【膜分离技术在水和废水处理中的应用】 膜分离技术的应用论文
摘要介绍了膜分离技术分类及其特、以及膜分离技术水和废水处理领域地应用情况,包括海水和苦咸水脱盐、饮用水纯化、城市生活污水处理及其化再生和工业废水处理等,探讨了膜分离技术水处理领域应用前景。
图分类Q088。
献标识码B。
编6799(00)0805903。
引言。
膜分离技术是门新兴综合性边缘科学,涉及到流体力学、热学、电学、传质学、化工动力学、高分子物理化学、高分子材学、机械工程学等多种学科。
950年试制出了高选择透性能离子交换膜,奠定了电渗析实用基础。
95年,R首次用R进行海水脱盐。
960年,Lb和rr又制出张高效能、有应用价值反渗透膜,标志着膜科学与技术学科诞生,从,膜技术获得迅速而全面地发展。
膜分离技术水处理应用不仅取它分离效和处理成,而且与其优密不可分。
膜分离技术分离浓缩程,不发生相变化,也没有相变化化学反应,因而不消耗相变能,耗能少;膜分离程不要从外界加进其它物质,节省了原材和化学药品;膜分离程,种物质得到分离,另种(或些)物质则被浓缩,分离和浓缩进行,从而能回收那些有价值物质;根据膜高选择性和膜孔径不,可以将不粒径物质分开,因使物质得到了纯化而又不改变原有属性;膜分离工艺可以常温下分离,因而不损坏对热有敏感和对热不稳定物质,非常适用药制剂、酶制剂、汁等分离浓缩;膜分离工艺适应性强,处理规模可可,操作及维护方便,易实现动化控制[,]。
我国有近50年膜研究和开发历史,期R、、、、电渗析、液膜、膜反应器等相继研发成功,并被广泛应用到能,电子,石化,重工业,轻工业,食品和酿造工业,人们日常生活以及环境保护等领域,海水与苦咸水淡化以及各种水和废水处理领域应用尤突出。
我国海岸线长,而且许多沿海地区如天津等地严重缺水,因海水是重要水。
由海水盐分高,利用前要进行脱盐处理,以反渗透膜进行脱盐,其能耗低5kV3海水[3]。
苦咸水是指水总溶固体含量()000~0000gL天然水。
由苦咸水般含有较高钙、镁、重碳酸根、硫酸根等微溶无机盐离子。
目前我国已有上千套规模不等反渗透苦咸水淡化装置应用国民济各领域。
其能耗低或05~3k3苦咸水。
反渗透苦咸水淡化工程,抑制和控制微溶盐结垢沉淀是十分重要。
目前常用方法有添加阻垢剂、离子交换软化、加酸除进水碳酸根和重碳酸根以及降低水回收率,避免超溶积。
事实证明,R是用海水和苦咸水脱盐济手段,是沿海缺水地区、干旱地区饮用水和工业用水问题方法。
饮用水纯化。
饮用水纯化方面,以膜核心饮用水净化工艺作种新和更有效水处理技术,对化学药剂用量很少。
通改变膜空隙尺寸,从、、到R等能济有效地除贾虫胞�和阴胞子虫卵�。
前质等饮用水消毒副产物(B),浊和色以及溶盐等污染物,从而提高水质,保证饮用水优质安全[]。
许多城市,分质供水系统(包括管道直饮水系统)建设已普遍进行。
城市供水90%供水水量用生产,9%生活用水,%饮用水。
北京和沈阳等城市,已建有许多采用R膜处理技术分质供水系统,用处理和提供优质饮用水,而各种膜分离技术提供了有力技术保证。
目前全球投入运行或建BR系统已超500套。
已投入运行规模BR污水处理工程是位德国Kr市rkl污水处理厂,设计平流量5万3。
建规模是美国Brgr污水处理厂,设计平流量7万3,预计将00年投入运行。
我国对BR应用发展迅速,目前已有多正运行和建设规模万3BR工程项目,包括密云污水处理厂再生水厂,设计平流量5万3;蒙古金桥污水处理厂,设计平流量3万3;北河污水处理厂,设计平流量6万3[5,6]。
膜生物反应器(br brr,BR)是膜分离技术与生物反应器相结合新技术,其主要工艺特如下[7]。
()能够高效地进行固液分离。
分离效优传统沉淀池,出水水质良,出水悬浮物和浊接近零,可以直接回用,实现了污水化。
()膜高效截留作用。
使微生物完全截留反应器,实现了反应器水力停留(R)和污泥龄(R)完全分离,使得运行更加灵活稳定。
(3)反应器微生物浓高,耐冲击荷。
()系统硝化效率较常规生物反应器有所提高。
这是由污泥停留较长(般控制5~5),有利增殖缓慢微生物(如固氮菌、硝化菌)以及难降有机物分菌地截留、生长和繁殖。
(5)污泥龄可控制。
膜分离使污水分子难降成分体积有限生物反应器有足够停留,提高了难降有机物降效。
反应器高容积荷、低污泥荷、长泥龄条件下运行,可以实现基无剩余污泥排放。
(6)结构紧凑,占地面积,工艺设备集,易体化动控制。
当前国BR技术地研究与发展重以下几方面,包括通开发新型膜材,不断成熟膜与膜组件制备工艺技术,提升BR膜与膜组件产品性能与质量,降低膜价格和投成;通加强对膜技术与传统处理工艺组合研究,开发新BR工艺路线,拓宽BR应用领域;通对已有BR工艺设计、操作参数地分析研究,增加技术应用验积累;通对膜污染机理系统研究,探有效膜污染防治措施和清洗技术,提高膜系统运行效率,延长膜使用寿命[8]。
如采用、R等膜组件截留污水各种污染物使污水浓缩5~0倍左右,浓缩液r达到6000~8000gL,然用高效厌氧反应器进行甲烷发酵生产生物能,透析液可以回用工业冷却、市政水景观、市政绿化、消防用水、补充地表水与地下水以及各种生活杂用等,也可以进步处理成优质饮用水商品,从而开辟了市政污水处理新途径,充分实现城市污水化利用。
这种膜技术与高效厌氧工艺合处理市政生活污水,既避免了传统氧处理工艺供气而量耗能缺,又可以利用厌氧细菌生产沼气能,有效减少处理程碳排放,是种可持续低碳污水处理工艺技术。
而且膜出水水质远高传统工艺出水,可以充分实现污水化利用,是市政生活污水处理新途径。
随着制膜技术地进步,膜通量将幅提高,膜组件价格将幅下降,膜分离所压力或能耗亦可望幅降低,并且膜污染控制与消除将取得重突破,则该处理工艺将获得更广泛应用。
工业废水再生回用是减少污染物排放量、节约水,实现节能减排关键途径。
工业废水水量,含有原、添加物及副产物等残留物质,水质复杂多变,污染严重,应用膜分离技术处理工业废水具有重要义。
早0世纪70年代,R膜已开始用处理电镀废水并使循环回用,汽车生产厂也已应用超滤膜处理电渡电泳漆废水,使该生产线实现清洁生产。
染生产废水,膜已适用其脱盐、脱色和除有机污染物。
对含油废水地处理回用,膜其起着关键作用。
对造纸工业废水,膜分离技术已造纸蒸煮废液、段废水、造纸白水等处理得到了应用[9,0]。
造纸制浆蒸煮废液污染荷很高,成分复杂,型纸浆厂般采用蒸发烧苛化方法进行碱回收处理。
芬兰R纸厂采用了超滤等膜技术进行黑液综合治理,段废水水量、污染物成分复杂且荷也较高,直是制浆造纸企业废水处理重,膜生物反应器和纳滤、超滤等技术其得到应用。
造纸白水溶r、B5指标较低,悬浮物含量较高。
国外般采用气浮法回收其短纤维,然出水予以回用。
白水封闭循环程越高,越容易造成系统金属离子、各种无机盐等物质积累及微生物生长、繁殖,从而影响到纸机正常运行与产品质量。
利用膜技术较彻底地除造纸白水胶体和各种溶性物质,是实现造纸白水零排放目标有效措施。
但是实际系统也存膜污染和劣化并造成通量逐渐下降。
制浆造纸行业新排放标准《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB35008)已008年8月开始实施。
新标准不仅规定废水排放值,从旧标准350gL降低至新标准00gL、00gL,而且降低了吨浆耗水量,对制浆企业从旧标准3003减少至新标准803[]。
结语。
随着水短缺和水污染不断加剧,人们对水问题也日益关。
目前以满足各种水化目标、以各种膜分离技术基础并与各种传统工艺设施整合系列集成技术和成套设施或控系统正成水处理领域具活力与前景方向。
随着各种新型膜材问世、膜制造技术地进步,膜通量地有效提高、膜元件价格幅下降,膜分离所压力和能耗亦可望幅降低,并且膜污染控制与消除等将取得重突破。
膜分离技术作人们各种水问题、缓水危机有效手段,将城市水生态建设与维持发挥着不可代替作用。
参考献。
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