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1、超滤技术简介及在水处理中的应用_超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用一、超滤技术简介超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离经过，它介于纳滤和微滤之间，膜孔径范围在1nm0.05m。最早使用的超滤膜是天然动物的脏器薄膜。1861年，Schmidt初次公布了用牛心胞薄膜截留可溶性阿拉伯胶的试验结果。1867年，Traube在多孔磁板上凝胶沉淀铁氰化铜制成了第一张人工膜。1907年，Bechhold较为系统地研究了超滤膜，并初次采用了超滤这个科技术语。1963年，Michaels开发了不同孔径的不对称醋酸纤维素CA超滤膜。20世纪70年代，超滤从
2、实验规模的分离手段发展成为重要的工业分离单元操作技术，工业应用发展特别迅速.超滤所分离的组分直径为5nm10m，可分离相对分子质量大于500的大分子和胶体。这种液体的浸透压很小，能够忽略。因此采用的操作压力较小，一般为0.10.5MPa，所用超滤膜多为非对称膜，膜的水透过通量为0.55.0m2/m2d。超滤在小孔径范围与反浸透相重叠，在大孔径范围内与微孔过滤相重叠，它能够分离溶液中的大分子、胶体、蛋白质、散粒等。由于超滤的操作压力低、产水量大。因而更便于操作，应用范围特别广泛。从膜的构造上来讲，常见的超滤膜主要为非对称膜，通常由表皮层和多孔层组成。表皮层较薄，其厚度一般小于1m，其膜孔径较小，
3、主要起筛分作用。多孔层厚度较大，一般为125m左右，主要起支撑作用。从理论上讲，超滤的分离机理主要包括筛分理论。即原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜到低压侧，而大分子及微粒组分则被膜截留构成浓缩液，通过膜孔对原料液中颗粒物及大分子的筛分作用，将污染物质截留去除。在实际情况中，超滤膜对污染物质的去除并不能都由筛分理论解释。某些情况下，超滤膜材料的外表化学特性起到了决定性的作用。在一些超滤经过中，超滤膜孔径大于溶质的粒径，但仍能将溶质截留下来。可见，超滤膜的分离性能是由膜孔径和膜的外表化学性质综合决定的。超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用用于衡量超滤膜性能的基
4、本参数包括截留分子量曲线和纯水浸透率。超滤膜对具有类似化学构造的不同分子量的化合物的截留率所得的曲线称为截留分子量曲线。根据截留分子量曲线可知截留量大于90%或95%的分子量，该分子量即为截留分子量。在截留分子量附近截留分子量曲线越陡，膜的分离性能越好。超滤技术主要有下面特点处理效率高。超滤几乎能截留溶液中所有的细菌、病毒及体微粒、蛋白质和其他大分子有机物;操作压力低，一般为0.10.5MPa，因此能耗相对较小;占地面积小。超滤膜的装填密度较高，因此占地面积小。二、超滤技术在水处理中的应用超滤技术由于对蛋白质、大分子有机物等污染物质的高效去除能力，在工业废水处理中得到了广泛的应用。1、造纸废水
5、在造纸工业中，每生产1t纸浆需100400m2的水，其中80%是用作洗涤和漂白经过的。由于造纸原料和工艺的不同，故造纸废水的成分相差也较大。因而造纸废水的处理，至今还是一大难题。用膜法处理造纸废水，主要是对某些成分进行浓缩并回收，而透过水而重新返回工艺中回用，主要回收的物质是磺化木质素，它能够再返回纸浆被再利用，具有很大的环境效益和经济效益。为了防止废水中胶体粒子、大分子量的本质纤维、悬浮物以及钙盐在膜面的附着析出，造成浓差极化，要求水在膜外表具有较高的流速，一般要求在1m/s以上。当膜外表被污染时，可采用间歇降压运行、海绵球冲洗、酰洗涤剂及EDTA络合剂清洗等方法。杨友强、陈中豪等对超滤法处
6、理造纸化浆机废水进行了实验研究。实验采用聚醚砜膜PES200，在最佳的操作条件下，浓缩液的固形物含量为181g/L，燃烧热值为15.7kJ/g，到达了回收的目的，对COD的去除率为61%。超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用2、纺织印染废水纺织印染废水具有色度高、化学需氧量COD高和排放量大的特点，尤其是在化纤生产、纺织、印染加工经过中，大量使用外表活性剂、助剂、油剂、浆料、树脂、染料等，使纺织废水的COD越来越高。且由于这些合成物质难以被微生物降解，使通常的生化处理无能为力，而成为当前纺织废水治理中的一大难题，超滤膜可有效去除废水中的有机分子，采用一套过滤面积10m2
7、/d的超滤膜装置处理印染废水，一年可回收染料3.5t左右，约20万元。经回收染料后的染色废水，COD去除率达80%左右，色度去除率达90%以上。在化纤油剂废水处理方面，一般含油浓度为24g/L的废水，经超滤可浓缩至4045g/L。浓缩后的油剂，可实行闭路循环，回用于生产，可以作毛条厂的洗毛剂等其他用处。油剂废水经超滤处理后，油剂及COD去除率达80%90%。因而，只需进一步生化处理即可达标排放，且由于免除了大量污泥的生成，而为工厂废水的治理带来了极大的方便。3、制革废水制革废水具有悬浮物浓度高、浊度高，毒性大的特点，除微滤技术外，超滤也能用于制革废水的净化。超滤对制革废水中的悬浮物、大分子有机
8、物具有较高的截留去除率。与微滤相比，超滤的膜孔更小，从筛分效应的角度来讲，其能截留比微滤分子量更小的大分子有机物，因此净化效率更高。牛涛涛、汪建根等以制革经过中产生的污染最为严重的脱毛废水为处理对象，采用聚丙烯腈超滤膜，考察了操作压力、膜面流速、温度等因素对处理效果的影响。实验结果表明，在操作压力为0.06MPa，膜面流速为0.75m/s的条件下，超滤对COD的去除率可到达90%以上，透过液可回用于脱毛工段。3.7.2.4重金属废水重金属废水是指矿冶、机械制造、电子、仪表等工业生产经过中排出的含重金属的废水。重金属如含镉、镍、汞、锌等废水对环境保护和人体健康带来宏大威胁，国家对于重金属废水的排
9、放浓度有严格的限制。超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用废水中重金属无法通过生物降解的途径予以去除，主要依靠沉淀、离子交换、吸附及膜法等物理化学方法去除。目前，聚合物强化超滤技术、外表活性剂强化超滤技术等在重金属废水处理中得到了研究应用。聚合物强化超滤技术是指向水中投加聚合物，利用聚合物构造中的氨基、羟基、羧基等基团对重金属的吸附能力将水中重金属富集于聚合物外表，然后通过超滤将这些吸附有重金属的聚合物与原水分离，进而实现废水中重金属的去除。李艳玲、吴立波等通过向含铜废水中投加壳聚糖CTS的方法对超滤法处理含铜废水进行强化。原水pH为6.0，壳聚糖投加量为0.15g/L，
10、反响时间为60min的条件下，超滤系统对重金属的去除效果最佳。壳聚糖对铜离子的吸附类型负荷Langmuir吸附模型，饱和吸附量为220mg/g。张永锋、许振良等以聚丙烯酸PAA为络合剂，对超滤法处理含Zn2+、Cu2废水进行了强化。通过试验考察了操作压力、膜面流速、重金属与络合剂质量比、pH、体积浓缩因子等因素对处理效果的影响。研究结果表明，该方法能高效去除废水中的Zn+、Cu2+，在较高的离子强度下0.203mol/L，对Zn2+、Cu2的截留率也能到达95%以上，经过处理后，废水中重金属离子浓度能够到达回用限值要求。浓缩液中的重金属也能回收利用。5、电泳涂漆废水处理在汽车、仪表、家具等行业
11、的电泳涂漆经过中，涂料的胶体带正电荷，以涂件为负极，涂料以电泳方式在涂件外表移动，使电荷中和，构成不溶的均匀涂漆膜。然后在清洗经过中将黏附在涂件上的涂料洗掉，构成电泳涂漆废水。这种清洗液用超滤法处理后，可将涂料回收利用，膜透过液可返回作喷淋水用。为避免清洗水中盐分或其他杂质升高，滤液必须有一部分得到更新。国外汽车制造厂商都使用超滤法处理电泳涂漆废水，所用超滤组件大都是醋酸纤维素管式组件，膜寿命可超过两年。对任何电泳涂漆废水，都必须采用50目的过滤器进行过滤。6、中水回用中水又称再生水是指污水经过处理后到达一定回用水质指标，能够再次被使用的非饮用水。中水能够用于城市绿化、景观用水、消防、冲厕等城
12、市杂用。污超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用水的再生利用是提高水资源综合利用率、减轻水污染的有效途径。采用超滤能够高效去除污水中COD、SS、细菌、病毒等污染物，因而广泛应用于中水的生产。清河污水处理厂再生水二期工程的建设规模为32万m2/d，主要采用超滤工艺，该工程的工艺流程见图3-21。该工程中所用的超滤膜膜孔径范围为0.0200.025m，具有pH耐受范围广、耐腐蚀、耐化学氧化性好、耐氯能力强能处理加氯后的污水等特点。该工程设计出水水质能知足（再生水回用于景观水体的水质标准），部分水质到达（地表水环境质量标准）类水体水质要求。7、作为反浸透的预处理超滤作为反浸透
13、的预处理能够将水中的悬浮物、大分子有机物等污染物质截留去除，有效降低后端反浸透膜的污染程度，提高其产水率和反浸透膜的使用寿命。污染指数SiltingDensityIndex简称SDI，也称FIFoulingIndex值，是用于检验超滤出水能否知足反浸透进水水质要求的主要参数表3-3。SDI能反映水中悬浮颗粒物、胶体等能堵塞膜孔的颗粒物的含量。SDI的大小对反浸透系统的运行寿命至关重要。表3-3SDI指数对反浸透膜性能的影响超滤技术简介及在水处理中的应用超滤技术简介及在水处理中的应用SDI值是测量通过47mm直径，0.45m孔径膜的流速衰减。流速的衰减被转换成1100之间的数值，即SDI值。SD
14、I值越低，水对膜的污染阻塞趋势越小。从经济和效率综合考虑，大多数反浸透厂家推荐反浸透进水SDI值不高于5。与其他常规方法相比，超滤作为反浸透的预处理具有如下特点出水SDI值低。超滤能有效去除水中悬浮物、胶体、细菌、病毒等污染物质，而常规的预处理工艺，如混凝沉淀+过滤+保安过滤器等，对胶体、细菌、病毒等半径较小的污染物质去除率较低。因而，超滤出水的SDI值明显低于其他工艺。作为预处理工艺，超滤能显著提高后端反浸透系统的使用寿命。占地面积小。与传统反浸透预处理工艺相比，超滤具有填装密度高、占地面积小的特点。运行管理方便。超滤采用模块化设计，以膜组件为独立的运行单元，运行管理特别方便，且便于大规模自
15、控运行。8、饮用水生产传统的混凝沉淀、砂滤、氯消毒处理等饮用水生产工艺，对水中有机污染物、胶体的去除效率较低，并且出水中含有致癌的卤代有机化合物等。随着水资源的日益紧张及饮用水水质标准的逐步提高，传统的饮用水生产工艺已逐步不能知足处理需要。近年来，超滤作为饮用水生产工艺逐步得到了广泛的应用。超滤能够去除微污染地表水中的藻类、微生物、胶体等污染物质，生产饮用水。超滤可以以与混凝或氧化处理结合，去除地下水中的铁、锰离子或氟离子用来生产饮用水。例如，巴基斯坦的饮用水基础设施特别薄弱。医院每年治疗的病人中，有20%40%是由于饮用了受污染的水而染病的。目前，一个旨在巴基斯坦全国范围内35个省建设2000030000个小型饮用水处理厂的项目正在启动。其中，在其国内最大的省旁遮普，1600座超滤饮用水生产厂已经开场建设。这1600座超滤饮用水生产厂均使用德国滢格公司生产的超滤膜组件。该超滤膜具有净化效率高、运行稳定、使用寿命长等优点。