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全膜法中水回用系統

簡介：
膜分離技術是一種以分離膜為核心，進行分離、濃縮和提純物質的一門新興技術。該技術是一種使用半透膜的分離方法，由于膜分離操作一般在常溫下進行，被分離物質能保持原來的性質，能保持食品原有的色、香、味、營養和口感，能保持功效成分的活性。其選擇性強，操作過程簡單，適用范圍廣，能耗低，所以可廣泛應用于食品的生產中^[2] 。膜分離是在20世紀初出現，20世紀60年代后迅速崛起的一門分離新技術。膜分離技術由于兼有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、節能、環保、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，因此，已廣泛應用于食品、醫藥、生物、環保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領域，產生了巨大的經濟效益和社會效益，已成為當今分離科學中最重要的手段之一。
技術特點：
膜分離技術的特點膜分離過程是一個高效、環保的分離過程，是多學科交叉的高新技術，在物理、化學和生物性質上呈現出各種各樣的特性，具有較多的優勢。膜是具有選擇性分離功能的材料，利用膜的選擇性分離實現料液的不同組分的分離、純化、濃縮的過程稱作膜分離。它與傳統過濾的不同在于，膜可以在分子范圍內進行分離，并且這過程是一種物理過程，不需發生相的變化和添加助劑。
膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同（或稱為截留分子量），可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，根據材料的不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是陶瓷膜和金屬膜，其過濾精度較低，選擇性較小。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。
微濾（MF）又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質分為有機和無機兩大類，有機聚合物有醋酸纖維素、聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。
對于微濾而言，膜的截留特性是以膜的孔徑來表征，通?？讖椒秶?.1～1微米，故微濾膜能對大直徑的菌體、懸浮固體等進行分離?？勺鳛橐话懔弦旱某吻?、保安過濾、空氣除菌。
超濾（UF）
是介于微濾和納濾之間的一種膜過程，膜孔徑在0.05um至1nm之間。超濾是一種能夠將溶液進行凈化、分離、濃縮的膜分離技術，超濾過程通?？梢岳斫獬膳c膜孔徑大小相關的篩分過程。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，當水流過膜表面時，只允許水及比膜孔徑小的小分子物質通過，達到溶液的凈化、分離、濃縮的目的。
對于超濾而言，膜的截留特性是以對標準有機物的截留分子量來表征，通常截留分子量范圍在1000～300000，故超濾膜能對大分子有機物（如蛋白質、細菌）、膠體、懸浮固體等進行分離，廣泛應用于料液的澄清、大分子有機物的分離純化、除熱源。
納濾（NF）
是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術， 其截留分子量在80～1000的范圍內，孔徑為幾納米，因此稱納濾?；诩{濾分離技術的優越特性，其在制藥、生物化工、 食品工業等諸多領域顯示出廣闊的應用前景。
對于納濾而言，膜的截留特性是以對標準NaCl、MgSO4、CaCl2溶液的截留率來表征，通常截留率范圍在60～90%，相應截留分子量范圍在100～1000，故納濾膜能對小分子有機物等與水、無機鹽進行分離，實現脫鹽與濃縮的同時進行。
反滲透（RO）
是利用反滲透膜只能透過溶劑（通常是水）而截留離子物質或小分子物質的選擇透過性，以膜兩側靜壓為推動力，而實現的對液體混合物分離的膜過程。反滲透是膜分離技術的一個重要組成部分，因具有產水水質高、運行成本低、無污染、操作方便運行可靠等諸多優點 ，而成為海水和苦咸水淡化，以及純水制備的最節能、最簡便的技術.已廣泛應用于醫藥、電子、化工、食品、海水淡化等諸多行業。反滲透技術已成為現代工業中首選的水處理技術。
反滲透的截留對象是所有的離子，僅讓水透過膜，對NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機物、細菌、膠體粒子、發熱物質，也即能截留所有的離子，在生產純凈水、軟化水、無離子水、產品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經應用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。
膜分離技術在水處理中的應用
膜分離技術在城市污水深度處理中的應用
城市污水深度處理和回用開始于20世紀60年代。城市污水具有量大、集中、水質較為穩定的特點，是一種潛在的水資源。城市污水深度處理通常以污水處理廠的二級或三級排放液為水源，用反滲透(RO)對它進行最后的脫鹽，脫COD、BOD以及微量有機物和重金屬離子的脫除，出水水質可達到飲用水標準。但由于某些主觀原因，大多不直接用作飲用水。國外常將其注入地下蓄水層或淡水水庫進行自然凈化(通常需存放兩年)，也有用作工業冷卻水，鍋爐用水等非飲用目的。城市缺水制約著經濟的發展，把城市的二級出水進行處理后再生回用是解決水源短缺的一條途徑。二級排放液在進RO裝置前需進行預處理，以使進水水質符合RO裝置的使用要求。預處理的好壞是RO技術應用成敗的關鍵。RO前采用MF或UF預處理的深度水處理過程已成為非直接飲用水回用工程中城市廢水處理的工業標準，國內外都在積極地采用膜技術大規模地把城市污水開發為新的水資源。我國采用“微絮凝纖維過濾+膜濾”對洗浴廢水進行了研究，試驗表明，此工藝具有出水穩定、占地面積小的特點。天津經濟技術開發區污水處理廠引進挪威SBR序批式活性污泥法先進工藝，每天可提供10萬噸二級生化處理出水作為水源，使污水深度處理后回用成為可能。我國的城市污水再生回用并不普及，膜技術在深度處理的應用相對也很少，今后我們還需在污水的再生回用和深度處理技術上進行研究。
膜分離技術在工業污水處理中的應用
由于工業的發展，大量工業廢水排入水體，這些工業廢水，面廣量大、危害深，大多含有不同濃度的化學物質，其中有些具有較高的經濟價值，而有些則具有毒性，對人類環境有害。為保護環境不受污染，并回收有用物質，在工業廢水排放之前必須進行凈化處理，膜分離技術既能對工業廢水進行有效的凈化，又能回用其中的有用物質，同時還可節省能源。膜技術在處理電鍍廢水、造紙廢水、重金屬廢水、含油廢水和印染廢水這五大類主要工業廢水中都得到了廣泛的應用。
膜分離技術在飲用水處理中的應用
隨著人們生活水平的提高，對飲用水的水質要求也越來越高，加上傳統工藝中的某些弊端，如加氯殺菌會使氯與水中的某些有機物反應生成新的危害巨大的三致(致癌、致突變、致畸變)化合物。膜技術用于飲用水處理是一個重大突破。水的凈化與純化是從水中去除懸浮物、細菌、病毒、無機物、農藥、有機物和溶解氣體等，在這方面，膜分離技術發揮了其獨特的作用。膜分離中的微濾、超濾和納濾所組成的水處理方法，對去除水中的微米級的顆粒優于常規水處理技術中的過濾能力，而且還具有去除過濾所不具備的納米級微粒的能力，可有效去除水中的懸浮物、細菌、病毒、無機物、農藥、有機物和溶解氣體等雜質。符合飲用水水質不提高的要求。
膜分離技術在海水淡化中的應用
我國是水資源大國，同時也是水資源貧國。海水作為水資源的重要組成部分，有效利用是解決我國水資源危機的重要措施之一。用于海水淡化的膜技術主要有反滲透、電滲透(ED)和膜蒸餾(MD)等。2002年，萬噸級反滲透海水淡化及其組器技術產業化示范工程被列入國家高技術產業發展計劃項目。海水淡化用發滲透膜的脫鹽率高達99.6%.反滲透技術的出現和發展大大降低了海水淡化的成本，反滲透已成為海水淡化制取飲用水最經濟的手段。電滲析技術可直接將海水淡化為飲用水，但其過程對不帶電荷的物質，如有機物、膠體、細菌、懸浮物等無脫除能力，并且能耗高，水回收率低。所以，由于反滲透海水淡化技術的出現，電滲析法海水淡化的比例正在逐漸降低。膜蒸餾技術具有很高的脫鹽率，可達到99.7%以上，被用于小型海水淡化，對離子、膠體、大分子等不揮發組分和無法擴散透過膜的組分的截留可到100%，并且具有設備簡單，操作容易，膜使用壽命長，能耗低等優點。
膜分離技術在苦咸水脫鹽中的應用
我國西部省區嚴重缺水問題在中國這個缺水國家尤為突出，苦咸水淡化是解決我國西部省區缺水的一個有效途徑。用于苦咸水淡化的膜技術主要有：電滲析技術、反滲透技術、納濾技術。我國西部油田幾乎都用電滲析法制取生活飲用水。電滲析不能去除水中的有機物和細菌，設備運行能耗大，這使其在苦咸水淡化工程的應用受到限制?？嘞趟部捎靡患壏礉B透裝置脫鹽制得飲用水。反滲透系統淡化苦咸水，其出水水質優于我國飲用水衛生標準。對含高氟、低礦化度苦咸水通過反滲透淡化，出水水質可達到我國飲用水衛生標準。反滲透法比電析法生產成本低，無污染，是苦咸水淡化最經濟的方法。納濾是一種低壓反滲透技術，在較低的壓力下具有較高的脫鹽性能。對特定溶質，尤其是苦咸水的表征離子，具有很好的脫鹽效果。對苦咸水較多的西部省區，納濾將是制取優質飲用水的有效途徑。