反響器內,出水由泵吸出得到過濾液。一體式MBR應用曝氣構成的激烈攪拌作用來完成膜面的錯流效果,也有在一體式膜組件左近停止葉輪攪拌或靠膜組件本身旋轉來完成膜面錯流效應。一體式MBR的呈現,大幅度降低了處置系統的能耗和占空中積。為減少膜面污染、延長運轉周期,泵的抽吸是連續運轉的。一體式MBR在城市污水處置廠具有較強的競爭力。

 

3)按需氧方式分類

 

依據生物反響器中微生物生長需氧狀況的不同分為好氧和厭氧兩大類。好氧MBR主要是針對城市污水和生活污水的處置,厭氧MBR主要是針對高濃度有機廢水的處置。厭氧過程可提升高濃度有機廢水的可生化性,改動難降解有機物的分子構造,利于后續好氧MBR處置,顯著提升有機物去除率。

 

4.膜污染

 

膜污染是指在膜過濾過程中污水中的微粒、膠體粒子或溶質分子與膜發作物理化學作用或由于濃差極化使某些溶質在膜外表超越其溶解度及機械作用而惹起的在膜外表或膜孔內吸附、堆積形成膜孔徑變小或阻塞使膜產生透過流量與別離特性發作變化的現象。膜污染問題是一個突出的問題,它將影響膜的穩定運轉和出水水質并決議膜的運用壽命。因而被以為是影響膜工藝實踐應用的關鍵要素。膜污染主要是由于膜孔的阻塞和膜外表污染物的堆積惹起的,影響膜污染的要素主要包括膜的性能、混合液的性質、混合液的水利特性。

 

5.結語

 

膜技術是一項具有開展出路的新型水處置技術以其優質的出水水質在水質請求高、有更深處置請求、污水濃度高、有廢水回用請求或需求公開水回灌且占地受限時特別適用。固然如今膜技術面臨著能耗較高和膜污染等艱難,但是隨著制膜技術的提升,本錢的降低,膜技術一定會大范圍提高,在很多范疇發揮它的作用。而且如今膜技術也不局限于單個技術,能夠經過不同的組合構成膜組件,發揮最大的效益。

 


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