被誉为21世纪最有发展前途的水处理新技术

  北极星水处理网讯:近年来,随着我国经济的快速发展、人口的增加以及人们生活水平的提高,工农业及生活用水量不断增加,与之相伴的污水排放量也与日俱增,由水污染和水资源短缺引发的水资源危机日益严重,已严重制约我国社会和经济的可持续发展。开展污水处理和水再生利用是解决水资源危机的有效对策之一。膜分离技术由于具有高效稳定、过程简单、易于控制等特点,在水处理中的应用受到广泛关注。其与生物反应器有机结合形成的膜生物反应器(membranebioreactor,MBR)技术,由于具有出水水质优良稳定、装置占地面积小、剩余污泥产量低等优点,被誉为21世纪最有发展前途的水处理新技术,在全球范围受到广泛关注。

  MBR的研究始于20世纪60年代后期的美国。40多年来,在众多科研人员和工程技术人员持续不懈的努力下,MBR无论是在基础研究还是工程应用方面都取得了长足进步,越来越广泛地应用于各类污水处理与回用领域。我国有关MBR的研究始于20世纪90年代后期,与国外研究相比,虽然起步较晚,但得到了十分迅速的发展和推广应用。截至2011年底,据不完全统计,我国的MBR总处理能力已超过200万吨/日,成为世界上MBR研究和推广应用最为活跃的国家之一。

  膜分离是指以具有选择透过功能的薄膜为分离介质,通过在膜两侧施加一种或多种推动力,使原料中的某些组分选择性地优先透过膜,从而达到混合物分离和产物提取、纯化、浓缩等的目的。原料中的溶质透过膜的现象一般叫做渗析;溶剂透过膜的现象叫做渗透。

  膜分离过程有多种,不同的分离过程所采用的膜及施加的推动力也不同。根据推动力的不同,膜分离过程主要有下列几种:

  

  (1)基于压力差:如微滤(microfiltration,MF)、超滤(ultrafiltration,UF)、纳滤(nanofiltration,NF)与反渗透(reverseosmosis,RO)。当在膜两侧施加一定的压力差时,混合液中的一部分溶剂及小于膜孔径的组分透过膜,而微粒、大分子、盐等被截留下来,从而达到分离的目的。这四种膜分离过程的主要区别在于被分离物质的大小和所采用膜的结构和性能不同。微滤的分离范围为0.05~10mm,压力差为0.015~0.1MPa;超滤的分离范围为0.001~0.05mm,压力差为0.1~1MPa;反渗透常用于截留溶液中的盐或其它小分子物质,压力差与溶液中的溶质浓度有关,一般在2~10MPa;纳滤介于反渗透和超滤之间,脱盐率及操作压力通常比反渗透低,一般用于分离溶液中相对分子质量为几百至几千的物质。

  (2)基于浓度差:如扩散渗析(dialysis),是指利用离子交换膜将浓度不同的进料液和接受液隔开,在浓度差的推动力作用下,环亚娱乐平台。溶质从浓度高的一侧透过膜向浓度低的一侧扩散,当膜两侧的浓度达到平衡时,渗析过程停止进行。扩散渗析主要于工业废水酸、碱回收,回收率可达70-90%,但不能将它们浓缩。

  (3)基于电位差:如电渗析(electrodialysis,ED),是指在直流电场的作用下,利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性(即阳膜只允许阳离子通过,阴膜只允许阴离子通过),使溶液中的溶质与水分离的一种膜分离过程。电渗析主要用于脱盐,如苦咸水淡化、纯净水制备等,还可以利用电极反应,用于工业废水酸碱和金属的回收。

  (4)基于渗透压:如正渗透(forwardosmosis,FO),利用比盐水渗透压更高的溶液作为驱动液,使水自发地从盐水侧透过半渗透膜达到驱动液侧,结合易于循环使用的驱动液,可用于海水脱盐。由于FO膜对水中的无机、有机物质均有良好的截留效果,正渗透还可用于污/废水净化。此外,由于在正渗透过程中不使用外加压力,因此可有效降低膜污染。

  (3)一般不需要投加其它物质,不带入二次污染物质,不改变分离物质的性质,并节省原材料和化学药品;

  因此,膜分离技术除广泛用于海水和苦咸水淡化、纯水生产外,在饮用水净化、城市污水处理与利用以及各种工业废水处理与回收利用等领域的应用也得到广泛关注。

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