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          超濾技術在污水處理中的應用

          上傳時間:2019年01月10日 瀏覽次數:

          1、超濾技術的介紹:

          以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標準時,則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最適于處理溶液中溶質的分離和增濃,或采用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。

          2、超濾膜主要材料:

          膜材質對超濾通量有顯著影響。按膜材料性質, 一般將超濾膜分為有機高分子膜和無機膜。制備有機高分子膜的工藝比制備無機膜簡單, 無需高溫、高壓處理, 因此目前應用的膜材料中, 以有機膜為主。常用的高分子膜材料有二醋酸纖維(CA), 三醋酸纖維(CTA), 氰乙基醋酸纖維(CN-CA), 聚砜(PS),磺化聚砜(SPS), 聚砜酰胺(PSA), 還有酚酞側基聚芳砜(PDC), 聚偏氟乙烯(PVDF), 聚丙烯睛(PAN), 聚酰亞胺(PI), 甲基丙烯酸甲酯——丙烯睛共聚物(MMA-AN),及纖維素等。當前應用最廣的是醋酸纖維素膜和聚砜膜。醋酸纖維素膜pH適用范圍小, 易生物降解,不耐高溫;聚砜膜雖然耐高溫、耐酸堿, 耐細菌腐蝕, 但親水性差, 制出的膜針孔很多, 不易制出截留分子量小、透水速度高的超濾膜;聚砜酰胺膜具有耐溫和耐有機溶劑特性, 并可用于水和非水溶劑, 是一種具有良好特性的膜。但總的說來, 還是存在膜品種少、膜孔徑分布較寬和性能不穩定等缺陷 。為了提高超濾膜的抗污染性、熱穩定性和化學穩定性, 一方面開發了耐熱、耐溶劑的高分子膜, 如日本的PES 超濾膜DOS-40有優異的耐熱性; 另一方面無機膜的開發應用得到迅速發展, 如日本開發成功的孔徑為5-50nm 的陶瓷超濾膜。目前已工業應用的膜組件只有中空纖維、卷式、板框式、圓盒式、管式和毛細管式。

          3、超濾膜分離技術的特點:

          1) 分離過程無相變, 節能顯著;

          2) 分離在常溫下進行, 適宜熱敏物質的分離和濃縮;

          3) 推動力為壓力, 分離裝置簡單, 操作方便易控;

          4) 設備體積小、結構簡單,故投資費用低;

          5)超濾分離過程只是簡單的加壓輸送液體,工藝流程簡單,易于操作管理;

          6)超濾膜是由高分子材料制成的均勻連續體,純物理方法過濾,物質在分離

          4、超濾技術處理廢水的基本原理

          超濾(UltraFiltration ,簡稱UF) 是溶液在壓力作用下,溶劑與部分低分子量溶質穿過膜上微孔到達膜的另一側,而高分子溶質或其它乳化膠束團被截留,實現從溶液中分離的目的。它的分離機理主要是靠物理的篩分作用。超濾分離時是在對料液施加一定壓力后,高分子物質、膠體物質因膜表面及微孔的一次吸附,在孔內被阻塞而截留及膜表面的機械篩分作用等三種方式被超濾膜阻止,而水和低分子物質通過膜。超濾膜比微濾膜孔徑小,在0.7~7 kg/cm2 的壓力下,可用于分離直徑小于10μm 的分子和微粒。它主要應用于生活污水、含油廢水、紙漿廢水、染料廢水等廢水處理。超濾材料大多數是有機高分子膜,目前無機膜材料也開始制備和應用。

          5、超濾技術在廢水處理中的應用

          1)造紙工業廢水

          造紙工業耗水量極大,造紙廢水主要來源于去皮、漿化、洗凈、漂白、抄紙等工序。采用超濾技術處理造紙廢水既可以對廢水中某些有用成分進行濃縮回收,又可將透過水回用。日本在1981年采用NTU-3508超濾組件建成了日處理4000m3的管式膜裝置,是世界上最大規模的裝置。我國目前已具備生產此類超濾和反滲透膜組件的能力,并迅速推廣。

          2)印鈔廢水

          我國印鈔業擦板廢液的處理一直是困擾印鈔行業的老大難問題?,F在采用超濾處理后,擦板廢液透過膜的清液不含油墨,堿的含量不變,對COD的去除率為99%以上,對固含量為3%的擦板廢液可濃縮至12%,廢液的回收率為75%,且比采用中和法處理廢液省力省大量資金。

          3)含油廢水的處理

          乳化油廢水是一種常見的工業廢水,超濾法處理乳化油廢水應用已有20多年。油分截留率可大于99%,COD的去除率達到95%,體積濃縮比高,超濾平均通量為30 L/(cm2?h),處理乳化油廢液效果很好。含油廢水中含油量通常為100~1000 mg/L,超過國家排放標準(10 mg/L),故排放前必須進行除油處理??刹捎弥锌绽w維超濾膜組件和超濾設備,在操作壓力為0.10 MPa,廢水溫度40℃,膜的透水速度可達60~120 L/(cm2?h),可以把含原油100~1000 mg/L的廢水處理達到環境排放標準10mg/L以下,也使處理后的水質達到了低滲透油田的注水標準。金屬加工過程中產生大量的含有切削油、懸浮物和洗滌劑的廢水,必須進行處理才能排放。金屬加工過程中產生大量的含有切削油、懸浮物和洗滌劑的廢水,必須進行處理才能排放。處理石油開采產生的含油廢水,可在油田用膜分離器中進行超濾與反滲透(或納濾)的組合操作。先使分離出的水進入中空纖維超濾膜,透過液再進入反滲透膜(或納濾膜),不但去除了懸浮物,還去除了溶解鹽和溶解油,以滿足特殊水質的要求。

          4)回用生活污水的處理

          孫德棟,張啟修研究了用超濾法處理山西鋁廠生活污水站出水的阻力特性及清洗可恢復性。通過試驗對比了顆?;钚蕴?、微濾-顆?;钚蕴亢突炷M行處理污水后的超濾效果. 試驗結果表明,污水經微濾2顆?;钚蕴款A處理后,可以得到較好的過濾效果,過濾阻力低;用質量濃度為500mg/ L 的NaClO 溶液反洗浸泡后可以得到較好的清洗效果;混凝可以去除懸浮物、膠體及污水中的部分有機物,明顯降低了膜過濾阻力;超濾的產水水質符合生活雜用水標準GB2JXX—2001 的要求.

          楊磊等人用外壓一體化中空纖維超濾膜生物反應器(UMBR) 進行了處理生活污水的試驗. 結果表明,當水力停留時間(HRT) 為5 h 、膜通量在44.2~110 L/ h 時,UMBR 對生活污水中COD、濁度、SS 的去除率分別可達90 %、98 %、100 % ,出水COD < 60 mg/ L 、濁度< 3 、SS 為0 ,污泥質量濃度ρMLSS、污泥負荷Fr 、反應器容積負荷FW 分別為6.2 kg/m3 、0.46 kg/ ( kg·d) 、1.82 kg/ (m3·d) . 并初步探討了超濾膜的堵塞機理,通過殺菌清洗可使超濾膜通透能力恢復到新膜的97 %以上. UMBR 出水濁度低,水質穩定,宜于回用.

          5)海水淡化

          小型淡化裝置的研究非常清楚的表明,超濾系統可以有效的控制海水水質,為反滲透系統提供高品質的進水,長期試驗表明,超濾系統的出水SDI值可以非常好的空載在2以下,這些測試在超濾系統前不必作為任何預處理,并且適用各種海水水質。

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