2013年環(huán)保工程師水污染防治講義9

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　　1.9.3反滲透

　?、旁?/P>

　　用膜法分離溶液時，使溶劑通過膜的方法稱為滲透。水通過膜由稀溶液進入濃溶液的過程稱為自然滲透。在濃溶液一側施加壓力，使?jié)馊芤褐械乃ㄟ^膜進入稱溶液的過程稱為反滲透。

　　目前的反滲透膜的傳質機理有：溶解擴散理論、優(yōu)先吸附――毛細孔流理論和氫鍵理論。

　?、品礉B透膜及反滲透裝置

　　①反滲透膜

　　?結構：是一種只允許水分子通過的半透膜，厚度一般為100～200鈉米，具有不對稱的斷面結構，主要包括三層：表面致密層，孔徑約8～10埃，厚度約為1～10微米，脫鹽主要在這一層，另一面為多孔支撐層，結構疏松，孔徑約1000～4000埃，兩者之間為中間過渡層，孔徑約200埃。

　　?性能：反滲透分離的關鍵是要求反滲透膜具有較高的透水速度和脫鹽性能，則反滲透膜所應具有的性能為：單位膜面積的透水速度快，脫鹽率高;機械強度好;化學穩(wěn)定性好，耐酸堿、耐高溫和微生物的侵蝕，耐污染;使用壽命長，性能衰降小，原料充沛，價格低，制膜工藝較簡單。

　　?分類：

　　按材料分為：纖維素膜和非纖維素膜。

　　按結構分為：不對稱膜和復合膜。

　　按外形分為：膜片和中空纖維。水處理中常用以下膜：

　?、诜礉B透裝置：有板框式、管式、卷式、中空纖維式、盤式或碟式等。

　　?板框式反滲透器

　　優(yōu)點：裝置牢固，能承受高壓。缺點：液流狀態(tài)差，易形成濃差極化，設備費用及占地面積大。

　　?管式反滲透器

　　優(yōu)點：進水流動狀態(tài)好，易安裝，易清洗，易拆換。缺點：單位面積內的體積很小，占地面積較大。

　　?卷式反滲透器

　　優(yōu)點：單位體積內的膜裝載面積大，進水流動狀態(tài)好，結構緊湊。缺點：進水預處理要求嚴格，否則易堵塞。

　　?中空纖維式反滲透器：

　　優(yōu)點：在單位體積內的膜裝載面積大，無須承壓材料，結構緊湊。缺點：容易堵塞，清洗困難，對進水的預處理要求最嚴，污染指數(shù)要求≤3。

　?、欠礉B透處理的工藝參數(shù)

　?、僭籂顟B(tài)參數(shù)：包括總含鹽量、各組分含量、pH值、溫度、懸浮物、黏度和微生物量等。

　?、谀ば阅軈?shù)：包括膜的脫鹽性能、機械強度、pH值穩(wěn)定范圍和耐熱性等。

　?、刍瘜W工程參數(shù)：包括產水量、產水水質、操作壓力、原液流速、膜清洗、膜更換和能耗等。

　　⑷反滲透在廢水處理中的應用

　　目前反滲透已應用在處理電鍍廢水(鍍鎳、鍍鉻廢水)、食品加工廢水、制糖廢水、水產品加工廢水以及某些污水的深度處理等。

　　反滲透法對高價重金屬離子有良好的脫除效果，可以回收廢液中幾乎全部的重金屬，而且還可將水回收利用。

　?、煞礉B透法處理工藝的特點

　　優(yōu)點：分離過程不需加熱、無相變、耗能較少，設備體積少，操作簡單，適用性強等。

　　缺點：需在高壓下運行，需配備高壓泵和耐高壓的管路;反滲透膜分離裝置對進水指標有較高的要求，易產生膜污染，需定期對膜進行清洗。

　　1.9.4超濾

　　⑴原理

　　超濾又稱超過濾，用于截留水中膠體大小的顆粒，而水和低分子量溶質則允許透過膜。

　　超濾的機理是：由膜表面機械篩分、膜孔阻滯和膜表面及膜孔吸附的綜合效應，以篩濾為主。

　?、瞥瑸V膜與超濾裝置

　?、俪瑸V膜的種類：

　　常用的超濾膜有：醋酸纖維素膜，聚砜膜，聚酰胺膜

　?、诔瑸V裝置：主要有板框式、管式、卷式和中空纖維式等，與反滲透裝置類似。

　　?板框式超濾裝置

　　優(yōu)點：裝置牢固，適合在廣泛的壓力范圍內工作;流道間隙大小可調，原水流道不易被雜物堵塞;具有可拆性，清洗方便;通過增減膜及支撐板的數(shù)量可處理不同水量。

　　缺點：裝置較笨重;單位體積內的有效膜面積較小;膜的強度要求較高，一般做在無紡布上，以增強膜的機械性能。

　　?管式超濾裝置

　　優(yōu)點：原液流道截留面積較大，不易堵塞;膜面的清洗比較容易，可化學清洗或擦洗。

　　缺點：單位體積內膜的充填密度較低，占地面積大;膜管的彎頭及連接件多，設備安裝費時。

　　?卷式超濾裝置

　　優(yōu)點：單位體積內的有效膜面積較大，水在膜表面流動狀態(tài)比較好，結構緊湊，占地面積較小。缺點：進水預處理要求嚴格，對所用的膜強度要求較高，使用過程中，一旦發(fā)現(xiàn)膜破損須更換新的膜元件。

　　?中空纖維式超濾裝置：

　　優(yōu)點：單位體積內有效膜面積最大，工作效率最高，占地面積小。中空纖維無須支撐物。缺點：膜的清洗較困難，只能用水力沖洗或化學清洗，不能用機械清洗，另外，中空纖維膜損壞后要更換整個組件。

　　③超濾工藝參數(shù)

　　主要參數(shù)有膜通量、膜清洗和膜壽命。

　　在操作壓力為0.11～0.6Mpa，溫度小于60℃時，超濾膜的膜通量以1～500L/m2h為宜。影響膜通量的因素有：進水流速、操作壓力、溫度、進水濃度和原水預處理等。

　　膜必須定期清洗，以延長膜的壽命，正常使用的膜的壽命為12～18個月。

　?、艹瑸V在廢水處理中的應用

　　目前已應用在汽車制造行業(yè)噴漆廢水、金屬加工廢水以及食品工業(yè)廢水的處理及有用物質的回收。

　　1.9.5微濾

　?、旁?/P>

　　是一種以壓力為推動力，以膜的截留作用為機理的過濾技術，可以阻止水中的懸浮物、微粒和細菌等大于膜孔徑的雜質。其作用屬于篩分過程。

　?、莆V膜和微濾裝置

　?、傥V膜

　　微濾膜有多種類型，按膜表面的化學特性可分為疏水膜和親水膜，按結構可分為對稱膜和非對稱膜，按材料可分為有機高分子膜和無機膜，根據(jù)膜孔的結構，可分為篩網(wǎng)型微孔濾膜和深度型微孔濾膜。

　?、谖⒖诪V膜過濾器

　　主要有平板式和折疊式。平板式常用于中等液量的過濾，以去除微粒和細菌等雜質。折疊式適合大、中型水處理工程使用。

　?、畚V的應用

　　可用于以下的水處理

　　電子行業(yè)：在電子工業(yè)純水制備中主要的作用有兩方面：一是在反滲透或電滲析前作為前置過濾器，用以去除細小的懸浮物，二是在陰、陽或混合交換柱后作為最后一級終端過濾裝置，以濾除樹脂碎片或細菌等雜質。

　　醫(yī)藥衛(wèi)生行業(yè)：可以經濟方便地去除水中的細菌微生物和懸浮物，分離病毒、細菌、膠體及懸浮微粒，以得到無菌液體。

　　水處理：處理城市污水和工業(yè)廢水，可產出不同用途的再生水，若用于食品、釀酒業(yè)及軟飲料工業(yè)中可有效地脫除水中的酵母、霉菌以及其他微生物。

　　海水淡化：可用于海水的預處理，去除海水中的懸浮物、顆粒以及大分子有機物，為反滲透提供原料水。

　　油田采出水處理：采用聚丙烯中空纖維微濾裝置可以去除油田采出水中的雜質，以達到回灌水的要求。

　　④微濾法的特性：

　　具有以下特性：孔徑較均勻，過濾精度高;孔隙率高，過濾速度快;膜很薄，吸附容量小;無介質脫落，保證濾液潔凈;濾膜的品種多，應用面廣;過濾過程中無濃縮水排放。

　　膜分離的內容較多，其出題的內容和形式也有可能多種多樣，例如：題目內容是：膜可以是()，四個選項A固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)，B對稱的或非對稱的，C酸性的或堿性的，D中性的或帶電的。從本節(jié)關于膜的有關內容可知，膜可是酸性的或堿性的，所以C正確。另一道關于超濾的題目是：超濾的推動力是()，四個選項是，A濃度差，B電位差，C壓力差，D重力差，從前面所講的超濾的內容有這么一句話：在操作壓力為0.11～0.6Mpa，溫度小于60℃時，超濾膜的膜通量以1～500L/m2h為宜，由此可知，超濾是在一定操作壓力下進行的，所以超濾的推動力為壓力差，答案選C。

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