第6章-膜法水处理PPT文件格式下载.ppt

1、90年代，渗透蒸发；超低压反渗透膜得以研制成功。膜分离技术特点使其受到广泛重视，发展迅速。21世纪将是膜技术全面发展的阶段，对工业技术的改造将起到深远世纪将是膜技术全面发展的阶段，对工业技术的改造将起到深远的影响。的影响。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.1 1.1 膜技术发展简史膜技术发展简史饮用水饮用水工业用水工业用水工业废水工业废水市政污水市政污水1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.2 1.2 水处理领域的膜分离技术水处理领域的膜分离技术1 1、膜与膜过程、膜与膜过程 膜是分离两相和选择性传递物质的屏障，是具有选择性分离功能的材料。膜分离是利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、

2、浓缩的过程。1.3 1.3 膜的定义膜的定义膜中间相相相原料透过物传质推动力膜中分布有微细孔穴，不同孔穴有选择渗透性（筛分效应）。膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附、排斥产生选择渗透性。膜分离物在膜中的溶解、扩散作用产生选择渗透性。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.4 1.4 膜材料能够选择透过的原因膜材料能够选择透过的原因膜分离过程能耗比较低。适合热敏性物质分离。分离装置简单、操作方便。分离系数大、应有范围广。工艺适应性强。便于回收。没有二次污染。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.5 1.5 膜分离的特点膜分离的特点按结构：致密膜、多孔膜、纤维质膜。按膜组建外形：卷式膜、中空纤维膜、板式膜、管

3、式膜。按被分离物质性质：气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜。按膜材质不同：有机膜、无机膜。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.6 1.6 膜及膜分离过程的分类膜及膜分离过程的分类1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.7 1.7 几种重要的膜分离过程几种重要的膜分离过程1.反渗透反渗透 对溶液施加超过渗透压的压强，使溶对溶液施加超过渗透压的压强，使溶剂分子通过半透膜而与溶液分离。剂分子通过半透膜而与溶液分离。2.超滤超滤 用孔径为用孔径为10-210-3mm的膜在压差下过滤的膜在压差下过滤溶液，使大分子或细微粒与溶液分离。溶液，使大分子或细微粒与溶液分离。3.微滤微滤 与超滤

4、相似，但孔径更大，大致为与超滤相似，但孔径更大，大致为0.110um。4.电渗析电渗析 以电位差为推动力，利用离子交换膜以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质。的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质。5.渗透气化渗透气化 溶液与某种特殊的膜接触后，各组溶液与某种特殊的膜接触后，各组分在通过膜的同时发生气化，且各组分的透过速率分在通过膜的同时发生气化，且各组分的透过速率不同。不同。6.气体渗透气体渗透 利用混合气体中各组分通过膜的速利用混合气体中各组分通过膜的速率不同而使组分分离。率不同而使组分分离。7.渗析渗析 在浓度梯度作用下，溶质通过膜进入另在浓度梯度作用下

5、，溶质通过膜进入另一侧的溶液，从而与原溶液分离。一侧的溶液，从而与原溶液分离。8.纳滤纳滤 介于超滤和反渗透之间的操作，与反渗透介于超滤和反渗透之间的操作，与反渗透类似。类似。1.7 1.7 几种重要的膜分离过程几种重要的膜分离过程脂类非蛋白氮乳清蛋白酪蛋白灰分（二价离子）乳糖 非蛋白氮灰分（单价离子）BODCOD水 例：乳品分离图谱膜分离过程膜分离过程有有机机材材料料纤维素类纤维素类二醋酸纤维素二醋酸纤维素/三醋酸纤维素三醋酸纤维素/醋酸丙酸纤维素醋酸丙酸纤维素/硝酸纤维素硝酸纤维素聚酰胺类聚酰胺类尼龙尼龙6666，芳香聚酰胺，芳香聚酰胺酰肼等，芳香聚酰胺，芳香聚酰胺酰肼等芳香杂环类芳香杂环

6、类聚哌嗪酰胺，聚酰亚胺，聚苯并咪唑，聚苯并咪唑酮等聚哌嗪酰胺，聚酰亚胺，聚苯并咪唑，聚苯并咪唑酮等聚砜类聚砜类聚砜，聚醚砜，磺化聚砜，磺化聚醚枫等聚砜，聚醚砜，磺化聚砜，磺化聚醚枫等聚烯烃类聚烯烃类聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚丙烯酸等聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚丙烯酸等硅橡胶类硅橡胶类聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷/聚三甲基硅烷丙炔聚三甲基硅烷丙炔/聚乙烯基三甲基硅烷聚乙烯基三甲基硅烷含氟聚合物含氟聚合物聚全氟磺酸，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯等聚全氟磺酸，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯等其他其他聚碳酸酷，聚电解质聚碳酸酷，聚电解质无无机机材材料料陶瓷陶瓷氧化铝，氧化硅，氧化锆等氧化铝，氧

7、化硅，氧化锆等玻璃玻璃硼酸盐玻璃硼酸盐玻璃金属金属铝、钯、银等铝、钯、银等2 2、膜材料及膜的制备、膜材料及膜的制备2.1 膜材料 无机膜相对于有机膜：1、耐高温：无机膜的使用温度可高于400，甚至可达800。2、化学稳定性好3、机械强度高：在较高压力下使用，膜组件及膜微孔不会产生变形和损坏；还可以高压反冲进行再生。4、抗微生物能力强：用于食品、生化领域有独特的优势。5、无机膜具有孔径分布范围较窄、分离效率。6、缺点：造价较高，装填面积较小，运行费用偏高2.1 膜材料无机膜粗孔膜50nm微孔膜 p反渗透与纳滤反渗透与纳滤1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z反渗透反渗透纳滤过程与

8、反渗透过程极为相近，纳滤膜能够拦截纳米数量级的分子。纳滤膜的表面分离层由聚电介质构成，对离子有静电相互作用，因此对无机盐也有一定的截留率。与反渗透相比，纳滤水透量大、操作压力低、成本低。可以用于脱除水溶液中的杂质和有机物，如印染水的脱色、饮用水的预处理等。反渗透与纳滤反渗透与纳滤1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z纳滤纳滤典型过程：典型过程：血液透析膜渗吸液溶剂渗出液原液溶质溶剂ABx1x2溶剂扩散物质渗透过程原理 渗析是一种扩散控制的，以浓度梯度为驱动力的膜分离方法。渗析与电渗析渗析与电渗析1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z渗析渗析溶液中的离子在电位差的推动

9、下，通过荷电膜而同其他不带电的组分分开。电渗析过程的基本原理：阳膜：带负电的阳离子传递膜阴膜：带正电的阴离子传递膜电渗析广泛地应用于苦盐水脱盐，是世界上某些地区生产淡水的主要方法。浓溶液稀溶液电极冲洗液原料液阳极阴极CACA电渗吸过程原理渗析与电渗析渗析与电渗析1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z电渗析电渗析 MBR是将膜分离技术膜分离技术和污水生物处理技术污水生物处理技术有机结合的一种新型高效的污水处理与资源化工艺。大量的微生物（活性污泥）在膜生物反应器内与基质（废水中的可降解有机物等）充分接触,通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖,同时使有机污染物降解。膜组件通

10、过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。膜生物反应器膜生物反应器（MBRMBR）1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程膜生物反应器技膜生物反应器技术起源于术起源于20世纪世纪60年代的年代的美国美国。1966年年,美国的美国的Dorr-Oliver公司公司首先将首先将MBR用于用于废水处理的研究。废水处理的研究。日本日本19851985年开始年开始的的“水综合再生水综合再生利用系统利用系统9090年代年代计划计划”把把MBRMBR的研的研究在污水处理对象究在污水处理对象与规模方面都大大与规模方面都大大推进了一步。推进了一步。1991年岑运华介年岑运华介绍了绍了MBR在

11、日本在日本的研究现状的研究现状,从此从此MBR在水处理方在水处理方面的应用逐渐在面的应用逐渐在我国我国开展了起开展了起来。来。膜生物反应器（膜生物反应器（MBRMBR）1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程超滤或微滤膜生物处理传统生物污水处理工艺和膜生物反应器处理工艺的比较传统生物污水处理工艺和膜生物反应器处理工艺的比较生化曝气池沉淀砂滤装置加氯或UV消毒z典型脱盐系统单元典型脱盐系统单元实验处理单元实验处理单元2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究后处理系统分配汽提、消毒能量回收系统浓液排放水源供水泵预处理系统高压泵z项目概况项目概况RO/EDIRO/EDI集

12、成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用用用用2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究 以北京市市政自来水为原水,要求供出水电阻率大于15 M.cm,使用点纯水电阻率为10 15M.cm,产水量为1m3/h。z工艺流程工艺流程z设备及技术参数设备及技术参数RO/EDIRO/EDI集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用用用用2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究z投

13、资费用投资费用RO/EDIRO/EDI集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用用用用2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究 纯水系统设备总价58.86万元；设计及安装调试费1万元；纯水管网费用18.54万元；机房装修、空调、配电费用3万元。总计费用约81.4万元万元。z运行费用运行费用 电费：电费按0.6元/度计算，系统的运行功率约为4.5kw,电费不超过2.7元/m3纯水。自来水费：制取1m3纯水约需1.5m3自来水，按5.4元/m3 计算，则每吨水自来水费为8.1元/m3。

14、本纯水系统产水成本为10.8元元/m3，远远低于市售纯水价格。z项目概况项目概况纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究 百草枯是国内广泛使用的一种低毒高效农药，其生产废水具有高氨氮、高COD 及高氯的特点。试验对经微滤膜预处理后的百草枯生产废水进行分离浓缩试验研究。z试验水质试验水质序号污染物进水水质1COD8400mg/L2氨氮38160mg/L3氯离子65782.6mg/L4PH7.15浊度0.3NTUz试验装置试验装置纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研

15、究、纳滤膜处理技术实验研究浓缩液隔膜泵流量计膜组件闸阀压力表透过液z试验条件试验条件纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究 试验采用膜组件为杭州海纳环保技术有限公司的小型UNIX1812N-75 纳滤膜，材质为聚酰胺，有效面积为0.37m2，测试压力为0.41MPa。z试验结果试验结果纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究 纳滤膜处理百草枯生产废水（经微滤膜处理后的透过液）的最佳运行工况为：操作压力为0.35MPa，pH 为79、COD 为8002500 mg/L、温度为2530。膜在最佳工况下运行，当进水氨氮质量浓度为2453 mg/L、COD为780 mg/L时，出水氨氮质量浓度为907mg/L、COD 为561 mg/L，纳滤膜对氨氮、COD 的截留率达到37%、72%。生活污水针对生活污水的推荐工艺流程针对生活