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啥是膜分離技術(shù)?
發(fā)布時(shí)間:2020-05-09 07:21
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   膜分離技術(shù)因其具有分離效率高、無(wú)相變、無(wú)化學(xué)反應(yīng)、體積小、能耗低及操作方便等優(yōu)點(diǎn),在“物質(zhì)的分離與濃縮”過(guò)程中應(yīng)用范圍非常廣泛。
 
    將膜分離技術(shù)應(yīng)用于廢水零排放技術(shù)中具有明顯的技術(shù)先進(jìn)性及投資經(jīng)濟(jì)性。
 
    膜分離技術(shù)按照膜的形態(tài)、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及分離機(jī)理劃分不同。按照分離機(jī)理將膜分離技術(shù)劃分為微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)等
 
微濾
 
    微濾(Microfiltration)又稱微孔過(guò)濾,是以多孔膜(微孔濾膜)為過(guò)濾介質(zhì)。
 
    在0.1~0.3MPa的壓力推動(dòng)下,截留溶液中的砂礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲、隱抱子蟲、藻類和一些細(xì)菌等,而大量溶劑、小分子及少量大分子溶質(zhì)都能透過(guò)膜的分離過(guò)程。
 
    微濾技術(shù)通過(guò)機(jī)械截留作用、物理作用或吸附截留作用、架橋作用以及網(wǎng)絡(luò)型膜的內(nèi)部截留作用去除這類物質(zhì)。
微濾技術(shù)原理
圖為微濾技術(shù)原理

   在零排放技術(shù)中,微濾技術(shù)可用于預(yù)處理階段。
 
   脫硫廢水、工業(yè)廢水、生活污水中懸浮物含量較高,通常這類廢水經(jīng)過(guò)軟化、混凝沉淀后去除大部分懸浮物以達(dá)到廢水排放標(biāo)準(zhǔn),但仍含有少量的懸浮物。
 
   少量的懸浮物將阻礙后續(xù)濃縮處理過(guò)程,有可能對(duì)后續(xù)膜處理過(guò)程造成機(jī)械損傷。
 
   采用微濾技術(shù)加強(qiáng)預(yù)處理階段可以提高進(jìn)水水質(zhì),保證后續(xù)處理工藝的安全。
 
超濾
   超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。
 
   即在一定的壓力下,使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過(guò)一定孔徑的特制的薄膜,而使大分子溶質(zhì)不能透過(guò),留在膜的一邊,從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。
 
   當(dāng)水通過(guò)超濾膜后,可將水中含有的大部分膠體硅去除,同時(shí)可去除大量的有機(jī)物等。
超濾技術(shù)原理
圖為超濾技術(shù)原理
 
  超濾在使用過(guò)程中對(duì)廢水水質(zhì)有一定的要求,濁度<50 NTU,CODCr<200mg/L,SS<100mg/L,溫度5~45℃,pH 2~13,余氯200mg/L。
 
  因此在超濾前往往需要增加預(yù)處理手段,預(yù)處理方式的選擇以操作簡(jiǎn)便、對(duì)提高出水水質(zhì)有利、成本低廉、不會(huì)破壞膜材料等為原則。
 
  目前,在國(guó)內(nèi)低壓膜過(guò)濾技術(shù)的研究中,最具可行性和實(shí)用性的預(yù)處理方法主要有三大類:混凝、吸附、氧化,以及它們的組合工藝。
 
  超濾膜前的預(yù)處理還包括預(yù)過(guò)濾技術(shù),一般采用粒狀濾料組成的濾柱或?yàn)V池。
 
  通過(guò)預(yù)先去除大于膜孔尺寸的顆粒物可能會(huì)降低膜表面的污染,延長(zhǎng)膜的過(guò)濾周期;去除小顆粒也會(huì)降低內(nèi)部膜污染。
 
  超濾膜污染的清洗可采用物理及化學(xué)的方法,物理清洗有正沖洗和反沖洗兩種,清洗主要分為水沖、氣沖和氣水聯(lián)合沖洗,不同沖洗方式組合可能會(huì)提高清洗效果。
 
  當(dāng)污染物長(zhǎng)期積累而導(dǎo)致物理清洗能力減弱的時(shí)候,就需要對(duì)超濾膜進(jìn)行化學(xué)清洗。
 
納濾
 
  納濾膜(Nanofiltration)起源于20世紀(jì)70年代,伴隨著低壓反滲透膜的誕生而發(fā)展的一種新型膜技術(shù)。
 
  納濾膜具有兩個(gè)典型的特征:一是截留分子量介于反滲透膜和和超濾膜之間,二是納濾膜表面分離層通常帶有電荷。
納濾技術(shù)原理
圖為納濾技術(shù)原理
 
   其表面電荷引起的電荷相互作用改變了納濾膜的傳質(zhì)過(guò)程和納濾膜對(duì)不同價(jià)態(tài)離子的截留能力,多數(shù)納濾膜膜面帶有負(fù)電荷,水溶液中帶正電的離子會(huì)被膜面電荷吸引、帶負(fù)電的離子會(huì)被收到排斥而遠(yuǎn)離膜面,這種電荷效應(yīng)稱為道南效應(yīng)。
 
   納濾對(duì)水中溶解鹽的截留率往往同時(shí)受到鹽離子體積大小和價(jià)態(tài)的影響。例如,對(duì)于Na2SO4、CaCl2和NaCl三種常見的鹽截留率測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)截留率順序?yàn)镹a2SO4>CaCl2>NaCl。
 
   在廢水零排放工藝中,最終產(chǎn)生結(jié)晶鹽,納濾脫鹽率雖不如反滲透,但對(duì)二價(jià)的離子具有較好的截留率,因此在預(yù)處理階段采用納濾技術(shù)可以有效的提高最后產(chǎn)生工業(yè)鹽的純度,提高產(chǎn)品品質(zhì)。
 
   但不可避免地是造成預(yù)處理階段建設(shè)成本及運(yùn)行成本的提高,因此針對(duì)不同水廠首先需要了解處理水質(zhì)的具體情況,通過(guò)對(duì)廢水中各種離子成分的測(cè)定進(jìn)行初步判斷,是否需要增加納濾技術(shù)。
 
反滲透
 
   反滲透是常用的水處理技術(shù)之一。
 
   原理是在高于溶液滲透壓的作用下,使其它物質(zhì)不能透過(guò)半透膜而將這些物質(zhì)和水分離開來(lái),有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、熱源、有機(jī)物等。
 
   換言之,反滲透除鹽原理,就是在有鹽分的水中(如原水),施以比自然滲透壓力更大的壓力,使?jié)B透向相反方向進(jìn)行,把原水中的水分子壓到膜的另一邊,變成潔凈的水,從而達(dá)到除去水中鹽分的目的。
 
   反滲透過(guò)程是一個(gè)與自然滲透現(xiàn)象相反的滲透過(guò)程,是以壓力差為推動(dòng)力的膜分離技術(shù),同時(shí)也是目前最為先進(jìn)的膜分離技術(shù)之一。
反滲透技術(shù)原理
圖為反滲透技術(shù)原理
 
   反滲透不僅僅可用于鍋爐補(bǔ)給水的制備過(guò)程,在廢水處理方面也越來(lái)越受到關(guān)注。
 
   相比于微濾、超濾、納濾等技術(shù),反滲透具有較高的脫鹽率及回收率,能夠有效的降低濃水的排放量,從而降低后續(xù)蒸發(fā)固化過(guò)程的能耗。
 
   但反滲透技術(shù)對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求也較高,一般來(lái)說(shuō)pH范圍在4~10之間,溫度小于40℃,污泥密度指數(shù)SDI小于5,游離氯小于0.1mg/L,濁度小于1,含鐵量小于0.1mg/L。
 
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