超濾技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

1、期末論文超濾技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用Application of ultrafiltration to treatmentof wastewater學(xué) 院： 化學(xué)工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 化學(xué)工程與工藝 化工081 學(xué)生姓名： 范睿 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 張所信 2011年11月超濾技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用摘 要：超濾具有分離效率高、工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作管理方便、無(wú)相變和節(jié)約能源等特點(diǎn)，在廢水回用處理領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)超濾技術(shù)作了簡(jiǎn)要的描述，并對(duì)超濾在廢水處理多個(gè)領(lǐng)域的各種不同應(yīng)用形式展開(kāi)了分析討論。也結(jié)合自身閱讀面作了相應(yīng)的總結(jié)，表達(dá)了對(duì)未來(lái)的超濾發(fā)展的期望。關(guān)鍵詞：超濾污水處理應(yīng)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：水是一切生命賴以生存，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可缺少和不可替代的重要自然資源和環(huán)境要素。但是，現(xiàn)代社會(huì)的人口增長(zhǎng)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和城市化的急劇發(fā)展，對(duì)有限的水資源及水環(huán)境產(chǎn)生了巨大的沖擊。在全球范圍內(nèi)，水質(zhì)的污染、需水量的迅速增加以及部門間競(jìng)爭(zhēng)性開(kāi)發(fā)所導(dǎo)致的不合理利用，使水資源進(jìn)一步短缺，水環(huán)境愈加惡化，嚴(yán)重地影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，威脅著人類的福祉。目前“水”存在的兩大主要問(wèn)題：水資源短缺；水污染嚴(yán)重。超濾在污水處理中應(yīng)用將在一定程度上解決水污染的問(wèn)題。超濾技術(shù)的介紹：超濾是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)之一。以大分

5、子與小分子分離為目的，膜孔徑在201000A之間。中空纖維超濾器（膜）具有單位溶器內(nèi)充填密度高，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。在超濾過(guò)程中，水溶液在壓力推動(dòng)下，流經(jīng)膜表面，小于膜孔的溶劑（水）及小分子溶質(zhì)透水膜，成為凈化液（濾清液），比膜孔大的溶質(zhì)及溶質(zhì)集團(tuán)被截留，隨水流排出，成為濃縮液。超濾過(guò)程為動(dòng)態(tài)過(guò)濾，分離是在流動(dòng)狀態(tài)下完成的。溶質(zhì)僅在膜表面有限沉積，超濾速率衰減到一定程度而趨于平衡，且通過(guò)清洗可以恢復(fù)。超濾裝置如同反滲透裝置，有板式、管式（內(nèi)壓列管式和外壓管束式）、卷式、中空纖維式等形式。濃差極化乃是膜分離過(guò)程的自然現(xiàn)象，如何將此現(xiàn)象減輕到最低程度，是超濾技術(shù)的重要課題之一。目前采取的措施有：提高

6、膜面水流速度，以減小邊界層厚度，并使被截留的溶質(zhì)及時(shí)由水帶走；采取物理或化學(xué)的洗滌措施。超濾膜按膜材料分為有機(jī)超濾膜和無(wú)機(jī)超濾膜兩類。有機(jī)超濾膜包括醋酸纖維膜(CA)、聚丙烯腈膜(PAN)、聚砜膜(PS)、聚醚砜膜(PES)、聚碳酸酯膜(PC)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)、聚酰亞胺膜(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是常見(jiàn)的超濾膜成膜聚合物。常用的無(wú)機(jī)超濾膜則有陶瓷膜、氧化鋁膜及多孔玻璃膜等。目前在工業(yè)上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的主要為有機(jī)超濾膜。超濾操作方式：在水處理領(lǐng)域，超濾的主要操作方式為單程操作，即進(jìn)料液自料槽由加壓

7、泵送入膜組件進(jìn)行分離，透過(guò)液作為處理出水收集，截留液(濃水)另行收集并作進(jìn)一步處置，具體如圖1所示圖1 超濾操作過(guò)程此外，為保證超濾系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，防止膜污染，超濾裝置還需定時(shí)進(jìn)行反洗、正洗、氣洗、化學(xué)清洗及分散化學(xué)清洗來(lái)保證超濾的膜通量并控制透膜壓差。超濾在污水處理中的應(yīng)用：1. 含油廢水含油廢水大體分為三類：漂浮油、不穩(wěn)定的油水乳液和穩(wěn)定的油水乳液。前者能方便地用機(jī)械分離裝置移除。后者能機(jī)械或化學(xué)或乳后重力分離。穩(wěn)定的油水乳液處理困難，其慣用的處理方法是加入破乳劑，繼而空氣浮選，離心分離或電解。這些處理方法不僅消耗破乳劑，而且產(chǎn)生黏稠的淤泥在棄置前需進(jìn)一步處理，產(chǎn)生的水相也需要附加處理

8、才能達(dá)到排放要求。超濾是處理含油廢水的先進(jìn)方法，透過(guò)液無(wú)需附加處理便可直接排放，濃縮液可焚化，即使不能焚化，其體積僅為初始體積的3%-5%，處置方便。應(yīng)用于含油廢水處理的超濾膜應(yīng)符合下述要求。親水性，減少膜污染?；谌榛蛷U水油滴的尺寸為0.03-0.5m，超濾膜的截留分子量以50000-為宜。根據(jù)含油廢水和擬用的膜化學(xué)清洗劑的性質(zhì)，膜應(yīng)滿足相應(yīng)的Ph、溫度和耐溶度等要求。膜組件多采用管式和卷式，回轉(zhuǎn)組件也有應(yīng)用。超濾系統(tǒng)多采用半間歇循環(huán)管操作，調(diào)整槽移除漂浮油和固體，預(yù)過(guò)濾器分離粗大粒子和漂浮油。連續(xù)排出的透過(guò)液，含油的截留液循環(huán)返回過(guò)程槽。進(jìn)料液加入過(guò)程槽，保持該槽液位恒定。根據(jù)所期截留液

9、最終濃度和透過(guò)液中允許的最高油濃度，在某一預(yù)訂時(shí)刻停加進(jìn)料液，繼續(xù)濃縮截留液，最終截留液的體積為過(guò)程槽容積的3%-5%。超濾已廣泛用于含油廢水的工業(yè)處理。目前，全世界已有3000多個(gè)有機(jī)聚合物膜超濾裝置和近80個(gè)無(wú)機(jī)陶瓷膜超濾裝置用于油水分離。2. 制漿造紙工業(yè)廢水制漿是利用化學(xué)方法或機(jī)械方法或兩者相結(jié)合的方法，使植物纖維物料離解變成本色制漿或漂白制漿的過(guò)程。造紙過(guò)程則是將制漿造成紙產(chǎn)品的過(guò)程。制漿造紙過(guò)程中許多工藝步驟都有廢水產(chǎn)生。這些廢水大體分為四類：制漿、洗漿、漂白或抄紙廢水。紙漿造紙工業(yè)，每年產(chǎn)生1t紙漿約需100-400m水，其中80%用于洗凈和漂白工程，是名副其實(shí)的工業(yè)廢水大戶。制

10、漿造紙工業(yè)廢水具有色度深，黏度大，pH幾乎接近極值，纖維素、木質(zhì)素和化學(xué)藥品含量高、耗氧量高且難生物降解等特點(diǎn)，因而處理頗為困難。超濾用于某些造紙廢水的預(yù)濃縮和循環(huán)，旨在回收有價(jià)值物（如木質(zhì)素硫酸鹽，糖類），或?yàn)楹罄m(xù)生物處理分離移去難生物降解的芳香類高分子物和移除部分水減輕后續(xù)蒸發(fā)等操作的負(fù)荷。對(duì)此，目前超濾主要有下述四個(gè)方面的應(yīng)用：硫酸鹽紙漿漂白廢水脫色。稀亞硫酸鹽紙漿廢液（SSL）的濃縮，回收木質(zhì)素硫磺酸鹽和糖類。自硫酸鹽紙漿黑液回收木質(zhì)素。濃縮涂料廢水回收色素。3. 洗衣污水洗衣排放污水約占城市污水排放總量的1/10，有些洗衣污水可含高于1000mg/L懸浮固體、5000mg/LCOD、

11、1300mg/LBOD和1100mg/LFOG（油脂）。此外，洗衣污水還含有金屬、苯、二甲苯和過(guò)氯乙烯等有機(jī)物。將洗衣污水處理回收再利用，對(duì)于減少環(huán)境負(fù)荷，改善城市環(huán)境質(zhì)量和節(jié)約水資源都很有意義。膜法洗衣排水再利用流程是日本電工采用超濾和反滲透的集成膜技術(shù)而推出的，該裝置由超濾和反滲透兩部分組成。超濾組件采用該公司首創(chuàng)的可反洗的RS30卷式組件，有效濾除洗衣污水中的懸浮物。反滲透部分采用該公司生產(chǎn)的高抗污的LF10卷式組件，高度可靠地去除洗衣污水中的離子成分。最終實(shí)現(xiàn)洗衣污水再利用。在超濾部分，滅菌劑NaOCl泵入經(jīng)生物處理的流放水。然后泵入RS30組件（壓力0.1-0.2MPa），濾除水中微

12、粒子、雜菌和藻類，使超濾透過(guò)液的水質(zhì)的FI（污染指數(shù)）小于4,。該水貯于超濾透過(guò)水槽，供作反滲透處理的原水。BLM系統(tǒng)為超濾膜的化學(xué)清洗藥液系統(tǒng)，定期自如地清洗膜，洗出上述反洗不能去除的膜污染物。4. 印鈔廢水印鈔擦版廢水是印鈔行業(yè)排入水體的主要廢水，其主要成分為去離子水、NaOH（濃度為10g/L）、表面活性劑（濃度約為5g/L）和被分散的油墨。該廢水COD平均值高達(dá)2500mg/L，色度平均為50000倍，固形物平均達(dá)90000mg/L，pH=13.該廢水若不經(jīng)處理排放不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，而且使其中的有用物質(zhì)徒然流失。傳統(tǒng)的處理方法是凝集、生物處理或兩者結(jié)合。由于擦版廢水含堿量和油墨較高，處

13、理時(shí)不僅消耗大量酸，而且操作繁瑣，占地面積大，處理效果差。超濾提供了處理的新方法，它具有設(shè)備緊湊、操作簡(jiǎn)便、處理效率高、耗能少和可回收有價(jià)值物質(zhì)等特點(diǎn)。該處理過(guò)程中，機(jī)械預(yù)處理旨在去除原液中的機(jī)械雜質(zhì)，避免膜皮層的損傷，確保超濾系統(tǒng)安全運(yùn)行。超濾裝置將油墨和其他有極大分子物截留，NaOH、表面活性劑、去離子水等透過(guò)膜。透過(guò)液進(jìn)入配水系統(tǒng)作為擦版液返回印刷機(jī)臺(tái)循環(huán)使用，濃縮液排入后處理工段繼續(xù)處理。超濾濃縮倍數(shù)約為5，即濃縮液體積約為原廢水體積的20%。配水系統(tǒng)將超濾透過(guò)液恒溫處理后，加壓送至凹印機(jī)臺(tái)供印鈔版用。該工藝形成閉路循環(huán)，無(wú)廢水外排。5. 城市污水深度處理中水回用城市污水再生利用是緩解

14、水資源不足和根治環(huán)境污染的有效途徑。采用超濾實(shí)現(xiàn)循環(huán)型的排水利用（中水）是該方面成功的范例。位于日本長(zhǎng)崎縣佐世保市建立了旨在水資源有效利用的循環(huán)型的排水再利用（中水）系統(tǒng)作為應(yīng)對(duì)水資源不足對(duì)策的反滲透淡化裝置。在該地以市政水和海水淡化裝置所產(chǎn)淡水用作上水，下水集中在下水處理廠，經(jīng)生物處理、絮凝沉降和砂濾后流入中空纖維超濾裝置深度處理，產(chǎn)水用作中水供園內(nèi)廁所洗凈水、花草樹(shù)木散水、淡水湖補(bǔ)給水和冷卻水等再利用。園內(nèi)的中水用量占總水量的43%。清華大學(xué)，北京市城市排水公司和北京藍(lán)景膜技術(shù)工程有限公司合作以北京市高碑店污水處理廠二級(jí)出水為處理對(duì)象，開(kāi)展了日產(chǎn)500 m超濾城市污水深度處理中水回用的中間

15、試驗(yàn)，取得了可喜成果。該中間試驗(yàn)系統(tǒng)包括供水、預(yù)處理、超濾清洗和自動(dòng)控制五個(gè)部分。二級(jí)生物處理的出水進(jìn)入集水池，經(jīng)提升泵進(jìn)入砂濾池，濾除大顆粒懸浮物后進(jìn)入超濾組件，濃水由濃水管送回污水處理池，透過(guò)水（產(chǎn)水）流入中水回用水管網(wǎng)，最終送人終端客戶。超濾裝置是試驗(yàn)的核心設(shè)備，其由9根直徑8吋的聚丙烯晴中空纖維膜（MWCO=50000-60000）超濾組件構(gòu)成。每三個(gè)組件串聯(lián)成一組，集裝于一個(gè)管內(nèi)，三組并聯(lián)連接，膜總有效面積315。結(jié)束語(yǔ)：當(dāng)然，超濾在污水處理中還有很多方面的應(yīng)用，如紡織工業(yè)廢水的處理、制革工業(yè)廢水的處理、重金屬工業(yè)廢水的處理等，應(yīng)用非常的廣泛，在污水處理中發(fā)揮了重要的作用，隨著水資源

16、的日益枯竭，膜處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，人類必將找到更加高效的方法，使得水資源“源遠(yuǎn)流長(zhǎng)”。參 考 文 獻(xiàn)1 華耀祖.圖書館目錄M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003：3293672 李書申，吳開(kāi)芳，李鎖定等.印鈔擦板廢液的處理與回用，資源、發(fā)展與環(huán)境保護(hù).第三屆海峽兩岸環(huán)境保護(hù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1995：1071103 吳光，邱廣明，陳翠仙，甘一平，劉雪春.膜法城市污水深度處理中水回用中間試驗(yàn)研究.全國(guó)第四屆膜及膜過(guò)程學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文集.南京：2002：7547624 陳楊輝，陳文霞，王敏.超濾技術(shù)在江蘇油田含油污水處理中的應(yīng)用J .20095 許亮，于揚(yáng)，張東國(guó).超濾技術(shù)在生

17、活污水回用處理中的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用J .20095 楊琦，尚海濤，席宏波，王洪臣，甘一平.超濾反滲透處理城市二級(jí)生活污水處理廠出水中試研究.20056 尹賜禹，張洪良.超濾法處理油田含油污水的試驗(yàn)研究.石油機(jī)械，20037 王靜，張雨生.超濾膜和微濾膜在污（廢）水處理中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì).工業(yè)水處理，2001，218 趙玉華，安鼎年.超濾技術(shù)用于城市污水深度處理的實(shí)驗(yàn)研究.沈陽(yáng)建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，129 Cheryan M. Ultrafiltraion and Microfiltration Handbook,Technomic,Lancaster,PA,199810 Fedele U. Industrial Experience of treatment of textile effluents by membran