❶ 超滤的基本信息
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。
超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的 。
超滤起源于是1748年,Schmidt用棉花胶膜或璐膜分滤溶液,当施加一定压力时,溶液(水)透过膜,而蛋白质、胶体等物质则被截留下来,其过滤精度远远超过滤纸,于是他提出超滤一语,1896年,Martin制出了第一张人工超滤膜,其20世纪60年代,分子量级概念的提出,是现代超滤的开始,70年代和80年代是高速发展期,90年代以后开始趋于成熟。我国对该项技术研究较晚,70年代尚处于研究期限,80年代末,才进入工业化生产和应用阶段。
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。采取的措施有:①提高膜面水流速度,以减小边界层厚度,并使被截留的溶质及时由水带走;②采取物理或化学的洗涤措施。 超滤是一种加压膜分离技术,即在一定的压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜,而使大分子溶质不能透过,留在膜的一边,从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理,超滤利用一种压力活性膜,在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时,水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜,而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留,从而使水得到净化。也就是说,当水通过超滤膜后,可将水中含有的大部分胶体硅除去,同时可去除大量的有机物等。
超滤原理并不复杂。在超滤过程中,由于被截留的杂质在膜表面上不断积累,会产生浓差极化现象,当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层,使膜的透水量急剧下降,这使得超滤的应用受到一定程度的限制。为此,需通过试验进行研究,以确定最佳的工艺和运行条件,最大限度地减轻浓差极化的影响,使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。
超滤是一种膜分离技术,(UItrafil-tration 简称UF)。能够将溶液净化,分离或者浓缩。超滤是介于微滤与纳滤之间,且三者之间无明显的分界线。一般来说,超滤膜的孔径在0.05 um–1 nm之间,操作压力为0.1–0.5 Mpa。主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。超滤膜根据膜材料,可分为有机膜和无机膜。按膜的外型,又可分为:平板式、管式、毛细管式、中空纤维和多孔式。目前家用超滤净水器,多以中空膜为主。
超滤膜的工作以筛分机理为主,以工作压力和膜的孔径大小来进行水的净化处理。以中空纤维为例,以进水方式可分为外压式:原水从膜丝外进入,净水从膜丝内制取。反之则为内压式。内压式的工作压力较外压式要低。超滤膜在饮用水深度处理,工业用超纯水和溶液浓缩分离等许多领域中,得到了广泛应用。 超滤膜元件采用世界著名膜公司产品,确保了客户得到目前世界上最优质的有机膜元件,从而确保截留性能和膜通量,超滤设备控制系统可根据用户具体使用要求进行个性化设计,结合先进的控制软件,现场在线集中监控重要工艺操作参数,避免人工误操作,多方位确保系统长期稳定运行。
由于每根超滤组件在出厂前加入保护液,使用前要彻底冲洗组件中的保护液,先用低压(0.1MPa)给水冲洗1小时,然后再用高压(0.2MPa)给水冲洗1小时,无论低压还是高压冲洗时,系统的产水排放阀均应全部打开。在使用产水时,应检查并确认产品水中不含有任何杀菌剂。
超滤设备系统回收率高,所得产品品质优良,可实现物料的高效分离、纯化及高倍数浓缩。系统制作材质采用卫生级管阀,现场清洁卫生,满足GMP或FDA生产规范要求。系统工艺设计先进,集成化程度高,结构紧凑,占地面积少,操作与维护简便,工人劳动强度低。
处理过程无相变,对物料中组成成分无任何不良影响,且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态,特别适用于热敏性物质的处理,完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端,有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。
超滤组件要轻拿轻放,并注意保护,由于超滤组件是精密器材,所以在使用安装时要小心,要轻拿轻放,更不能甩坏。组件若停用,要先用清水冲洗干净后,加0.5%甲醛水溶液进行消毒灭菌,并密封好。如冬天组件还要进行防冻处理,否则组件可能报废。
超滤设备系统能耗低,生产周期短,与传统工艺设备相比,设备运行费用低,能有效降低生产成本,提高企业经济效益。
超滤技术的优点是操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,尤其是超滤技术的实验条件温和,与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化,而且不引起温度、pH的变化,因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。在生物大分子的制备技术中,超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。超滤法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到10~50%的浓度。 过滤膜根据所加的操作压力和所用膜的平均孔径的不同,可分为微孔过滤、超滤和反渗透三种。微孔过滤所用的操作压通常小于2×10^5 Pa,膜的平均孔径为500埃~14微米,用于分离较大的微粒、细菌和污染物等。超滤所用操作压为1×10^5 Pa~6×10^5 Pa,膜的平均孔径为10-100埃,用于分离大分子溶质。反渗透所用的操作压比超滤更大,常达到20×10^5 Pa~70×10^5 Pa,膜的平均孔径最小,一般为10埃以下,用于分离小分子溶质,如海水脱盐,制高纯水等。
❷ 影响超滤膜运行的因素有哪些
温度对产水量的影响:
温度对超滤膜系统的水分子的活性增强,粘滞性减小,故产水量增加。反之则产水量减少,因此即使是同一超滤膜系统在冬天和夏天的产水量的差异也是很大的,温度与产水量的关系是成正比的。一般在允许的温度条件下,温度系统约为0.0215/1°C,即温度每上升一度,则相应的产水量增加2.15%,因此可以使用调节水温的方法来实现超滤系统的产水量的稳定一致。
水质变化:
一方面,进水水质经由10μ过滤后,保证浊度小于1NTV,浓度不大于百分之五,且水温应在5至40摄氏度之间,压力应不大于0.2MPa,在此基础上,保证进水回收率在80%以上,酸碱度为2至13之间。另一方面,水质异常也是影响超滤出水量的重要条件,包括在雨季,原水中所蕴含的颗粒物、悬浮物会增多,使浊度达不到相关要求。加之进水的主要来源是地表水,所蕴含的有机物较多,在压力不均衡和连接不紧密的情况下会混入一定质量的生水,被截留于超滤膜表面,致使定期的清洁难以维持,直接导致超滤出水量降低。
操作压力对产水量的影响:
在低压时超滤膜的产水量与压力成正比关系,即产水量随着压力升高而升高,但当压力值超过0.3mpa时,即使压力再升高,其产水量的增加也很小,主要是由于在高压下超滤膜被压密而增加透水阻力所致,因此在超滤系统设计应注意;
超滤过程:
原水在管道内或管道外流动,小分子溶质及溶剂穿过膜逐渐形成超滤液,并降低浓度,成为浓缩液,从而实现小分子溶质和溶剂分离和浓缩。超滤过程具有动态性,且膜不易堵塞,但会随着运行时间的增加,产生吸附作用,使超滤膜表面形成残渣等物质。因此,超滤的各项特征是保证出水量的必要条件。
进水浑浊度对产水量的影响:
进水浊度越大时,超滤膜受到影响的产水量越少,而且进水浊度大更易引起超滤膜的堵塞,在确定超滤膜产生量时也应考虑进水浊度的影响,一般可采用以下方法降低浊度的影响;
A、 增加前级预处理降低原水浊度;
B、 使用错流过滤方式,并降低系统回收率;
流速对产水量的影响:
流速的变化对产水量的影响虽不像温度和压力那样明显,流速过大时反而会导致膜组件的产水量下降,这主要是因为由于流速加快增加了组件压力损失而造成的,因此在设计超滤系统流速时,一定要控制在给定的流速范围内,流速太慢影响超滤分离质量,容易形成浓差极化,太快则影响产水量。
❸ 反渗透膜、超滤膜、微滤膜、纳滤膜,四种膜各自的优点及优势 不要百度百科上的,都看过了
反渗透精度要比超滤和微滤高 也就是过滤的更加细致 不过因为精度高 所以对水压有要内求 出水量小 有废水 一般容需要储水罐和增压泵 可以作到基本完全脱盐
也就是类似的蒸馏水了 常喝蒸馏水对人体不见的好
纳滤精度在反渗透和超滤之间 不过要求的设备成本高 一般很少用
超滤一般作为净水器所用 出水量适中 也可以过滤掉绝大多数有害物质 也保留些许矿物质 成本也低 设备安装方便 对水压没有什么要求
微滤和其他几个差不多 没有什么特点
❹ 超滤膜主要有哪些优点和缺点
超滤膜主要具有以下优点:
1.回收率高,所得产品品质优良,可实现物料的高回效分答离、纯化及高倍数浓缩。系统制作材质采用卫生级管阀,现场清洁卫生,满足GMP或FDA生产规范要求。系统工艺设计先进,集成化程度高,结构紧凑,占地面积少,操作与维护简便,工人劳动强度低。
2.处理过程无相变,对物料中组成成分无任何不良影响,且分离、纯化、浓缩过程中始终处于常温状态,特别适用于热敏性物质的处理,完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端,有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。
3.超滤设备系统能耗低,生产周期短,与传统工艺设备相比,设备运行费用低,能有效降低生产成本,提高企业经济效益。
4.操作简便,成本低廉,不需增加任何化学试剂,尤其是超滤技术的实验条件温和,与蒸发、冷冻干燥相比没有相的变化,而且不引起温度、pH的变化,因而可以防止生物大分子的变性、失活和自溶。在生物大分子的制备技术中,超滤主要用于生物大分子的脱盐、脱水和浓缩等。
超滤膜缺点:
超滤法也有一定的局限性,它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液,一般只能得到10~50%的浓度。超滤膜的缺点是膜更换费用较高,技术设备投资很大。
❺ 陶氏8寸超滤膜的应用优点是什么
1.陶氏膜采用了先进技术,截留精度有所保障,同时膜的通量及系统整体运行的稳定性能更加可靠。
2.陶氏膜在较低的操作压力下即可运行,从而完成物料的脱盐与浓缩分离,脱盐率非常高,产水水质标准高,且稳定性好。
3.可根据客户具体要求回收透过液,且膜元件的性能可通过清洗进行恢复,从而降低系统运行成本。
4.陶氏膜在常温状态下即可运行,且不会发生相变,不会对物料中的有效成分造成任何不良影响,因而特别适合用于热敏性物质的处理,产出物的有效成分含量高。
5.系统运行过程采用的是全封闭管道式,管道材质全部都是卫生级不锈钢,工作现场安全卫生。
6.系统运行所需能耗低。陶氏膜运行效率非常好,且完全能够让膜元件充分发挥其较好的分离过滤性能,从而制备出高标准的水质。
陶氏膜的工业应用十分广泛,已成为化工单元操作之一。用于分离、浓缩、纯化生物制品以及食品工业中。
❻ 8寸管式超滤膜系统有哪些优势
来1、管式超滤膜系统能耗自低,生产周期短,与传统工艺设备相比,使用管式超滤膜设备运行费用较低,能有效降低生产成本,提高企业经济效益。
2、使用管式超滤膜处理过程无相变,对物料中组成成分无任何不良影响,且纯化、分离和浓缩过程中始终处于常温状态,特别适用于热敏性物质的处理,完全避免了高温对生物活性物质破坏这一弊端,有效保留原物料体系中的生物活性物质及营养成分。
3、水质安全,能去除水中各种有害杂质;对供水特发事件效果较好。出水口感较好,能降低水的硬度,煮水容器不结垢。
4、管式超滤膜系统工艺设计先进,集成化程度高,结构紧凑,占地面积少,工人劳动强度低,操作与维护简便。
5、管式超滤膜系统制作材质采用卫生级不锈钢,满足GMP或FDA生产规范要求,全封闭管道式运行,现场清洁卫生。
6、管式超滤膜控制系统可根据用户具体使用要求进行个性化设计,结合世佳先进的控制软件,现场在线集中监控重要工艺操作参数,避免人工误操作,多方位确保系统长期稳定运行。
❼ 反渗透设备中的超滤膜选用要注意什么
反正都是伪装的一些超墨绿,他的选择方向非常注意。
❽ 为什么采用微错流方式工作的超滤膜可以一定程度降低膜污染
1、概述
通常所说的膜污染是指在MBR运行过程中,细胞混合液中的微生物菌群及其代谢产物、固体颗粒、胶体粒子、溶解性大分子等由于与膜存在物理化学作用、机械作用而引起在膜表面或膜内孔吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞,使膜产生透过流量和分离特性的不可逆变化的现象[1]。
膜污染根据污染物与膜的作用性质和来源可分为物理污染、化学污染、微生物污染三种。物理污染指原水中的大颗粒无机物(如常见的碳酸钙和硫酸钙,还有硫酸钡、锶及硅酸等结垢性物质)和部分难降解的大分子有机物、未溶解的蛋白颗粒等在膜表面沉积而形成滤饼的可逆性膜污染;化学污染指细菌胞外聚合物EPS、溶解性有机物及蛋白、多糖类粘性物溶解形成的微细胶体等物质在膜表面与膜发生了不可逆的相互作用而形成的无法消除的膜孔变小和堵塞;微生物污染是由微生物及其代谢产物组成的粘泥(腐殖质、聚糖脂、微生物代谢产物)分层附着于膜表面,易造成膜不可逆阻塞的污染[3]。
从形态上对膜污染进行分类,使我们能更好地理解膜污染形成的空间层次。通常,膜污染从形成的形态上分为膜面凝胶层、污泥层和膜孔堵塞三种污染类型。膜面凝胶层污染(即滤饼),主要是水透过后被载留下来的部分活性污泥、胶体物质和部分浓缩的溶解性有机物,在过滤压差和透过水流的作用下,堆积在膜表面而形成的可逆性膜面污染。这类污染在闭端膜过滤中占有很大的比重(约80%~90%),且发展迅速,是膜污染水力控制的主要对象。污泥层污染是由膜表面滋生的大量的微生物及其代谢产物组成的粘泥(粘性多糖类、多肽类和蛋白质分子等),在过滤膜表面形成的一层生物膜而造成膜通量减小的污染。膜孔堵塞污染主要是溶解性大分子有机物质(多为低分子量的肽类),如溶解性微生物产物(SMP)和胞外聚合物(EPS)透过凝胶层,被膜孔内表面吸附或结晶,从而堵塞孔道,使膜通量减少的一种不可逆污染,此类污染一般发展较为缓慢。一般来说,膜污染是由上述三种形态共同构成的,膜表面污泥层的沉积,凝胶层的增厚和膜内表面微生物的滋生是膜污染的主要原因,其中污泥沉积是膜污染的主要构成部分,而污泥颗料在膜表面沉积与否,与膜面液体错流流速、膜通量和污泥浓度等MBR运行条件密切相关。
2、膜污染的影响因素
尽管目前在膜污染机制方面还没有达成共识,但对不同的具体环境下膜污染影响因素可归纳为以下3个方面:微生物特性、运行条件与膜自身的结构性质,如图1-3所示,这些都会直接影响膜污染。
图1-3 膜污染影响因素
Fig.1-3 Influencing factor of membrane fouling
2.1微生物特性
生物反应器中污泥质量浓度(MLSS)对膜通量有显著影响。Fane等[2]早在1981年就报道膜污染与MLSS呈线性增长的关系,而后Shmizu等[23]研究发现,通量的下降同MLSS 的增加呈对数关系的。另一些研究者却认为污泥质量浓度本身并不影响过滤特性,真正的影响因素是污泥的特性、颗粒大小、表面电荷等[1]。
新近的研究发现微生物代谢产物包括胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物产物(SMP)对膜污染有重要影响。EPS和SMP主要是微生物细胞分泌的黏性物质,成分复杂,包括多糖、蛋白质、脂类、核酸等高分子物质。一些学者认为EPS质量浓度与膜污染呈线性关系的,EPS减少40%,滤饼的流体阻力也相应地减少40%。WontaeLee等发现膜污染与蛋白质比例呈正比,同时蛋白质的表面特性能影响微生物絮体的表面特性[4]。近年来,以SMP为主要成分的溶解性物质对膜污染的影响越来越引起人们的重视。分置式膜-生物反应器中,循环泵产生的剪切力对污泥絮体有较强的破坏作用,致使污泥絮体释放出大量的SMP等溶解性物质,从而增加了膜污染,形成了很大的膜过滤阻力。Wisniewski C等用微滤膜过滤城市污水处理厂的污泥,考察不同膜面流速下污泥粒径分布和溶解性物质对膜污染的影响时,得出了溶解性物质引起的膜污染几乎构成了50%的膜过滤阻力[5]。
2.2运行条件
在一体式MBR中,曝气有两个作用:一是提供微生物所需的氧气,二是产生错流速率,减少膜面污泥层的形成。Hong S.P观察到在较高曝气量下产生的剪切力会加快污染物脱离膜的运动速度,并指出有临界曝气量存在。当超过它时,通量增加就不明显,而且太大的曝气量会提供过量的溶解氧,不利于反硝化作用[6]。Ueda等报道降低曝气量可能会增加膜过滤压差(TMP)作用,在短期运行中,降低曝气量可能会使初始通量恢复,但长期运行时,较低曝气量会导致混合液污染物质在膜面上的快速累积[7]。水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)都不是直接引起膜污染的因素,只是二者的变化会引起反应器内污泥特性的改变,从而间接的对膜污染产生影响。
间歇出水可以有效地减少污染物在膜表面的沉积,在反应器的空曝气阶段,由于对料液的抽吸作用消失,膜表面的污染物质向主体料液中的反向运动占主导因素,气液两相流可以将已经沉积在膜表面的污染物质剪切下来,从很大程度上改善膜污染状况。空曝气时间越长,缓解膜污染的效果越好,但这样会引起膜利用率的下降和运行费用的升高,因此必须根据具体的情况综合考虑经济性的因素确定最佳的出水和空曝气的时间比。
2.3膜的结构和性质
膜的性质包括膜的材质、孔径大小、孔隙率、粗糙度、疏水性等,这些都会直接影响膜污染。膜孔径对膜污染的影响与进水的颗粒大小有关,目前大多数的MBR工艺采用011~014μm的膜孔径,完全截留以微生物絮体为主的活性污泥。Shimizu等研究了膜生物反应器中膜孔分布在0.01~1.6μm 的一系列膜的过滤性能,结果表明孔径分布在 0.05~0.2μm的膜具有最大的通量[8]。常采用的膜材料有陶瓷和聚合物,陶瓷膜机械性能好,寿命长,由于制造成本较高,工程中使用较多的是聚合物膜。Choo等研究结果表明在同样运行条件下,聚偏氟乙烯膜的污染趋势明显小于聚砜膜、纤维素膜,而且膜孔径在0.1μm附近时混合液对膜的污染趋势最小[9]。膜材料的憎水性对膜污染有很重要的影响,ChangI S等比较了憎水性超滤膜和亲水性超滤膜,得出憎水性超滤膜膜面更容易吸附溶解性物质,表现出更大的污染趋势[10]。
Shoji等研究表明,膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加,但同时也增加了膜表面的扰动程度,阻碍了污染物在膜表面的沉积。因此,粗糙度对膜通量的影响是两方面因素综合作用的结果,可通过在膜表面形成动态膜来减小膜表面粗糙度,从而改善膜污染。
3、膜污染的控制方法
根据上文所提到的膜污染影响因素,目前国内外膜污染控制方法的研究主要从以下几个方面入手:
3.1 改善混合液特性
一方面,可以在工艺中增加相应的预处理组件,如预过滤去除胶体、固体悬浮物及铁锈等或改变溶液pH值等,以除去一些能与膜相互作用的溶质。另一方面,改善影响膜污染的污泥特性参数MLSS的可滤性和控制MLSS的浓度。改善MLSS的可滤性可以在混合液中投加絮凝剂如PAC,不仅可使混合液内的COD迅速降低,减轻膜的负担;还有助于污泥絮体相互聚集而形成体积更大、强度更高、黏性更小的污泥絮体,从而有效的减小EPS含量,提高混合液的可滤性、改善泥水分离性能、减缓滤饼层的形成。罗虹、顾平等[11]在投加粉末活性炭对膜阻力的影响研究中表明粉末活性炭具有改善混合液的性质和膜表面泥饼层结构的作用,投加粉末活性炭是提高和维持膜通量的有效途径,并且可以降低运行费用。赵英、于丹丹等[12]在PAC投加量对MBR混合液性质及膜污染的影响中1g/L的PAC投加量足以改善混合液性质和减缓膜污染速率,投加量2g/L时反而回引起不可逆污染,加剧膜污染。目前有关活性炭粒径大小对膜污染的影响的报道比较少,有待进一步研究。
较高的污泥浓度可提高生物反应器的容积负荷,但混合液中过多的固体物质和溶解性代谢产物(SMP)容易在膜表面沉积,导致过滤阻力增加和膜通透量降低。相反,当污泥浓度太低时,微生物对SMP的吸附和降解能力减弱,使得混合液中的SMP浓度增加,从而容易被膜表面吸附形成凝胶层,导致过滤阻力增加,膜通量下降。张军[13]等研究表明,复合型MBR能维持较低的悬浮生物量浓度且保证高生物总量,从而有效地减缓膜过滤阻力的上升和膜堵塞.
生物强化技术(Bioaugmentation)又称生物增强技术,是通过向废水处理系统中投加筛选的优势菌种和基因重组合成的高效菌种,以强化原处理系统中生物反应的能力,达到对某一种和某一类有害物质的去除或某方面性能的优化目的,庞金钊等[14]在用MBR处理洗车废水过程中发现难降解有机物在反应器内累积,混合液的COD比进水COD高几倍,投加优势菌种来实现对难降解物的去除,能够有效减轻膜截留形成的膜污染。生物强化技术不仅可以促进对目标物的降解而且某些特定菌的投加还能抑制丝状菌膨胀,降低污泥产量和污泥黏度。投加EPS黏性小的优势菌,可以减缓膜污染。
3.2 优化膜生物反应器的运行条件
控制合理的曝气强度和抽吸时间可以有效地减少颗粒物质在膜面的沉积,减缓膜污染。膜面沉积层的去除效率可以通过提高空气流率或曝气强度来提高,而空气流率对沉积层的去除效率又受到流速标准差的影响,亦即空气流的紊流程度的影响[15]。通常曝气强度越大,膜面流速越高,但N.Devereux[16]等发现,膜面流速的增加使得膜表面污泥层变薄,有可能造成不可逆污染,因此控制合理的曝气强度可以有效的减缓膜污染。如果膜面沉积较严重,应该停止出水进行空曝,空曝是去除膜面沉积层的有效方法之一。除了控制合理的曝气强度外还包括错流过滤、定期的反冲或反吹和控制混合液的温度等措施。Magra和Itoh的实验结果表明,温度的变化会引起污水粘度的变化,温度升高1℃可以使膜的通水量增加2%,但升高温度会直接影响膜本身的寿命,同时对微生物的生长也产生影响,因此如果情况允许,膜生物反应器应尽量在常温下运行[6]。
3.3 膜材料的选择
膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间的相互作用大小,通常应选用孔径适合,孔隙率高,带有负电,亲水性的膜,自然憎水性的膜要进行膜面改性。膜面改性是在膜表面引入亲水基团,或用复合膜手段复合一层亲水性分离层,或用阴极喷镀法在膜表面镀一层碳[17]。J.Pieracci等研究表明,改性后的膜可以增加 25%的膜通量,减少 49%的生物污染[18]。目前,膜面改性和形成动态膜的防治技术应值得注意。
3.4 膜的清洗
尽管采用合理的设计、操作等措施减缓膜污染,但长期使用后膜表面还可能产生沉积和结垢,使膜孔堵塞,膜出水量下降,因此对污染膜进行定期的清洗是必要的。常用的方法有物理清洗、化学清洗、超声波清洗以及上述方法的综合技术。物理清洗的方法主要有空曝气、高流速水冲洗、海绵球机械擦洗、反冲洗、反向脉冲和电泳等。化学清洗主要是酸洗和碱洗,酸类清洗剂(常用浓硫酸和盐酸等)可以溶解并去除矿物质和盐类,而碱洗(常用次氯酸钠和氢氧化钠等)可以有效地去除蛋白质等有机污染物及膜内微生物,一般两者结合使用效果更好。超声波能够在清洗溶液中形成极大的扰动,并伴有强大的冲击波和微射流,能与污染膜充分接触和作用,较常规的物理清洗方法更好,能够使膜通量恢复54%[19],与超声波结合的化学清洗效果一般要优于常规化学清洗。采用曝气清洗、超声波清洗、NaClO碱洗、HCl酸洗可有效地使污染膜的通量恢复。黄霞等[20]对污染膜进行物理和化学清洗试验表明,常规物理清洗可使滤饼层大部分脱落,但对膜过滤性能的恢复效果较差,碱洗对膜过滤性能的恢复作用显著,这表明有机污染对膜阻力的贡献最大。
3.5 其他
在膜过滤设计中,还应注意减少设备结构中的水流死角,以防止滞留物在此变质,扩大膜污染。为防止污泥在中空纤维丝间淤积,中空纤维膜应制成平板状(而不是成束设计),然后组装成矩形,且底部曝气(兼有气水剧烈冲刷膜表面的作用),这些都可有效地防止膜污染,延长膜的清洗周期[6]。如果膜长期停止使用(5d以上),在保养时需用0.5%甲醛溶液浸泡,膜的保养原则是保持膜的湿润并针对膜的种类采取不同的方法,如聚砜中空纤维膜须在湿态下保存,并以防腐剂浸泡。
在水资源日益短缺的今天,膜生物反应器作为一种新型的废水处理技术,特别是在污水资源化的进程中,倍受国内外的普遍关注。但是膜污染仍然是影响膜生物反应器大范围推广的主要障碍之一,因此研究膜污染,研发抗污染的膜生物反应器是目前急需的。相信随着膜污染机理及防治方面研究的不断深入,膜质量的提高,膜污染控制方法的不断完善,膜生物反应器将会更好地应用和推广。
目前,有关投加粉末活性炭控制膜污染的研究和报道较多,但投加颗粒活性炭以及活性炭的投加量的文献很少,本课题重点研究活性炭粒径大小及投加量对减缓膜污染的影响,具有很强的实用意义,对控制膜污染、促进膜生物反应器的实际应用起到较重要的作用。
❾ 影响微滤和超滤膜水通量的因素有哪些
膜通量是膜分离过程中重要的一项工艺参数,是指单位时间内通过单位膜面积上的流体量,影响膜通量的因素主要有四点:
1.压力:在超滤中膜两侧压力差△P对通量和截留率的影响,在超滤中,压力升高引起膜面浓缩升高,则透过膜的溶质也增大,因而截留率减小。
2.浓度:当以微滤过滤菌体时,通量与浓度的关系不同于超滤,在谷氨基酸发酵液的微滤中:开始通量下降很快,可能是由于膜面的污染;然后通量变化较小,可能由于管状收缩效应引起通量的增加和浓度增大引起的降低互相对消,最后通量急剧降低。
3.流速:根据浓差极化,凝胶层模型,流速较大,可使通量增大。对于超滤,通常在略低于极限通量的条件下操作。虽然增大流速可以加大通量,但需考虑:只有当通量为浓差极化控制时,增大流速才会使通量增加;增大流速会使膜两侧压力差减小,因为流经通道的压力将增大;增大流速,使剪切力增加,对某些蛋白质不利;动力消耗增加。
4.温度:在超滤或微滤中,一般来说,温度升高都会导致通量增大,因为温度升高使粘度降低和扩散系数增大。所以操作温度的选择原则是:在不影响料液和膜的稳定范围内,尽量选择较高的温度。由于水的粘度每升高1℃,约降低2.5%,所以,一般可认为,每升高1℃,通量约增加3%。
❿ 超滤膜的系统优点
超滤膜系统特点如下:
1、超滤膜系统应用范围广,超滤分离技术能将分子量在回1000至500000的物质或溶答质体积在0.001至0.1μm范围的物质去除。
2、超滤膜系统体积小,不占用大量空间,采用模块化设计,可自由组合,适应性强。
3、分离过程只需要较低的压力作为驱动力,节省大量能源消耗。
4、超滤膜系统操作方便,工艺流程简单,维护保养工作不繁琐。超滤分离过程是动态的,通过不断浓缩原水截留物质并排除。超滤技术已在水质净化、液体分离浓缩、废水处理等方面发挥重要作用。