超濾是什麼?
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一。以大分子與小分子分離為版目的,膜孔權徑在20-1000A°之間。中空纖維超濾器(膜)具有單位容器內充填密度高,佔地面積小等優點。
超濾膜在水處理方面的應用:
超濾膜作用分別技巧被廣泛天時用於飲用水制備、食物工業、制葯工業、工業廢水處理、金屬加工塗料、生物產物加工、石油加工等范疇。年夜范圍的水處理凡是集中在以下方面:飲用水供水終端、地表水處理、海水處理和污水回用。
② 超濾膜如何除氨氮
氨氮的分子量很低,幾乎接近水,所以可以直接穿透超濾膜的,如果回你需要去除氨氮,最答好對污水進行曝氣處理,這樣可以讓氨氮通過微生物轉化成硝酸鹽,硝酸鹽的水再和氨氮的水混合,會在反硝化菌條件下變成氮氣釋放,這樣所有的氨氮會大幅度下降,同時總氮也能下降。
③ 超濾膜的分類及標准
超濾是一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的一種微孔過濾膜。超濾膜採用壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時壓力差為推動力的膜過濾可區分為:微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;反滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。超濾膜的孔徑只有幾納米到幾十納米,也就是說在膜的一側施以適當壓力,就能篩出大於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2~20納米的顆粒。
超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,並具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。
又根據膜的緻密層是在中空纖維的內表面或者外表面,雙分為內壓式和外壓式。現在應用的為清一色全為外壓式。主要優點為單位容積內裝填的有效膜面積大,且佔地面積小。
超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物(例如:醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料)、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。由此可知,超濾膜較適於處理溶液中溶質的分離和增濃,或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。PTFE(聚四氟乙烯):適合水系及各種有機溶劑,耐所有溶劑,低溶解性。具有透氣不透水、氣通量大、高微粒截留率、耐溫性好,抗強酸、鹼、有機溶劑和氧化劑,耐老化及不粘、不燃性和無毒、生物相容性等特點。其相關產品廣泛應用於化工、醫葯、環保、電子、食品、能源等領域。水系PES(聚醚碸):具有較高的化學和熱穩定性,流速快、耐酸鹼能力強(pH范圍1-14);具有高機械強度。水系CA(醋酸纖維):適合水溶液,較低的蛋白吸附,流速高,熱穩定性強,不適用於有機溶劑,特別適用於水基溶液。有機系尼龍:具有良好的親水性,耐酸耐鹼,抗氧化劑。不僅適用於含有酸鹼性的水溶液,更適用於含有有機溶劑,如醇類、烴類、脂類、酚類、酮類等有機溶劑。有機系尼龍:適用於絕大多數有機溶劑和水溶液,可用於強酸,70%乙醇、二氯甲烷等有機溶劑。
超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式,其中,中空纖維式國內應用較為廣泛的一種,其典型特點為沒有膜的支撐物,是靠纖維管的本身強度來承受工作壓壓力的。超濾膜目前廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等中溶質的分離和增濃,也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。
④ 第三節超濾
膜處理技術作為一項新型的高效分離技術,因其工藝簡單、操作方便、設備緊湊、分離效果好、經濟性高,進年來在水處理、環保、醫葯、食品、化工等領域得到快速應用。在解決水資源缺乏的問題上,膜處理技術起到了非常重要的作用。在水與廢水循環回用方面,膜的特殊作用顯得十分重要,尤其在水供應缺乏的地區,更引起了人們的廣泛關注。
微濾、超濾、納濾、反滲透均屬於外力驅動型膜處理技術。目前,在幾種主要的膜分離技術中,以超濾和反滲透的應用最為廣泛。
超濾過程是以膜兩側壓差為驅動力、以機械篩分為基礎的溶液分離過程。超濾膜的孔徑為0.005~1.0μm。比超濾膜孔徑小的物質和溶解在水中的物質能作為透過液透過濾膜,不能透過濾膜的物質將被截留下來濃縮在排放液中。因此,產水(透過液)含有水、 離子和小分子物質,而膠體物質、顆粒、細菌、病毒和原生動物將被膜去除。膜分離過程為動態過濾過程,大分子溶質被膜阻隔,隨濃縮液流出膜組件。膜不易被堵塞,可連續長期使用。超濾過程可在常溫、低壓下運行,無相態變化,高效節能。圖2-4所示為超濾膜的基本原理。
要過濾的水由超濾給水泵加壓後輸送到膜組件中,由於膜內外的壓差作用,水滲過濾膜,而水中雜質則被截留,無法透過濾膜。如果分離的雜質在膜上過多沉積,會導致難溶性鹽聚集在膜表面形成覆蓋層進而結垢。為了避免這一點,往往在分離過程中讓雜質隨一部分水作為濃縮液流出去。根據膜的類型和應用不同,這樣的過程要持續進行或者在迴流時進行。超濾同傳統的凈化方式如絮凝、沉澱以及砂濾比較,其過濾的水質穩定、設備管理比較簡單,不會產生過濾殘渣或絮凝污泥等廢棄物。
當超濾用於水處理時,其材質的化學穩定性和親水性是兩個最重要的性質。化學穩定性決定了材料在酸鹼、氧化劑、微生物等作用下的壽命,還直接關繫到清洗可以採取的方法;親水性則決定了膜材料對水中有機污染物的吸附程度,影響膜的通量。超濾膜有各種類型和規格,可根據實際需要選用。
1.超濾膜制備所需的化學材料
製造超濾膜的材料有很多:但用於製造中空纖維式超濾膜的材料主要為成纖性能良好的高分子材料。對膜材料的要求是具有良好的成膜性、熱穩定性、化學穩定性、耐酸鹼性、抗微生物侵蝕性和抗氧化性,並且具有良好的親水性,以得到較高的水通量和抗污染能力。目前:常用的中空纖維式超濾膜材料有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚碸(PFS)、聚碸(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PF)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯(PP)等。性能優良的聚偏氟乙烯和聚醚碸是日前最廣泛使用的超濾膜材料。
2.超濾膜組件的結構
超濾膜一般可分為板框式(板式)、卷式、管式、中空纖維式等多種結構。
板式超濾膜是最原始的一種膜結構,主要用於大顆粒物質的分離,由於其佔地面積大,能耗高, 逐步被市場所淘汰。
卷式膜組件也被稱作螺旋卷式膜組件,由於其所用的膜易於大規模工業化生產,制備的 組件也易於工業化,所以獲得了廣泛的應用,涵蓋了反滲透、納濾、超濾、微濾四種膜分離過程,並在反滲透、納濾領域有著最高的使用率。
管式超濾膜能較大范圍地耐懸浮固體和纖維、蛋白等物質,對料液的前處理要求低,對料液可以進行高倍濃縮,但設備的投資費用高,佔地面積大。
在眾多的膜組件結構形式中,目前以中空纖維式超濾膜為主,組件的結構需要考慮盡量提高膜的填充密度,增加單位體積的產水量,盡量減小濃差極化的影響,便於清洗,製造成本低。
目前中空纖維式超濾膜以其不可比擬的優勢成為超濾的最主要形式。根據緻密層位置的不同,中空纖維式超濾膜又可分為內壓膜、外壓膜兩種,如圖2-5所示。外壓中空纖濾膜是將原液經壓差沿維式超徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液,而其截留的物質則匯在中空纖維的外部。該膜進水流道在膜絲之間,膜絲存在一定的自由活動空間,因而更適合原水水質較差、懸浮物含量較高的情況。內壓中空纖維式超濾膜中的原液進人中空纖維的內部,經壓差驅動,沿徑向由內向外透過中空纖維成為透過液,濃縮液則留在中空纖維的內部,由另一端流出。該膜進水流道是中空纖維的內腔,為防止堵塞,對進水的顆粒粒徑和含量都有較嚴格的要求,因而適合於原水水質較好的工況。
3.超濾膜組件的截留性能
⑴對微粒的截留。利用超濾通常可以將濾液的渾濁度降到0.1NTU以下。在原水濁度不穩定的情況下:使用超濾比較合適。與傳統的凈化過程相比,超濾可以非常容易地實現自動化。
⑵對有機質的截留。有機質包括微粒、膠體和能溶於水的有機物質。由於超濾對不同類型的有機質的截留能力不同,因此其凈化效率就取決於水中有機質的成分組成。與傳統的方式相比,用超濾的方法既不必考慮沉澱作用,又不必注意凝固物的可過濾性,因為超濾的凈化效率與凝固物的形狀和密度無關。根據是否絮凝與原水的水質不同,超濾對有機質的截留率為40%~60%。
超濾系統的運行有 全流過濾和錯流過濾兩種模式,全流過濾時 · 進水全部透過膜表面成為產水;而錯流過濾時、一部分進水透過膜表面成為產水、另二部分則帶雜質排出成為濃水。全流過濾能耗低、操作壓力低,因而運行成本更低;錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。當超濾的濾液通量較低時、超濾膜的過濾負荷低,膜面形成的污染物容易被清除,因而長期濾液通量穩定;當濾液通量較高時,超濾膜發生不可恢復的污堵的傾向增大,清洗液的恢復率下降 · 不利於長期保持濾液通量的穩定。
(一)過濾模式
1.全流過濾模式
一般當原水中懸浮物和膠體含量較低(如SS<5、濁度<5NTU)時採用。原水以較低的錯流流速進入膜管,濃水則以一定比例從膜管另一端排出。產水在膜管過濾液側產出,水回收率通常是90%~99%,這由原水水質決定,和循環模式相比、全流過濾模式的操作成本較低,但水回收率和系統的出水能力可能會受限制。這種模式通常需要定期快沖和反沖來維持系統出力、當污物積累到一定程度時 · 就需要通過化學清洗來進行處理。
2.錯流過濾模式
原水中懸浮物含量較高及在大多數非水應用領域,需要通過減少回收率來保持膜管內部的高流速、這樣就會產生大量的廢水。為了避免浪費,排出的濃水會被重新加壓迴流到膜管內。這樣,雖然降低了膜管的回收率,但對於整個系統,回收率仍然很高。在這種模式下,進水連續地在膜表面循環,高速的循環水阻止了微粒在膜表面的堆積、並增加了濾液通量。因為較少的進水成為產水,為了一獲得相同的產率,錯流過濾模式的能耗就比全流過濾模式的大。
(二)超濾膜的運行
超濾膜運行前應按以下步序進行檢查和啟動工作:
⑴進水水質檢查。重點是檢查進水濁度,當濁度在系統限定值范圍內時、方可運行超濾設備,其次是檢查水中余氯含量及pH值。
⑵系統檢查。按工藝路線圖,檢查設備及連接是否正確,同時檢查閥門的開啟狀態是否正確。對於手動操作的系統要特別注意,開機時進水閥不能全開、濃水閥和產水閥應全開以避免開機時壓力過大,造成對超濾膜的沖擊 · 從而損壞設備。
⑶儀表的檢查。檢驗各儀表是否正常,尤其是壓力表是否完好。
⑷啟動。當做好開機前的准備工作後。可試啟動系統,即打開電源,啟動泵後,立即停止,檢查泵的葉輪轉向是否正確,泵的運轉有無異常雜訊。當確認泵正常後,方可正式啟動泵,啟動後,應檢查介面、管線有無滲漏,在自控程序運轉的第一個周期內,應檢驗閥門的啟閉是否正常,各種儀表運轉是否正常。
⑸運行。設備運行時,應定時檢查儀表是否正常,泵有無異常雜訊,產水水質是否符合要求,尤其要注意壓力表和產水流量,當出現異常時,應立即停機檢査。一般全自動控制設計時,均考慮了系統的自我保護,若出現異常,系統會自動停運並報警。設備運行過程中,應按設計要求做好設備監控和記錄工作;按設計要求定期對設備進行清洗、滅菌和消毒;應定期對設備進行排氣或檢查自動排氣閥的工作狀態。
⑹停機。①先降低系統壓力和跨膜壓差,然後停機。②當停機時間不超過7天時,可每天對設備進行20~60min(時間以一個過濾、順沖、反洗、順沖周期為准)的保護性運行,以使新鮮的水置換出設備內的存水。③當設備長期停用時,應先對設備進行徹底的清洗和消毒,然後將膜保護劑和抑菌劑注入設備中,封閉好設備所有介面,以保持膜的濕潤,防止設備內滋生細菌和藻類。
(三)超濾膜的污染
膜污染是指料液中的顆粒、膠體或溶質大分子通過物理吸附、化學作用或機械截留等作用在膜的表面吸附、沉積造成膜孔堵塞,使膜發生透過通量與分離特性明顯變化的過程。超濾過程中膜的吸附現象被認為是造成膜污染的關健,吸附污染與膜、溶劑和溶質三者的相互作用有關。由於膜組分的化學性質、結構不同、因此產生吸附作用的機理也不同、一般可分為靜電作用、疏水作用等。
(四)超濾系統的清洗
在超濾過程中,由於分離物質及其他雜質在膜表面會逐漸積聚,對膜造成污染和堵塞,因此膜的清洗是超濾系統中不可缺少的操作過程,膜的有效清洗是延長膜使用壽命的重要手段。超濾膜常用的清洗方法主要有物理清洗和化學清洗兩大類,超濾系統的清洗包括水的正洗和反洗、氣洗、化學清洗等。其中,水的正洗和反洗可以清除膜表面的濾餅層;而氣法則利用氣的強烈湍流,更有效地清除膜表面的污染層;化學清洗則通過化學反應宋清除膠體、有機物、無機鹽等在超濾膜表面和內部進水形成的污堵。
(五)超濾系統反洗
超濾反洗用水為超濾產水,因為反洗水帶進的懸浮物將會集聚在支撐結構內而隨後不斷釋放出顆粒、細菌和TOC等,所以原水不適宜作反洗用水。
隨著超濾膜組件的長期使用,水中的雜質會沉積到膜上,使膜的分離性能逐漸受到影響。因此,在運行中當超濾膜的產水量下降20%以上或使用1~4個月時,需要對超濾進進行化學清洗,以便及時去除超濾膜上的污染物,防止超濾膜形成頑固性結垢 · 及時恢復膜的性能。
化學清洗分為酸性溶液清洗和鹼性溶液清洗。當進水中硬度較高或金屬離子(如鐵離子)的含量超過設計標准,從而對膜的進水側造成無機物污染時 · 需採用酸性溶液對超濾裝置進行清洗。對於生物污染的超濾膜,需採用鹼性溶液對超濾膜裝置進行清洗。清洗時應注意以下幾點:
⑴所有清洗劑都必須從超濾系統的進水側進人組件,以防止清洗劑中可能存在的雜質從緻密過濾層的背面進人膜絲壁的內部。
⑵超濾系統進行化學清洗前都先進行徹底的反洗。
⑶超濾系統的整個化學清洗過程需要2~4h;如果污堵嚴重,需要浸泡12h以上。
⑷清洗後,超濾系統停機時間如果超過三天,則必須按照長時間關閉的要求對超濾系進行保養維護。
⑸清洗液必須使用超濾產水或者更優質的水配製。
⑹清洗劑在循環進膜組件前必須去除其中可能存在的污染物
⑺清洗液溫度一般可控制在10~40℃,提高清洗液溫度能夠提高清洗的效率。
⑻必要時,可採用多種清洗劑清洗,但清洗劑和殺菌劑不能對膜和組件材料造成損傷。每次清洗後,應排盡清洗劑,用超濾或反滲透產水將系統沖洗干凈,才可再用另一種清洗劑清洗。
對反滲透膜的化學清洗不能太頻繁,以防止膜元件造成不可逆的損傷。
⑤ 水處理超濾系統裡面都包括什麼
簡單介紹3種水處理超濾系統:
1、選擇膜+活性碳工藝
原水—格柵—調節池—膜處理—活性碳—消毒。
2、對優質雜排水、雜排水為中水水源的工藝
以物化處理為主 原水—格柵—調節池—混凝或氣浮—過濾—消毒;
以物化+膜法為著眼點 原水—格柵—調節池—混凝—膜處理—消毒。
3、對雜排水和混合污水作為中水水源的工藝
以生化處理為主 原水—格柵—調節池—生物處理—沉澱—過濾—消毒;
用兩段生化法工藝 原水—格柵—調節池—一段沉澱—二段沉澱—過濾—消毒。
工業超濾裝置有板框式、管式、螺旋卷式,其中螺旋卷式應用較多。
超濾膜材料有醋酸纖維素(CA)、聚礬(PSF)、聚醚礬(PES)、聚碳酸鹽樹脂、聚丙烯腈(PAN)和聚合電解質絡合物等。
超濾裝置運行過程中,主要的運行維護內容是清洗濾膜,清洗方法分為物理方法和化學方法。
物理方法一般採用溫水(40~50℃)沖洗。
化學方法是用化學清洗劑,如酸、鹼、表面活性劑溶液等清洗。
對於不同種類的膜要慎重選擇化學清洗劑,以防止化學清洗劑對膜的損害。經良好清洗的膜,透水率可恢復95 %~100%,超濾膜的使用壽命可達到一年以上。
在廢水處理中,目前超濾主要用來去除污水中的澱粉、蛋白質、樹膠、油漆等有機物,以及黏土、微生物等,此外在廢水處理中還可用於污泥脫水,代替澄清池等,以及用於純化甘醇。
⑥ 超濾膜裝置適用於哪些范圍
適用范圍:反滲透裝置的預處理,高效、緊湊的超濾因過濾精度很高,可以為反滲透膜提供最大限度的保護;大中型飲用水廠的深度處理;市政及工業廢水處理,超濾可比傳統處理工藝提供更好的處理效果實現中水、廢水回用;循環排污水回用凈化處理;污水中有用物質的回收;礦泉水的制備、飲用水、井水的脫菌處理,去除水中各種懸浮物、膠體雜質,特別是去除隱孢子、鞭毛蟲、大腸桿菌等致病微生物;口服液、生物製品的除菌、澄清、純化分離;高純水終端處理;果汁、蛋白質、酶制劑的濃縮分離。.果蔬汁澄清過濾;乳清蛋白的回收和牛乳的濃縮;除去酒及酒精飲料中殘存的酵母菌、雜菌及膠體等,超濾膜裝置使酒澄清並提高保存性,縮短老熟期;酶類提取、分離、濃縮,中葯有效成分提取等。
⑦ 反滲透設備中的超濾膜選用要注意什麼
反正都是偽裝的一些超墨綠,他的選擇方向非常注意。
⑧ 超濾膜過濾原理是什麼
超濾膜篩分過程,以膜兩側的壓力差為驅動力,以超濾膜為過濾介質,在一定的壓力下,當原液流過膜表面時,超濾膜表面密布的許多細小的微孔只允許水及小分子物質通過而成為透過液,而原液中體積大於膜表面微孔徑的物質則被截留在膜的進液側,成為濃縮液,因而實現對原液的凈化、分離和濃縮的目的。每米長的超濾膜絲管壁上約有60億個0.01微米的微孔,其孔徑只允許水分子、水中的有益礦物質和微量元素通過,而最小細菌的體積都在0.02微米以上,因此細菌以及比細菌體積大得多的膠體、鐵銹、懸浮物、泥沙、大分子有機物等都能被超濾膜截留下來,從而實現了凈化過程。
⑨ 超濾膜主要有哪些優點和缺點
超濾膜主要具有以下優點:
1.回收率高,所得產品品質優良,可實現物料的高回效分答離、純化及高倍數濃縮。系統製作材質採用衛生級管閥,現場清潔衛生,滿足GMP或FDA生產規范要求。系統工藝設計先進,集成化程度高,結構緊湊,佔地面積少,操作與維護簡便,工人勞動強度低。
2.處理過程無相變,對物料中組成成分無任何不良影響,且分離、純化、濃縮過程中始終處於常溫狀態,特別適用於熱敏性物質的處理,完全避免了高溫對生物活性物質破壞這一弊端,有效保留原物料體系中的生物活性物質及營養成分。
3.超濾設備系統能耗低,生產周期短,與傳統工藝設備相比,設備運行費用低,能有效降低生產成本,提高企業經濟效益。
4.操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學試劑,尤其是超濾技術的實驗條件溫和,與蒸發、冷凍乾燥相比沒有相的變化,而且不引起溫度、pH的變化,因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術中,超濾主要用於生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。
超濾膜缺點:
超濾法也有一定的局限性,它不能直接得到乾粉制劑。對於蛋白質溶液,一般只能得到10~50%的濃度。超濾膜的缺點是膜更換費用較高,技術設備投資很大。
⑩ 過濾膜在飲用水處理的優點有哪些
過濾膜性能
1.1過濾膜技術定義
膜的過濾是固液分離技術,它是以膜孔把水濾過,將水中雜質截留,而沒有化學變化,處理簡易的技術,但因膜孔非常細小,相應的存在某些技術問題。在給水也有用生物膜處理原水的方法,但它與過濾膜分離技術不同。用作膜分離的叫做membrance,用作生物膜處理的膜叫做film.
1.2過濾膜的種類和機理
過濾膜以截留原水顆粒的大小分類,膜孔從粗到細分為微濾膜(MF),超濾膜(UF),納諾濾膜(NF)和反滲透膜(RO)。MF膜孔徑0.05um以上,或為1000以上分子量,以去除膠體、高分子有機物為對象。NF膜孔徑為100~1000分子量。它去除的物質在UF與RO之間,以去除三鹵甲烷、異味、色度、農葯、可溶性有機物、Ca、Mg等。RO分離粒徑為數十分子量,以去除食鹽類和無機鹽為對象。RO滲透水的壓力比其滲透壓力要多1~2倍。除以上四種以外,還有離子交換膜和氣體滲透膜。MF、UF、NF和RO以壓力驅動使固液分離。離子交換膜則以電力驅動使鹽類分子分離,促成海水淡化等。氣體滲透膜是最近研究出來通過氣體的新型膜,能使乙醇濃縮和海水淡化。
1.3制膜材料
大體有纖維類、合成樹脂類和陶瓷類三種。有的膜材質有弱於鹽類和臭氧等氧化劑的材料和受微一物分解的材料。另外,用作海水淡化的RO有除去產生THM的溴的膜和不能去除溴的膜,要根據用途而定。
1.4膜的型式
水體透過膜流速不大,因此為通過需要的水量,膜裝置的單體面積要大,要在一個小的空間內裝入很多根的膜細管。另外,厚度100um以下的薄膜因承受高壓,還必須有耐壓能力,為此應設法製造各種耐強壓的膜。一般膜的型式有板框式、螺旋式、橋式、管式及中空纖維式五種。板框式的膜應使用多孔質的材料,螺旋式和橋式的膜與板框式的相同。螺旋式的為卷狀,橋式的為在折疊成小的體積中塞入大面積的膜。管式膜也需有多孔質的材料,原水從管的內側通過,滲透水流出管外的為內壓式膜,這種客用得很普遍,也有外壓管式的。中空系統外徑為幾百um,系統內包有多數纖維細管,因為纖維管細小,沒有必要特別用強度高的纖維管,膜本身就足以抵抗給予的壓力,中空纖維系統有原水從中空系統內側通過的內壓式,及從外部加壓的外壓式兩種。
1.5膜的使用
使用過濾膜裝置不需凝絮化學處理,也不需蒸發分離作用,只需要壓力使水中固液分離,這是過濾膜處理的一大特點。過濾方式有兩種:
(1)流動液體全部垂直地透過膜孔,將液體內雜質截留的全量過濾方式;
(2)流動液體的流動方向與膜面平等,形成液體與膜面成直角的透過膜孔,將液體內雜質截留的橫流過濾方式。全量過濾方式適用於微濾和一部分超濾。橫流過濾,由於液體在膜表面上流動,產生剪斷力,減少在膜表面上因為雜質濃縮堆積的黏垢,適用於易於積垢的超濾、納諾過濾和反滲透過濾。
1.6過濾膜沖洗
流體通過膜期間,其含有雜質堵塞膜孔,使流體通過膜孔困難。為了恢復濾水效率,可採用以下方法:
(1)反沖洗
與過濾相反方向通過清水,使抑留於膜孔雜質沖走。也有通過空氣沖洗法替代。
(2)海綿球沖洗
只單獨用於內壓式管形膜,它是將海綿球通過管膜內部,使海綿球與管膜內壁摩擦,把抑留物沖走的方法。
(3)空氣泡沖洗
它是用空氣泡攪拌力將附著膜壁的抑留物去除的方法。用空氣泡攪動軟質合成樹脂中空系統的膜內壁,收到沖洗效果。
(4)葯劑沖洗
膜經過長期使用,雜質進入膜孔之中,用一般沖洗方法不能解決,使用化學葯劑清洗。化學葯劑有苛性蘇打、鹽酸、次亞氯酸鈉、檸檬酸及過氧化氫等。
1.7過濾膜的用途
過濾膜除用作水處理以外,還可用於超純水製造和海水淡化,一般採用反滲透膜(納諾濾膜)。另外用於糞尿處理、城市中水道處理、各種廢水處理等,一般採用超濾膜和微濾膜。在工業上可用於乳製品製造、半導體製造、食品製造、紙張製造及葯品製造等,也一般採用超濾膜和微濾膜。
飲用水應用
2.1飲用水應用過濾膜設施
在MF、UF、NF及RO之中,除海水淡化應用RO以外,RO尚無使用之處。RO幾乎將鹽類全部除掉,處理後水成了一切鹽類都沒有的純水,甚至比蒸餾水還純,這樣的水當然不能做飲用水使用。如果採用就得要加對人體健康有益的鹽類,要達到這種要求,目前尚無條件做到。NF對鹽類的去除僅次於RO,但去除率也很高,一般作為軟水應用,對作飲用水由於上述原因也不宜採用。從而,用於凈水處理的膜應為MF和UF膜。用這樣的膜主要能將膠體和浮游生物等除去,能將不溶性的鐵和錳除去,及能將菌類除去。但為了避免細菌在清水池內不再重生,不能省掉滅菌處理程序。考慮到UF去除物質的分子量程度,它沒有能力將臭氧物質和三鹵乙烯等有機溶劑除去,這些溶劑會在膜面上形成一層薄膜,這些薄膜今後可能有辦法除掉,可在以後列題研究。在膜的型式上,外壓中空系統或管型等膜適於採用。如果採用外壓式膜,可將通過沉砂池的原水,直接與膜連接處理。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水,為了使膜孔不被閉塞,在流入膜以前,應將原水中浮游物質除去。
2.2飲用水應用過濾膜程序
凈水廠常規處理程序為凝聚、沉澱、過濾,膜分離水廠在原水符合過濾膜處理條件下,處理程序簡單,只需過濾膜裝置處理即可(在原水水質惡化時,尚需增加常規處理或增加微篩網處理)。在能量消耗上,使用過濾膜全量濾過方式,由於通過過濾膜使壓力提高,原水泵尚需在增強壓力上考慮。
2.3飲用水使用過濾膜處理的優點
(1)不需混凝劑
從過去使用膜的經驗看,飲用水使用的原水(河水、水庫水和富營養的湖泊水),用不加混凝劑的MF膜處理,和用混凝劑的凝聚、沉澱、過濾的常規處理相比,前者與後者所處理後水的水質相當或超過。
(2)自動化操縱簡單,易於無人管理
採用膜分離技術只為供應原水提供必要的操作壓力,並只需要運行一個較長時間才沖洗濾膜,別無其他工序。當前凝聚、沉澱、過濾凈水處理則工序繁多,在投葯上尚不能設定投加率。在這樣情況下操縱膜裝置很容易使其自動化,做到無人管理,而常規處理做到自動化則不容易。
(3)過濾膜水廠佔地少
採用過濾膜水廠,膜裝置佔地面積小,很容易將同等產水量的常規處理所佔廠地面積降低一半。剩餘地方可設活性炭處理裝置。由於過濾膜水廠可以無人化,職工居住的建築物和配套設施都可削減。
(4)維護管理費用小
當前過濾膜使用壽命和價格尚是未知數,全部費用不好計算。但是從用膜處理用電費用和葯劑費用都少來看,比之常規處理維護管理費用高的狀況有很大優點。
(5)易於排水處理
用於要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統;
(6)工業污水中的懸浮物、固體物的去除;
3.可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備,對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備;
以及用在游泳池循環處理系統、冷卻循環水凈化系統等。
由於用膜處理不需投葯,處理污泥量減少,因此易於處理。是否如此尚正在研究階段,未得出明確結果。
2.4過濾膜處理存在的問題
(1)膜的使用壽命
膜孔受到水中雜質阻塞,使流體通過膜孔時水頭損失加大,流體流速降低。這時通常可用水沖洗使膜孔恢復原有的滲過能力。在不能達到目的時,應適當用葯劑清洗,使膜孔又能繼續使用。但應考慮膜的使用壽命。因即使按上述辦法處理,膜也會由於積垢過多,用葯劑清洗收效不理想。在這樣情況下,加混凝劑,延長使用壽命,也可減低滲過流速,使膜的壽命延長,但要增大膜的使用面積。
(2)過濾膜水廠施工管理
膜管本身強度相當高,有一定可*性。但施工中多多少少有部分膜管損傷。當然由於一兩根膜管受損,不會影響膜管滲透水的水質。但一個中等水廠有上萬根膜管,就不是一兩根膜管受損的問題了,因此有必要對膜裝置加強部件管理和施工管理,不能與以往常規處理方式一樣對待。
(3)採用過濾膜新技術補救措施
一般採用新技術會遇到意想不到的狀況,尤其是採用過濾膜分離的場合,它整個變更了過去的常規處理系統,因此會有一定的顧慮。由於對膜技術沒有實用經驗,應當增加補充設施,以備在膜裝置發生異常情況時補救。例如,是否在膜處理以後,再增設生物活性炭設施以除去臭味的措施,以及增設其他設備的考慮。