超濾膜,食品工業(yè)廢水處理設(shè)備,水處理設(shè)備
這些膜分離產(chǎn)品均是利用特殊制造的多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定顆粒大小的雜質(zhì)。在壓力驅(qū)動(dòng)下，尺寸較小的物質(zhì)可通過(guò)纖維壁上的微孔到達(dá)膜的另一側(cè)，而尺寸較大的物質(zhì)則不能透過(guò)纖維壁而被截留，從而達(dá)到篩分溶液中不同大小組分的目的。
其過(guò)濾的精度和濾膜本身的孔徑大小有關(guān)。通常習(xí)慣把孔徑較大的稱為微濾(microfiltration) ，而較小的稱為超濾(ultrafiltration) ，而“孔徑”更小則是鈉濾和反滲透。超濾是介于微濾和納濾之間的一種膜過(guò)程，平均孔徑在3～100 nm。超濾膜技術(shù)是一種能夠?qū)⑷芤哼M(jìn)行凈化、分離、濃縮的膜分離技術(shù)。其截留機(jī)理主要是篩分作用，但有時(shí)膜表面的化學(xué)特性(膜的靜電作用)也起著截留作用。以膜兩側(cè)的壓力差為驅(qū)動(dòng)力，以超濾膜為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，當(dāng)水流過(guò)膜表面時(shí)，只允許水及低分子量溶質(zhì)通過(guò)，從而達(dá)到溶液的凈化、分離、與濃縮的目的。
圖 1 顯示了水中各種雜質(zhì)的大小和去除它們所使用的分離方法。反滲透主要用來(lái)去除水中溶解的無(wú)機(jī)鹽;微濾一般能夠去除水中的細(xì)菌、灰塵，具有很好的除濁效果;而超濾則可以去除病毒、大分子物質(zhì)、膠體等。這些都是傳統(tǒng)的過(guò)濾(如砂濾、多介質(zhì)過(guò)濾等)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
這些膜分離的產(chǎn)品從功能上可以分為反滲透、超濾、微濾等;從形式上分為中空纖維、管式、卷式、平板式等;從材質(zhì)上分 PP、PE、PS、PVDF、Nylon、PAN 等多種;從操作方式上分為錯(cuò)流過(guò)濾和終端過(guò)濾兩種，或者分為內(nèi)壓式、外壓式等。這些膜產(chǎn)品能夠具備優(yōu)異的分離能力，是和它的結(jié)構(gòu)及材料密不可分的。圖 2 顯示了聚合物膜材料的結(jié)構(gòu)。
可見(jiàn)，各種形式的分離膜大都屬于非對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，即包括致密的皮層(真正起分離作用)和多孔的支撐層。這種結(jié)構(gòu)既保證了良好的分離效果，又提高了膜通量，降低運(yùn)行能耗，并抗污堵。這些因素使得分離膜產(chǎn)品最終能夠?qū)崿F(xiàn)大工業(yè)化的應(yīng)用。
本文重點(diǎn)介紹超濾在水處理中的應(yīng)用及前景。
1 飲用水處理
20 世紀(jì)末，由于水環(huán)境污染加劇，以及水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的水質(zhì)問(wèn)題，如賈第蟲(chóng)和隱孢子蟲(chóng)(兩蟲(chóng))問(wèn)題、水蚤及紅蟲(chóng)問(wèn)題、藻類污染加劇及臭味和藻毒素問(wèn)題、水的生物穩(wěn)定性問(wèn)題等。為此，世界各國(guó)都對(duì)飲用水制訂了更多的指標(biāo)項(xiàng)目(100 多項(xiàng))和更嚴(yán)格的水質(zhì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)衛(wèi)生部新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 5749—2006)將于 2012 年全面推行，檢測(cè)指標(biāo)由35項(xiàng)增至 106項(xiàng)， 但用常規(guī)處理 (第一代飲用水技術(shù))加臭氧—活性炭深度處理(第二代飲用水技術(shù))已不能滿足要求了，故超濾膜技術(shù)被引用，被稱之為第三代飲用水技術(shù)。
超濾一般能去除水中包括水蚤、藻類、原生動(dòng)物、細(xì)菌甚至病毒在內(nèi)的微生物，與第二代處理工藝結(jié)合能充分發(fā)揮各工藝的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水中的致病微生物、濁度、天然有機(jī)物、微量有機(jī)污染物、氨氮等都有較好的處理效果，從而滿足人們對(duì)水質(zhì)越來(lái)越高的要求。
2 廢水處理
據(jù)超濾膜各項(xiàng)特點(diǎn)，無(wú)論在生活污水還是在工業(yè)廢水中都得到廣泛應(yīng)用。這是因?yàn)樗哂腥缦碌膬?yōu)點(diǎn)：
(1) 對(duì)雜質(zhì)的去除效率高，產(chǎn)水水質(zhì)大大好于傳統(tǒng)方法;
(2)徹底消除或者大大減少化學(xué)藥劑的使用，避免二次污染;
(3)系統(tǒng)易于自動(dòng)化，可靠性高。運(yùn)行簡(jiǎn)易，設(shè)施只有開(kāi)啟，關(guān)閉兩檔;
(4)占地面積要求小;
(5) 與常規(guī)水處理系統(tǒng)費(fèi)用相當(dāng)生活污水經(jīng)過(guò)超濾使處理水質(zhì)變好從而進(jìn)行回用，而工業(yè)廢水中由于一般技術(shù)不能達(dá)標(biāo)，采用超濾技術(shù)能充分處理廢水。
2.1 生活污水處理
城市污水處理廠廢水，可采用膜生物反應(yīng)器(MBR)技術(shù)進(jìn)行處理，處理后的水質(zhì)較好，可用于中水回用，且反應(yīng)器占地面積小，設(shè)備投資低。
可廣泛應(yīng)用于小區(qū)中水回用。
2.2 含油廢水的處理
含油廢水存在的狀態(tài)分三種：浮油、分散油、乳化油。前兩種較容易處理，可采用機(jī)械分離、凝聚沉淀、 活性炭吸附等技術(shù)處理， 使油分降到很低。但乳化油含有表面活性劑和起同樣作用的有機(jī)物，油分以微米級(jí)大小的離子存在于水中，重力分離和粗�；ǘ急容^困難。超濾膜能達(dá)到目的，它使水和低分子有機(jī)物透過(guò)膜， 從而實(shí)現(xiàn)油水分離。 例如，油田含油廢水中通常油量為 100～1000 mg/L,超過(guò)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(<10 mg/L),故排放前必須進(jìn)行除油處理應(yīng)用中空纖維超濾技術(shù),在操作壓力為 0.1MPa,污水溫度 40℃時(shí),膜的透水速度可達(dá) 60～120 L/(m2·h),可將原油 200～1000 mg/L 的廢水處理后達(dá)到環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.3 食品工業(yè)廢水處理
食品工業(yè)中牛奶、飲料、淀粉、酵母、豆腐、肉類等加工過(guò)程中形成的廢水， 含有大量的蛋白質(zhì)、淀粉、酵母、乳糖及脂肪等，都有一定的回收價(jià)值，而這類廢水中的BOD和 COD又較高，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。用一般生化法較難處理，且無(wú)法回收其中有用的物質(zhì)，用超濾法可以實(shí)現(xiàn)回收利用又達(dá)到凈化廢水的目的。
如采用中空纖維和管式超濾裝置處理蟹加工廢水時(shí)，入口壓力采用 0.18 MP，出口壓力采用 0.12 MP，濃縮倍數(shù)可達(dá)十倍，20 L 廢水濃縮液經(jīng)離心干燥可獲得180 g 的干燥固體、含40%的蛋白質(zhì)和23%～45%的脂肪。