污水處理常見(jiàn)膜分離技術(shù)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
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) 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。
1 微濾（MF）
微濾有成微孔過(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，截留溶液中的沙礫、淤泥、黏土等顆粒和賈第蟲(chóng)、隱孢子蟲(chóng)、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、物理作業(yè)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)。
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。
2 如何降低微濾膜污染？
微濾過(guò)程中不可避免發(fā)生膜污染現(xiàn)象，使產(chǎn)水量降低。為了降低膜污染帶來(lái)的不利影響，可以通過(guò)以下幾個(gè)方面減緩膜污染程度：
（1）操作方式上，采取合理的進(jìn)料液方式及優(yōu)化膜的操作條件，可以改善膜面的流動(dòng)狀態(tài)及膜面的水力學(xué)條件，是防治膜污染的主要手段。
（2）膜材料及結(jié)構(gòu)的選擇，可以通過(guò)小型試驗(yàn)選取合適的膜組件，對(duì)膜表面進(jìn)行改性、以及附加場(chǎng)的方式預(yù)防膜污染。在實(shí)際使用過(guò)程中，已無(wú)法再對(duì)膜表面進(jìn)行改性，因此選擇合適的膜組件及優(yōu)化運(yùn)行條件顯得尤為重要。
3 超濾（UF）
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。
超濾在使用過(guò)程中對(duì)廢水水質(zhì)有一定的要求，濁度＜50NTU，CODcr＜200mg/L，SS＜100mg/L，溫度5～45℃，pH2～13，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，較具可行性和實(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。
4 納濾（NF）
納濾膜起源于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超濾膜之間，二是納濾膜表面分離層通常帶有電荷。
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)受到排斥而遠(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(jiàn)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，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)。
5 反滲透（RO）
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(kāi)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)也是目前較為 的膜分離技術(shù)之一。
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。
反滲透膜污染產(chǎn)生主要原因：
（1）結(jié)垢污染。反滲透是一個(gè)原水濃縮的過(guò)程，隨著原水被濃縮，這些難溶鹽超過(guò)其溶度積而析出，在膜表面結(jié)垢，此外，濃差化作用會(huì)加劇這一現(xiàn)象的發(fā)生。
（2）微生物污染。反滲透進(jìn)水中可能含有多種微生物，如細(xì)菌、藻類、真菌、病毒和其他高等生物等。
（3）有機(jī)污染。反滲透進(jìn)水中可能含有大量種類繁多的有機(jī)物，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，這些有機(jī)物會(huì)在膜表面上被吸附而引起膜通量的損失，特別嚴(yán)重的情況下會(huì)出現(xiàn)不可逆的通量損失。
（4）膠體污染。膠體污染主要是由原水的濃縮和pH值的變化導(dǎo)致，污染物成分可能是有機(jī)或無(wú)機(jī)的單體或復(fù)合物。
如何預(yù)防反滲透膜污染？
防止反滲透污染方面，可以通過(guò)以下幾點(diǎn)：
（1）調(diào)整反滲透裝置的運(yùn)行參數(shù)，保護(hù)膜安全，主要有pH值、溫度、運(yùn)行壓力。
（2）為了預(yù)防膜表面上發(fā)生無(wú)機(jī)鹽結(jié)垢，可以通過(guò)加酸、加阻垢劑的方法防止結(jié)垢。
（3）預(yù)防膠體污染通過(guò)介質(zhì)過(guò)濾、混凝-助凝工藝處理、濾芯式過(guò)濾或綜合工藝達(dá)到預(yù)防效果。
（4）預(yù)防微生物污染較有效的方法是加氯殺菌，但為了防止膜被氧化，需要考慮反滲透進(jìn)水進(jìn)行脫氯處理。
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