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1、期末论文超滤技术在污水处理中的应用Application of ultrafiltration to treatmentof wastewater学 院： 化学工程学院 专业班级： 化学工程与工艺 化工081 学生姓名： 范睿 学 号： 指导教师： 张所信 2011年11月超滤技术在污水处理中的应用摘 要：超滤具有分离效率高、工艺设备简单、操作管理方便、无相变和节约能源等特点，在废水回用处理领域具有广泛的应用。本文对超滤技术作了简要的描述，并对超滤在废水处理多个领域的各种不同应用形式展开了分析讨论。也结合自身阅读面作了相应的总结，表达了对未来的超滤发展的期望。关键词：超滤污水处理应用Appli
2、cation of ultrafiltration to treatmentof wastewaterAbstract: Ultrafiltration has high separation efficiency, process equipment is simple, the operation management convenient, no phase change and energy saving, etc in wastewater reuse with characteristic, is widely used. This paper makes a brief ultr
3、afiltration technology, and the description of ultrafiltration in wastewater treatment several areas on the various application forms were analyzed and discussed. Also face with your own reading a corresponding summary, expressed the ultrafiltration development of future expectations.Keywords: ultra
4、filtrationtreatmentof wastewaterapplication引言：水是一切生命赖以生存，社会经济发展不可缺少和不可替代的重要自然资源和环境要素。但是，现代社会的人口增长、工农业生产活动和城市化的急剧发展，对有限的水资源及水环境产生了巨大的冲击。在全球范围内，水质的污染、需水量的迅速增加以及部门间竞争性开发所导致的不合理利用，使水资源进一步短缺，水环境愈加恶化，严重地影响了社会经济的发展，威胁着人类的福祉。目前“水”存在的两大主要问题：水资源短缺；水污染严重。超滤在污水处理中应用将在一定程度上解决水污染的问题。超滤技术的介绍：超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分
5、子与小分子分离为目的，膜孔径在201000A之间。中空纤维超滤器（膜）具有单位溶器内充填密度高，占地面积小等优点。在超滤过程中，水溶液在压力推动下，流经膜表面，小于膜孔的溶剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为浓缩液。超滤过程为动态过滤，分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。超滤装置如同反渗透装置，有板式、管式（内压列管式和外压管束式）、卷式、中空纤维式等形式。浓差极化乃是膜分离过程的自然现象，如何将此现象减轻到最低程度，是超滤技术的重要课题之一。目前采取的措施有：提高
6、膜面水流速度，以减小边界层厚度，并使被截留的溶质及时由水带走；采取物理或化学的洗涤措施。超滤膜按膜材料分为有机超滤膜和无机超滤膜两类。有机超滤膜包括醋酸纤维膜(CA)、聚丙烯腈膜(PAN)、聚砜膜(PS)、聚醚砜膜(PES)、聚碳酸酯膜(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)、聚酰亚胺膜(PI)、聚偏氟乙烯膜(PVDF)及聚氯乙烯膜(PVC)等，其中CA、PS、PES、PAN、PVDF及PI是常见的超滤膜成膜聚合物。常用的无机超滤膜则有陶瓷膜、氧化铝膜及多孔玻璃膜等。目前在工业上已经得到广泛应用的主要为有机超滤膜。超滤操作方式：在水处理领域，超滤的主要操作方式为单程操作，即进料液自料槽由加压
7、泵送入膜组件进行分离，透过液作为处理出水收集，截留液(浓水)另行收集并作进一步处置，具体如图1所示图1 超滤操作过程此外，为保证超滤系统的长期稳定运行，防止膜污染，超滤装置还需定时进行反洗、正洗、气洗、化学清洗及分散化学清洗来保证超滤的膜通量并控制透膜压差。超滤在污水处理中的应用：1. 含油废水含油废水大体分为三类：漂浮油、不稳定的油水乳液和稳定的油水乳液。前者能方便地用机械分离装置移除。后者能机械或化学或乳后重力分离。稳定的油水乳液处理困难，其惯用的处理方法是加入破乳剂，继而空气浮选，离心分离或电解。这些处理方法不仅消耗破乳剂，而且产生黏稠的淤泥在弃置前需进一步处理，产生的水相也需要附加处理
8、才能达到排放要求。超滤是处理含油废水的先进方法，透过液无需附加处理便可直接排放，浓缩液可焚化，即使不能焚化，其体积仅为初始体积的3%-5%，处置方便。应用于含油废水处理的超滤膜应符合下述要求。亲水性，减少膜污染。基于乳化油废水油滴的尺寸为0.03-0.5m，超滤膜的截留分子量以50000-为宜。根据含油废水和拟用的膜化学清洗剂的性质，膜应满足相应的Ph、温度和耐溶度等要求。膜组件多采用管式和卷式，回转组件也有应用。超滤系统多采用半间歇循环管操作，调整槽移除漂浮油和固体，预过滤器分离粗大粒子和漂浮油。连续排出的透过液，含油的截留液循环返回过程槽。进料液加入过程槽，保持该槽液位恒定。根据所期截留液
9、最终浓度和透过液中允许的最高油浓度，在某一预订时刻停加进料液，继续浓缩截留液，最终截留液的体积为过程槽容积的3%-5%。超滤已广泛用于含油废水的工业处理。目前，全世界已有3000多个有机聚合物膜超滤装置和近80个无机陶瓷膜超滤装置用于油水分离。2. 制浆造纸工业废水制浆是利用化学方法或机械方法或两者相结合的方法，使植物纤维物料离解变成本色制浆或漂白制浆的过程。造纸过程则是将制浆造成纸产品的过程。制浆造纸过程中许多工艺步骤都有废水产生。这些废水大体分为四类：制浆、洗浆、漂白或抄纸废水。纸浆造纸工业，每年产生1t纸浆约需100-400m水，其中80%用于洗净和漂白工程，是名副其实的工业废水大户。制
10、浆造纸工业废水具有色度深，黏度大，pH几乎接近极值，纤维素、木质素和化学药品含量高、耗氧量高且难生物降解等特点，因而处理颇为困难。超滤用于某些造纸废水的预浓缩和循环，旨在回收有价值物（如木质素硫酸盐，糖类），或为后续生物处理分离移去难生物降解的芳香类高分子物和移除部分水减轻后续蒸发等操作的负荷。对此，目前超滤主要有下述四个方面的应用：硫酸盐纸浆漂白废水脱色。稀亚硫酸盐纸浆废液（SSL）的浓缩，回收木质素硫磺酸盐和糖类。自硫酸盐纸浆黑液回收木质素。浓缩涂料废水回收色素。3. 洗衣污水洗衣排放污水约占城市污水排放总量的1/10，有些洗衣污水可含高于1000mg/L悬浮固体、5000mg/LCOD、
11、1300mg/LBOD和1100mg/LFOG（油脂）。此外，洗衣污水还含有金属、苯、二甲苯和过氯乙烯等有机物。将洗衣污水处理回收再利用，对于减少环境负荷，改善城市环境质量和节约水资源都很有意义。膜法洗衣排水再利用流程是日本电工采用超滤和反渗透的集成膜技术而推出的，该装置由超滤和反渗透两部分组成。超滤组件采用该公司首创的可反洗的RS30卷式组件，有效滤除洗衣污水中的悬浮物。反渗透部分采用该公司生产的高抗污的LF10卷式组件，高度可靠地去除洗衣污水中的离子成分。最终实现洗衣污水再利用。在超滤部分，灭菌剂NaOCl泵入经生物处理的流放水。然后泵入RS30组件（压力0.1-0.2MPa），滤除水中微
12、粒子、杂菌和藻类，使超滤透过液的水质的FI（污染指数）小于4,。该水贮于超滤透过水槽，供作反渗透处理的原水。BLM系统为超滤膜的化学清洗药液系统，定期自如地清洗膜，洗出上述反洗不能去除的膜污染物。4. 印钞废水印钞擦版废水是印钞行业排入水体的主要废水，其主要成分为去离子水、NaOH（浓度为10g/L）、表面活性剂（浓度约为5g/L）和被分散的油墨。该废水COD平均值高达2500mg/L，色度平均为50000倍，固形物平均达90000mg/L，pH=13.该废水若不经处理排放不仅严重污染环境，而且使其中的有用物质徒然流失。传统的处理方法是凝集、生物处理或两者结合。由于擦版废水含碱量和油墨较高，处
13、理时不仅消耗大量酸，而且操作繁琐，占地面积大，处理效果差。超滤提供了处理的新方法，它具有设备紧凑、操作简便、处理效率高、耗能少和可回收有价值物质等特点。该处理过程中，机械预处理旨在去除原液中的机械杂质，避免膜皮层的损伤，确保超滤系统安全运行。超滤装置将油墨和其他有极大分子物截留，NaOH、表面活性剂、去离子水等透过膜。透过液进入配水系统作为擦版液返回印刷机台循环使用，浓缩液排入后处理工段继续处理。超滤浓缩倍数约为5，即浓缩液体积约为原废水体积的20%。配水系统将超滤透过液恒温处理后，加压送至凹印机台供印钞版用。该工艺形成闭路循环，无废水外排。5. 城市污水深度处理中水回用城市污水再生利用是缓解
14、水资源不足和根治环境污染的有效途径。采用超滤实现循环型的排水利用（中水）是该方面成功的范例。位于日本长崎县佐世保市建立了旨在水资源有效利用的循环型的排水再利用（中水）系统作为应对水资源不足对策的反渗透淡化装置。在该地以市政水和海水淡化装置所产淡水用作上水，下水集中在下水处理厂，经生物处理、絮凝沉降和砂滤后流入中空纤维超滤装置深度处理，产水用作中水供园内厕所洗净水、花草树木散水、淡水湖补给水和冷却水等再利用。园内的中水用量占总水量的43%。清华大学，北京市城市排水公司和北京蓝景膜技术工程有限公司合作以北京市高碑店污水处理厂二级出水为处理对象，开展了日产500 m超滤城市污水深度处理中水回用的中间
15、试验，取得了可喜成果。该中间试验系统包括供水、预处理、超滤清洗和自动控制五个部分。二级生物处理的出水进入集水池，经提升泵进入砂滤池，滤除大颗粒悬浮物后进入超滤组件，浓水由浓水管送回污水处理池，透过水（产水）流入中水回用水管网，最终送人终端客户。超滤装置是试验的核心设备，其由9根直径8吋的聚丙烯晴中空纤维膜（MWCO=50000-60000）超滤组件构成。每三个组件串联成一组，集装于一个管内，三组并联连接，膜总有效面积315。结束语：当然，超滤在污水处理中还有很多方面的应用，如纺织工业废水的处理、制革工业废水的处理、重金属工业废水的处理等，应用非常的广泛，在污水处理中发挥了重要的作用，随着水资源
16、的日益枯竭，膜处理技术的不断进步，人类必将找到更加高效的方法，使得水资源“源远流长”。参 考 文 献1 华耀祖.图书馆目录M.北京：化学工业出版社，2003：3293672 李书申，吴开芳，李锁定等.印钞擦板废液的处理与回用，资源、发展与环境保护.第三届海峡两岸环境保护学术研讨会论文集.北京：中国环境科学出版社，1995：1071103 吴光，邱广明，陈翠仙，甘一平，刘雪春.膜法城市污水深度处理中水回用中间试验研究.全国第四届膜及膜过程学术报告会论文集.南京：2002：7547624 陈杨辉，陈文霞，王敏.超滤技术在江苏油田含油污水处理中的应用J .20095 许亮，于扬，张东国.超滤技术在生
17、活污水回用处理中的开发与应用J .20095 杨琦，尚海涛，席宏波，王洪臣，甘一平.超滤反渗透处理城市二级生活污水处理厂出水中试研究.20056 尹赐禹，张洪良.超滤法处理油田含油污水的试验研究.石油机械，20037 王静，张雨生.超滤膜和微滤膜在污（废）水处理中的应用研究现状及发展趋势.工业水处理，2001，218 赵玉华，安鼎年.超滤技术用于城市污水深度处理的实验研究.沈阳建筑工程学院学报，1996，129 Cheryan M. Ultrafiltraion and Microfiltration Handbook,Technomic,Lancaster,PA,199810 Fedele
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