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超滤膜技术在21世纪水处理领域的应用前景
发布时间:2019-04-04 11:18
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在20世纪的最后10年,世界各地的水处理设施的所有者开始发生变化。 (饮用水)供水已逐步从大规模的政府控制运营转变为私营,多国参与的业务,并被视为本世纪的下一个商机。因此,需要新的水处理技术和降低的水处理成本。这种需求将不可避免地导致膜技术的兴起。自20世纪60年代以来,膜技术起源于海水淡化的反渗透膜。后膜技术发展非常迅速,并且在越来越多的领域中得到广泛应用。在脱盐和反渗透之后,已经开发了一系列更宽松的渗透膜,从纳米过滤(疏松反渗透)到超滤(去除细菌和病毒)到微滤(去除悬浮固体)。任何应用都有自己独特的,特别设计的膜来满足。在早期,大多数膜过滤采用交叉流过滤的形式,即液体与膜表面在水平方向上流动。这种过滤形式可以防止形成“膜垢”,但实际上只能过滤掉一小部分液体。因此,这种过滤形式导致非常高的能量消耗,这阻碍了膜应用于大规模水处理设施。

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在水处理方面,特别是在大型水处理设施中,能耗已成为一个非常重要的指标。如果膜技术成为大型水处理设施的主要技术之一,它肯定会降低能耗。因此,许多膜制造商已开始开发低能量膜过滤系统,即所谓的死端过滤或半死过滤。

该系统的工作方式类似于咖啡过滤器,其中固体悬浮固体沉积在膜的表面上。这部分固体通常被称为“污垢”。如果水中仅含有固体悬浮液,则会出现“污垢”。为了确保膜的水产量保持不变,膜过滤压力不可避免地增加,因此在操作一段时间后需要在与过滤相反的方向上清洗膜,因此有时我们也称为“半死结束过滤“。沉积在膜表面上的固体被洗掉,并且膜恢复其原始设计。虽然反洗可以去除系统中的大部分膜污染,但有时彻底清洁膜仍然更有效。因为许多物质粘附在膜的表面上,所以它们不能仅通过机械力去除。这部分材料通常是有机或微生物有机物质,经过长时间的操作后会堵塞膜的孔隙。膜的堵塞问题应该被称为“污垢”,这是在操作过程中不希望的情况。塞子可以溶解(对于一些小分子的有机物质),如果它对膜表面的附着力不是很强,则会穿过膜;或者膜被困住,对于一些微生物有机体,当它们粘附在膜表面时,它们将进一步繁殖。这种膜污染主要通过化学清洗除去,并且也是可逆污染。膜污染的真正问题是无法消除的不可逆污染。2半死端超滤技术

近年来半死区过滤技术的发展是基于8英寸半死滤膜超滤膜模块开发的xigatm的核心技术。 xigatm的核心技术使用8英寸压力容器,这是反渗透的标准设计。在每个压力容器中,可以放置多个膜组件。每个膜组件长1.5米,毛细管膜,膜丝内径0.8或1.5毫米,每个膜组的膜面积为22或35平方米。膜过滤过程分为三个步骤:过滤,反洗和化学强化反洗。

成功应用半死区过滤技术的关键是合理设计过滤,反洗和化学强化反洗三个过程,使最终用户获得最低的运营成本。因此,不必始终保持每单位膜面积的排水率尽可能大。因为反吹不需要添加任何化学品并且在短时间内(通常20至60秒)进行,所以反洗的成本远低于化学强化的反洗。我们认为反洗是从膜表面除去污垢的首选方法。

为了更清楚地解释这个问题,下图显示了系统运行期间膜的压力变化。在该图中,a区段表示过滤过程,b区段表示反洗过程,c short表示化学增强的反洗过程(ceb)。

在此过程中,保证特定水质的关键指标是膜通量和膜过滤压力。因此,如果反洗和化学强化反洗的频率降低,则膜的通量将受到影响。同时,它将增加系统的投资。另一种方法是通过定量给料或化学预处理来改善进水的质量。这也增加了投资和运营费用,因此通常根据实际情况在两种方法之间进行折衷。

对于b工艺,膜过滤压降取决于膜表面上的氧化皮层的厚度和反洗期间的机械压力。反洗应尽可能充分,以确保充分去除反洗污垢,这是延迟化学强化反洗频率的有效方法。此外,在反冲洗机械压力(例如反洗水流量)和改变水垢厚度(添加预处理)这两个过程之间存在权衡。

超滤膜技术在21世纪水处理领域的应用前景

过程c,化学增强的反洗(ceb),仅在过滤后的过滤压降达到预定值后,或在预定次数的较长反洗后达到预定值。所用的化学清洁剂是常规化学品的混合物,包括次氯酸钠,过氧化氢,次氯酸等,它们可以很容易地处理掉。 东森平台

虽然超滤可以有很多应用,但大规模的水处理通常主要集中在以下几个方面。

(饮用水供应终端

(地表水处理

(海水处理

(重复使用流体

3.1饮用水处理

随着饮用水质量变得更加严格,水处理公司正在投入越来越多的努力来控制供水网络中存在的微生物的数量。为此,一种方法是进行昂贵且频繁的水质测试,或者为供水终端处的细菌和病毒的进入提供屏障。使用uf系统,构建这样的屏障非常方便。超滤膜可以达到6 log的细菌去除率和4 log的病毒清除率,因此水厂和用水者不必担心细菌和病毒。由于饮用水本身的质量非常高(浊度和悬浮固体非常低),此时的膜系统可以使用高达每平方米135升的膜通量。同时,进水条件较高,因此反冲频率和化学强化反冲洗频率可以很低,产水量可达99%。如有必要,可以设置二级超滤系统以进一步重复使用第一级反冲洗水。

3.2地表水处理

东森游戏平台 该uf系统用于大量地表水处理应用,处理后的水用于灌溉或作为反渗透水用于制备工业用水。

在荷兰,有越来越多的此类工厂。该技术提供了一种使用工业用水的新方法,即不必购买越来越昂贵的饮用水,而是在地表水附近使用。

3.3海水淡化

中东是水资源短缺最严重的地方。为了解决这个问题,最早的人通常使用蒸馏技术。从19世纪60年代开始,膜技术被用于解决这些国家的水资源短缺问题。然而,许多反渗透脱盐系统面临严重的膜污染问题。反渗透系统的主要预处理方法不能提供可靠的水质。因此,大多数海水淡化厂的工作远远低于其设计的水输出,甚至一些工厂的产量也不到原设计的30%。

对小型海水淡化厂的研究清楚地表明,超滤系统可以很有信心地控制海水质量,并为反渗透系统提供高质量的水。长期试验还表明,超滤系统的出水sdi值可以控制在2以下。这些试验在超滤系统之前不需要任何预处理,适用于各种海水质量。

3.4废水回用

西方国家在废水处理方面投入了大量精力,将其通过排水网络排放到地表水源是非常不合理的。由于其价格优势,超滤再次为废水再利用提供了有吸引力的解决方案。

事实上,城市污水处理厂和工厂排放的废水是工业用水甚至饮用水的非常好的水资源。这在技术上是可以实现的,但西方用户很难相信这种做法。这不是一个技术问题,而是一个心理问题。然而,目前在纳米比亚的温得和克,已经建造了一个850吨/小时的水厂,利用膜技术将污水处理厂的污水作为饮用水再利用。

4.总之

半死端超滤是一种不必怀疑的技术。它有广泛的应用,有些用于小型项目,但是其他的,如我们上面提到的那些,很大甚至非常大。如果世界仍在以目前的速度发展,这项技术与人类必须面对的问题有关。可饮用的水资源是每个人生活的重要组成部分。开发一种维持饮用水资源的技术是维持人类生命的唯一途径,也是确保下个世纪水不像石油的唯一途径。


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