全膜法水处理技术
全膜法水处理技术
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第四章膜法水处理
膜分离法是利用选择性透过膜为分离介质．当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差)时，使溶剂(通常是水)与溶质或微粒分离的方法。一般包括电渗析、反渗透、超滤、扩散渗析等，其中的反渗透、超滤相当于过滤技术。
用选择性透过膜进行分离时，使溶质通过膜的方法称为渗析；而使溶剂通过膜的方法则称为渗透。
电渗析法是以电位差为推动力的膜分离法，用于从水溶液中脱除离子，主要用于苦咸水脱盐或海水淡化。其膜是导电膜，即阳离子交换膜和阴离子交换膜。
以压力差为推动力的膜分离法，根据溶质粒子的大小及膜的结构性质(超滤膜、纳滤膜、反渗透膜等)，又可分为超滤、
纳滤、反渗透等。反渗透法可用于溶剂的纯化和溶液浓缩。反渗透法大部分应用于水的纯化．主要是苦咸水脱盐或海水淡化。反渗透法的另一个重要应用为制备高纯水。
膜是分离技术的核心。膜材料的化学性能、结构对膜分离法起着决定性的作用；一般是高分子材料制成的膜，有纤维素膜、芳香聚酰胺类膜、杂环类膜、聚砜类膜、聚烯烃类膜和
含氟高分子膜等。
膜分离法的特点：① 不发生相变、常温进行、适用范围广(有机物、无机物等)、装置简单、易操作和易控制等。②膜法水处理具有适应性强、效率高、占地面积小、运行经济的特点。所以，国内外已把电渗析法、反渗透法或膜分离法与离子交换相结合的方法应用于锅炉水处理。
第一节电渗析
电渗析是膜分离技术的一种，它是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精制或纯化的目的。
电渗析的进展：对电渗析基本概念的研究始于20世纪初，采用动物皮、膀胱膜或人造纤维、羊皮纸等进行实验室研究，但无工业应用价值；随着合成树脂的发展，1950年，朱达试制出具有高选择性的阴、阳离子交换膜后，才奠定了电渗析技术的实用基础；1954年美、英等国将电渗析首先用于生产实践中，淡化苦咸水、制备工业用水和饮用水。此后，电渗析技术逐步引入中东和北非。1959年起，前苏联也开始研究和推广应用。日本主要利用电渗析法浓缩制盐，1969年日本国内食盐有30％是用离于交换膜电渗析法生产的，1970年才将电渗析技术用于苦咸水淡化。
一、电渗析基本原理及过程
1. 渗析过程
（1）渗析的原理
渗析是最早被发现和研究的一种膜分离过程，它是一种自然发生的物理现象。当两种不同浓度的盐水用一张渗析膜（半透膜或离子交换膜)隔开时，浓盐水中的电解质离子就会穿过膜扩散到稀盐水中去，这种过程称为渗析过程，亦称扩散渗析。渗析过程的推动力是浓度梯度，因此又称浓差渗析。
图4-1渗析过程示意图图4-2 浓差渗析回收酸
渗析过程是缓慢进行的，随着盐分浓度梯度的降低．盐的扩散也逐渐减少，直到膜两边浓度相同，建立了平衡，盐分的迁移也就完全停止。
（2）渗析的应用
①血液透析
②从酸碱废液中回收酸碱。
浓差渗析回收酸见图4-2。料液中由于H2SO4 和FeSO4 的浓度高，其中Fe2+、H+、SO42-均有向渗析液H2O中扩散的趋势，由于使用阴离子交换膜作渗析膜，因此理论上阴膜只允许SO42- 透过膜进入渗析液，而H+ 离子由于水合离
子半径小，迁移速度快，故也能透过膜迁移到渗析液中。H+和1/2SO42-等摩尔透过膜，以保持溶液的电中性。但是Fe2+ 离子则不透过阴膜。经过一段时间的渗析后，料液中的
H2SO4 即进入渗析液中，实现了FeSO4和H2SO4的分离，即可实现回收废硫酸的目的。
2. 电渗析过程
电渗析过程是电解和渗析扩散过程的组合。电渗析制取淡水的基本过程：利用离子交换膜的选择透过性，即阳膜理论上只允许阳离子通过，阴膜理论上只允许阴离子通过，在外加直流电场作用下，阴、阳离子分别往阳极和阴极移动，它们最终会于离子交换膜，如果膜的固定电荷与离子的电荷相反，则离子可以通过，如果它们的电荷是相同的．则离子被排斥，从而可以制得淡水。电渗析运行时可能发生的过程见图4-3。
图4-3 电渗析运行时可能发生的过程
(1) 反离子迁移
离子交换膜具有选择透过性。反离子迁移是电渗析运行时发生的主要过程，也就是电渗析的除盐过程，反离子迁移效应大于0.9。
(2) 同名离子迁移
与膜上固定基团所带电荷相同的离子穿过膜的现象。即浓水中阳离子穿过阴膜，阴离子穿过阳膜，进入淡室的过程，就
是同名离子迁移。
这是由于离子交换膜的选择透过性不可能达到100％。当膜的选择性固定后，随着浓室盐浓度增加，这种同名离子迁移影响加大。
(3) 电解质浓差扩散
由于膜两侧溶液浓度不同，在浓度差作用下，电解质由浓室向淡室扩散，扩散速度随浓度差的增高而增大。
(4) 水的渗透
在电渗析过程中，由于淡室水浓度低，基于渗透压的作用，会使淡室的水向浓室渗透。
浓度差愈大，水的渗透量也愈大，这一过程会使淡水产量降低。
(5) 水的电渗透
反离子和同名离子，实际上都是以水合离子形式存在，在迁移过程中携带一定数量的水分子迁移，这就是水的电渗透。随着溶液浓度的降低，水的电渗透量急骤增加。
(6) 水的压渗
当浓室和淡室存在着压力差时，溶液由压力大的一例向压力小的一侧渗漏，称为水的压渗，因此操作时应保持两侧压力基本平衡。
(7) 水的电离
电渗析运行时，由于电流密度相液体流速不匹配，电解
质离子未能及时地补充到膜的表面，而造成淡室水的电离生成H+和0H-离子，它们可以穿过阳膜和阴膜。
对电渗析各过程的评价
电渗析器在运行时，同时发生着多种复杂过程：
反离子迁移是电渗析除盐的主要过程,其它都是次要过程。这些次要过程会影响和干扰电渗析的主要过程：
– 同名离于迁移和电解质浓差扩散与主过程相反，会影响除盐效果；
– 水的渗透、电渗透和压渗会影响淡室产水量，也会影响浓缩效果；
– 水的电离会使耗电量增加，导致浓室极化结垢，从而影响电渗析的正常远行。
因此必须选择优质离子交换膜和最佳的电渗析操作条件，以便消除或改善这些次要过程的影响。
3. 电渗析法脱盐的基本原理
把阳离子交换膜和阴离子交换膜交替排列于正负两个电极
之间，并用特制的隔板将其隔开，组成脱盐(淡化)和浓缩两个系统。
当向隔室通入盐水后，在直流电场作用下，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，但由于离子交换膜的选择透过性，而使淡室中的盐水淡化，浓室中盐水被浓缩，实现脱盐目的。电渗析法原理示意图
电渗析上两极的反应——以NaCl溶液为例
在阳极上：2Cl- - 2e → Cl2↑
H2O → H+ + OH-
4OH- - 4e → O2 + 2H2O 产生的氯气又有一部分溶于水中：
Cl2 + H2O → HCl + HClO
HClO →HCl + [O]
阳极反应有氧气和氯气产生，氯气溶于水又产生HCl及初生态氧[O]，阳极呈酸性反应，应当注意阳极的氧化和腐蚀问题。
在阴极上：H2O --→ H+ + OH-
H+ + 2e --→ 2H2↑
Na+ + OH- --→ NaOH
在阴极室由于H+离子的减少，放出氢气，极水呈碱性反应，当极水中含有Ca2+、Mg2+和CO32-等离子时，会生成CaCO3和Mg(OH)2等沉淀物，在阴极上形成结垢。
在极室中应注意及时排除电极反应产物，以保证电渗析过程的安全运行，考虑到阴膜容易损坏，并为了防止Cl-离子透过阴膜进入阳极室，所以在阳极附近一般不用阴膜，而改用阳膜或惰性多孔保护膜。
4. 电渗析技术的特点
(1) 能量消耗低。
电渗析除盐过程中，只是用电能来迁移水中的盐分，而大量的水不发生相的变化，其耗电量大致与水中的含盐量成正比，尤其是对含盐量为数千mg/L的苦咸水，其耗电量更低。
(2) 药剂耗量少．环境污染小
常规的离子交换处理水时，树脂失效后需用酸、碱进行再生，再生后生成大量酸、碱再生废液，水洗时还要排放大量酸、碱性废水。
电渗析法处理水时，仅酸洗时需要少量的酸。因此电渗析法是耗用药剂少，环境污染小的一种除盐手段。
(3) 对原水含盐量变化适应性强
电渗析除盐可按需要进行调节。产水量可按需要从每日几m3至上万m3变化。可根据设计一台电渗析器中的段数、级数或多台电渗析器的串联、并联或不同除盐方式(直流式、循环式或部分循环式)来适应。
(4) 操作简单，易于实现机械化、自动化
电渗析器一般是控制在恒定直流电压下运行，不需要通过频繁地调节流速、电流及电压来适应水质、温度的变化。因此，容易做到机械化、自动化操作。
(5) 设备紧凑耐用．预处理简单
电渗析器是用塑料隔板、离子交换膜及电极组装而成，其抗化学污染和抗腐蚀性能均良好，隔板相膜多层更加在一起，
运行时通电即可制得淡水，因此设备紧凑耐用。
由于电渗析中水流是在膜面平行流过，而不需透过膜，因此进水水质不像反渗透控制的那样严格，一般经砂滤即可，相对而言预处理比较简单。
(6) 水的利用率较高
电渗析器运行时，浓水和极水可以循环使用，与反渗透相比，水的利用率较高，可达到70％～80％，国外可高达90％。废弃的水量少，再利用和后处理都比较简单。
电渗析的缺点
电渗析只能除去水中的盐分．而对水中有机物不能去除，某些高价离子和有机物还会污染膜。电渗析运行过程中易发生浓差极化而产生结垢(用频繁倒极电渗析可以避免)，这些都是电渗析技术较难掌握而又必须重视的问题。
与反渗透相比，由于它的脱盐率较低，装置比较庞大且组装要求高，因此它的发展不如反渗透快。
二、电渗析器的结构及设备
电渗析器由交替排列的膜和隔板以及两端电极组装而成。在电渗析器中，一张阴膜、淡水隔板、阳膜、浓水隔板组成一个膜对，若干膜对组合成膜堆；一对电极之间的膜堆称为一级，淡水水流方向相同的膜堆称为段。
根据对水量和水质的要求，可采用一级一段、多级一段、一级多段和多级多段的不同组合方式。
电渗析器的主要部件和辅助设备
1. 离子交换膜
离子交换膜，又称离子选择透过性膜。它是由对离子具有选择透过性的高分子材料制成的薄膜。
按膜中的活性基团可分为：
阳离子交换膜(简称阳膜)：强酸性磺酸型阳膜，活性基团为-SO3H或-SO3Na等，其反离子为H+或Na+等；
阴离子交换膜(简称阴膜)：强碱性季铵型阴膜，活性基团为-N(CH3)3OH或-N(CH3)3Cl等，其反离子为OH-和Cl-等。
离子交换膜是一种高聚物电解质薄膜，当浸入电解质溶液后，其中的活性集团在溶剂的作用下发生离解：
产生的反离子进入水溶液，在膜上留下带有一定电荷的固定基团。由于磺酸基团和季铵基团具有亲水性，使膜在水中溶胀，膜体结构变松，从而形成细微、弯曲和贯通膜两面的通道，使通道中留下带有一定电荷的固定基团而形成内电场。在外电场作用下，由于内电场存在．离子交换膜只允许与其内电场电荷相反的离子通过，而与内电场电荷相同的离子不能通过。离子交换膜的这种选择透过性，是电渗析除盐的基础。
(3) 离子交换膜是电渗析器中的关键材料，故对离子交换膜的物理、化学和电化学性能有一定的要求：
① 具有较高的选择透过性
溶液的浓度增高时，离子交换膜的选择透过性下降。
阳离子交换膜对阳离子的选择性迁移数应大于0.9，对阴离子迁移数应小于0.1。
② 较好的化学稳定性
耐化学腐蚀、耐氧化、耐一定温度、耐辐射和抗水解的性能。
③ 离子的反扩散和渗水性较低
无论是同名离子迁移，还是浓差扩散及水的各种渗透过程，都不利于水的脱盐，或引起脱盐率下降。
④ 具有较高的机械强度
膜应光滑平整，无针孔，厚度均匀。在受到一定压力或拉力时，不会发生变形裂纹，具有较高的机械强度和韧性。
⑤ 具有较低的膜电阻
膜的电阻应小于溶液的电阻，否则由膜本身所引起的电压降增大不利于最佳电流条件，使电渗析效率下降。
可通过减少膜的厚度，提高膜的交换容量和降低膜的交联度来降低膜电阻。
膜的原料丰富、价格低廉、工艺简单。
膜的处理中的注意事项：
组装前对膜的处理：将膜放在操作溶液中浸泡24～48小时，使之与膜外溶液平衡，然后才裁减打孔。
膜的尺寸应比隔板周边小1mm，比隔板水孔大1mm。
停运后，应在电渗析器中充满溶液，防止膜发霉变质或干燥收缩变形甚至破裂。
2. 隔板
它置于阳膜、阴膜之间，起着分隔和支撑阳膜、阴膜的作用，并形成水流通道，构成浓、淡水室。隔板上有进出水孔、配水槽和集水槽、流水道。
隔板材料为聚氯乙烯、聚丙烯、合成橡胶等非导体材料，能耐酸碱腐蚀，尺寸稳定具有一定的弹性，以便于密封。
根据水流在隔板中的流动状况，分为有回路和无回路两类形式。
a.有回路隔板：依靠弯曲而细长的通道，达到以较小流量提高平均流速的效果，并且在膜面引起搅动，产生紊流现象。一般只有一个进水孔和一个出水孔。水流从一个进水孔经配水槽进入隔板，在流水道中来回流动，从另一出水孔流出，因此又称为折流式隔板。它多用于水量少而除盐要求较高的水处理中。
b.无回路隔板：使液体沿整个膜面流动，利用不同形式的隔网使液流产生紊流。水流是由一个或多个进水口经配布水槽直线地流过隔板，再由对应的出水口流山，又称直流式隔板。它多用于水量大而除盐要求不高的水处理场合。
3. 极区
向电渗析器输入直流电，并将浓淡水引入膜堆，以及送入和引出极水。极区由电极、导水板和极水室组成。
① 电极：电极放在膜堆两端，连接直流电源后，阳极与阴极间产生的电位差成为电渗析的推动力。
电极材料有钛涂钌、石墨、不锈钢等。[Cl-]＜100mg/L 时用1Cr18Ni9Ti；[Cl-] ＞100 mg/L时用钛涂钌电极或经过防腐处理过的细晶粒石墨电极。
电极应具备的条件：化学和电化学稳定性好；导电性好，电阻小；机械性能好，便于加工和装卸；价格便宜。
②导水板：引入和导出浓、淡水，也可作引入和导出极水用。
③极水室：由供极水流动的隔板构成，对极水室的要求是极水畅通，并能及时排去电极反应产生的气体和沉淀物，这也是电渗析过程进行的必要条件。
4. 压紧装置
用来夹极室、保护室极膜堆的装置，其作用是使电渗析器在运行时，不致于产生水的内漏和外漏现象。有钢板或槽钢组合板或铸铁压板两种。钢板或槽钢组合板用螺杆锁紧；铸铁压板也可用液压锁紧。
图4-4 电渗析器的内部结构
5. 电渗析器的辅助设备
(1) 电渗析器的直流电源
采用无级调压硅整流器或可控硅整流器，直流输出应有正、负极开关，或自动倒电极装置。整流器容量(输出电压和电流的额定值)是根据电渗析器所需操作参数选定，并要有一定裕度，一般直流输出电压和电流比正常工作时大两倍左右。
(2) 酸洗系统、水箱、水泵
酸洗系统包括酸箱、循环泵和管道，均应耐腐蚀。
(3) 监测仪表
应设置浓、谈、极水进出口的流量计和压力表；电流、电压表及电导仪、pH计等。有条件时，可安装在线检测仪
器自动测量、记录和控制、报警等系统。新型的频繁倒极电渗析器(EDR)，对水流和电流都安装了控制和保护系统，可以定时自动倒换电极极性，同时相应地切换浓、淡水的阀门，并在发生故障时发出信号，将其停运。
三、电渗析法水处理除盐工艺系统
电渗析法水处理除盐工艺系统可以分两种：
1.电渗析器本体的工艺系统
选择经济合理的电渗析工艺系统(即除盐方式)，是设计
电渗析除盐水处理工艺的一个重要部分。一般应根据原水水质、用水水量、用水水质要求等，通过技术经济比较后确定。
常用的除盐方式有直流式、循环式和部分循环式三种。（1）直流式除盐：原水流经一台或多台串联的电渗析器后，即能达到要求的水质。适用于产水量和原水浓度恒定的条件。
该法的优点是可连续制水、管道简单；缺点是定型设备的出水水质随原水含盐量而变。
（2）循环式除盐：
将原水在电渗析器和水箱中多次循环，以达到所需出水的水质。优点是不论原水浓度如何变化，都可以将原水处理到要求的任一水平，且流速大，除盐速度快，电渗析器体积小。其缺点是需设置循环水泵和水箱，只能间歇供水，电耗大。适用于制水量小，原水含盐量高，出水水质要求高的小型装置。
（3）部分循环式除盐:
是直流式和循环式除盐相结合的一种方式。在部分循环式除盐工艺系统中，电渗析器的出口淡水分成两路，一路连续出水供用户使用；另一路返回电渗析器与水相中水相混，继续进行除盐。其特点是用定型设备，可适应不同水质和水量的要求。在原水含盐量变化时，可调节循环量去保持出水水质稳定，但系统较复杂，电耗大。适用于大规模的水处理系统。
图4-5 电渗析器的除盐方式
2. 电渗析器与其他水处理设备的组合除盐系统
电渗析一般用于含盐量较高的苦咸水、高硬度水的部分除盐，以作深度除盐的顶处理。
由于电渗析法除盐有其适用范围，在应用中，应根据原水水质和除盐水水质要求，与离子交换水处理技术等相结合，使其在水处理工艺中各自发挥其优势，以达到合理的技术经济效果，并能稳定运行。其常用的组合除盐水处理系统如下。（1）预处理-电渗析-离子交换
这种将电渗析器和离子交换器组合使用的系统在国内外应
用较早，也较广泛。
其组合原理是根据电渗析制水时，当其水的电阻率为
20×104 Ω·cm以上时，电渗析器易极化而无法继续适应；反之，离子交换却能适应处理低含盐量的水，可以制取高纯水。所以在这种组合水处理系统中，电渗析作为离子交换水处理的前级处理，用以去除原水中的绝大部分(60％～90％)盐分，剩下的少部分盐份再由离子交换进一步去除，即可制取除盐水。
根据对除盐水用水的水质要求，离子交换可以是单床、复床、混合床或其他不同的组合形式。这种系统特点是保证出水水质高，系统运行稳定，再生剂耗用少．对原水含盐量变化的适应性强，适用于苦咸水或沿海地区受海水倒灌影响的情况。这种组合除盐水处理系统已广泛应用于电力、化工、轻工、电子等领域。
（2）预处理一离子交换一电渗析
这种组合除盐系统在电渗析器之前设置离子交换器(钠型
离子交换器)，其目的是去除原水中易结垢的硬度离子(钙、镁)，防止在电渗析器内产生沉淀结垢，降低除盐率，而影响正常运行。
（3）预处理一离子交换(软化)一电渗析一离子交换(软化) 这种组合系统中，在电渗析前后均有离子交换软化处理，这是因为预软化可以防止电渗析器中的结垢、堵塞，提高电渗析的除盐效率；电渗析后的离子交换软化处理，可进一步降低水中的硬度和相对碱度，以保证中、低压锅炉给水的水质。
电渗析在水处理方面的应用
苦咸水及海水淡化、海水浓缩制盐、纯水的制备、工业废水的处理（A.电镀废水；B.造纸工业废水；C.重金属废水）、放射性废水、离子隔膜电解、在其它方面
四、电渗析器的运行
1.电渗析器运行的工艺参数运行工艺参数
符号
单位
物理意义
计算公式淡水产量Q淡水
m3/h
单位时间的淡水产量除盐量
ε
原水与淡水含盐量之差占原水含盐量的百分率Cj – Cp) /Cj原水利用率
η水
%
淡水产量占原水总用量的百分率
Q淡水/ Q原水操作电流
I
A
电渗析器的工作电流
操作电压
V
V
供给电渗析器的直流电压水流压降
水处理膜分离技术
膜是具有选择性分离功能的材料，利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是陶瓷膜和金属膜，其过滤精度较低，选择性较小。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。错流膜工艺中各种膜的分离与截留性能以膜的孔径和截留分子量来加以区别，下图简单示意了四种不同的膜分离过程：（箭头反射表示该物质无法透过膜而被截留）： 微滤又称微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛孔分离过程。微滤膜的材质分为有机和无机两大类，有机聚合物有醋酸纤维素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。无机膜材料有陶瓷和金属等。鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 对于微滤而言，膜的截留特性是以膜的孔径来表征，通常孔径范围在0.1-1微米，故微滤膜能对大直径的菌体、悬浮固体等进行分离。可作为一般料液的澄清、保安过滤、空气除菌。 超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径在0.05um至1000分子量之间。超滤是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到溶液的净化、分离、浓缩的目的。 对于超滤而言，膜的截留特性是以对标准有机物的截留分子量来表征，通常截留分子量范围在 1000-300000，故超滤膜能对大分子有机物（如蛋白质、细菌）、胶体、悬浮固体等进行分离，广泛应用于料液的澄清、大分子有机物的分离纯化、除热源。 纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种膜分离技术，其截留分子量在80-1000的范围内，孔径为几纳米，因此称纳滤。基于纳滤分离技术的优越特性，其在制药、生物化工、食品工业等诸多领域显示出广
刍议环境保护中全膜法水处理工艺技术探讨
刍议环境保护中全膜法水处理工艺技术探讨 发表时间：2019-01-17T11:44:52.890Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：董丽娜王晓岩刘娜 [导读] 进一步提高相关工作人员对全膜法水处理工艺技术应用的认识。 陕西省环境监测中心站陕西省西安市 710054 摘要：全膜法水处理工艺技术是一种新型水环境处理保护的应用措施,它没有繁琐的操作步骤,却能保证水质的纯净和稳定,在各项工业水系统应用中都有较高的使用效率,下面本文对传统水处理工艺和全膜法水处理工艺分别进行分析,对比全膜法水处理技术的优点,同时对全膜法水处理技术在水环境处理中的应用进行探讨,进一步提高相关工作人员对全膜法水处理工艺技术应用的认识。 关键词：全膜法水处理；工艺技术；环境保护 引言 可大幅降低耗水量的有效手段有：回收利用工业污水、市政污水，废水零排放，循环水处理等方式。“全膜法”水处理工艺不仅水处理效率高，而且效果显著，同时，具有经济性的新技术，可有效地解决不断严重的脱盐工艺中酸碱的使用及排污问题。 1 分析全膜法水处理工艺技术 通过超滤或微滤预处理原水，然后进行反渗透处理，最后通过电渗析除盐（简称EDI）形成高纯水，即“全膜法”（IMS）水处理技术的流程。 1.1 膜法预处理 采取膜法预处理，可将水中的微粒、胶体、细菌及高分子有机物等有效地去除，其过滤精度一般是0.005μm—0.01μm之间，大幅提高了下游脱盐系统的进水水质。超滤过程具有较好的耐氧化性、耐温性、以及耐酸碱性，且无相转化。超滤膜的材料和工艺设计，根据不同的水质条件和分离功能，选择了相应的孔径以及截留分子量。 1.2 反渗透 反渗透又叫RO，主要由两部分组成，一是高压泵，二是反渗透膜。在高压的情况下，水中的微生物、有机物、矿物质、以及其它物质等都会被阻截在膜外，且会受到高压水流的冲击，而渗透到另一面的水则是纯净的、安全的，卫生的。利用反渗透的分离特性能够将水中的细菌、有机物、溶解盐、及胶体等杂质有效的去除，实现低能耗、零污染，从而使反渗透出水水质达到EDI设备的进水要求。 1.3 EDI技术 EDI技术是一种高新技术，它有机相结合了电渗析技术与离子交换技术，因此，又被称为“填充床电渗析”或“电混床”。它的应用不需要酸碱参与，摒弃酸碱对树脂的再生作用，而持续提取高纯水的一种先进技术。由于二级除盐加上反渗透的系统或者是混床加反渗透系统的废液排放较繁琐以及再生操作的问题，EDI成功克服了其缺点，彻底解决了其酸碱排放的问题。 EDI技术的应用机制是在模堆里添加能够改善膜发生极化的树脂，利用电极促使模堆发生电位差，借助通过离子交换膜吸附作用，吸附并去除源水中的离子。操作中，将直流电连接模堆两侧电极，通电后模堆发生电位差，促使水中的阳离子物质移向发生阴极作用的阳离子交换膜，促使水中的阴离子物质移向产生阳极作用的阴离子交换膜，不同极吸附的阴阳物质聚集，同时利用树脂防止极化作用，升高电阻率将其再次分解进行电离再生作用，形成H+与OH-，从而反复进行水质盐离子聚集和电解，最终电渗析生产高纯水。EDI技术在运行过程中，水电导率可达到0.057us/cm—0.062us/cm，这基本上相同于纯水电导率的理想探讨值0.055us/cm，另外，EDI技术不需要酸碱的使用，通过树脂电离再生，不断脱盐，进而生成高纯水，充分体现了全膜法的显著优势。 2 在环境保护中，全膜法水处理工艺技术的应用 全膜法水处理工艺已越来越多的推广施予在工业水污染处理中，现在，电子产品生产企业、半导体生产厂商等许多企业，在水处理中都已使用了全膜法技术，根据相关研究证明，在小于25℃以下的水中，电阻率都比较稳定在18MΩ以上。另外，在全膜法水处理技术的流程中，通过仔细观察超滤系统，NAHSO灭菌剂的使用，可有效杀灭细菌，避免超滤使用中发生断丝或膜被污染的现象，另外，为了提高膜的使用效率，避免膜被氧化，需加装ORP表以此优化设置。 在进行反渗透过程中，为了高效阻滞各分子杂质，需选择特殊材质的反渗透膜，其不仅要具备较高的细腻度较、较强融水性，还需有效阻截水质中杂质，以防止膜被污染，另外，还需有利于水分子的透过，并可高效处理矿物质及微生物等杂质，为避免单纯高压泵的直接冲击力，可通过高压泵变频进行加压。在全膜水处理工艺中，其最关键的一个流程即是反渗透，它对EDI膜起着有效的保护作用，所以，在该过程中，为了阻滞镁及钙等不溶于水的物质形成污垢，需添加适当的阻垢剂，以促进反渗透作用。另外，企业为了提高水质的纯度，实现环境保护，在全膜法反渗透中还利用了双极反渗透。双极反渗透使用的是抗污染性能强、脱盐效果好的低压复合膜，其利用率超过了97%，而且该膜具有较长的生命周期，一般使用寿命在五年以上。 在EDI技术的应用中，利用电极作用，结合离子交换技术，对树脂进行再生作用，反复对水质进行电解脱盐，因此，使水的纯度大幅提高，在加上抛光床技术的使用，有效的排除了水质中含有的浓度较低的离子，充分发挥了EDI技术的作用，从而大幅提高了水的质量以及纯净度，确保了水质的安全性。抛光床的使用是不可再生的，每年可定期更换一次，它的作用就是加强微粒的释放，从而弥补树脂再生达不到的要求，更进一步提纯水质。而在锅炉补给水的工艺中，传统的过滤净化是先进行混凝澄清，再通过砂滤过滤较大悬浮物，之后利用交换技术去除水中的盐，该过程不仅操作复杂，而且会产生大量的酸碱污水。 近年的化学水处理通过有效结合应用超滤技术、反渗透技术与EDI技术，能够大幅提高水处理水质。同时为了进一步提高水质处理的精度，降低水环境污染，仍需不断研究和优化全膜法水处理工艺技术，以及其操作流程，以不断提高其水处理技术水平。 3 结语 全膜法水处理工艺技术是集超滤、反渗透技术及EDI技术为一体的综合运用，该技术操作简单、方便，其通过过滤、脱盐及持续净化等过程，净化了水质，提高了水的质量、纯度、以及安全性，另外，在水处理过程中不会排出酸碱废液，可实现所有有害物质的回收利用，有效的保护了环境，因此，该技术被广泛地应用于水处理中。
膜法水处理行业分析报告
目录 一、膜技术及市场分析 (2) 1.1 中国膜产业和市场 (2) 1.1.1 RO膜市场 (4) 1.1.2 UF/MF膜市场 (5) 1.1.3 MBR市场状况 (6) 1.2 中国膜产业企业情况 (7) 二、膜法水处理行业分析 (9) 2.1 水处理行业概况 (9) 2.2 膜法水处理技术概述 (15) 2.3 膜法水处理产业链 (18) 2.4 主要水务公司运营情况 (21) 三、膜法水处理主要公司 (24) 3.1 碧水源 (24) 3.2 津膜科技 (25) 3.3 万邦达 (26) 3.4 南方汇通 (26)
一、膜技术及市场分析 膜技术是膜分离技术的简称，是仿生物学膜，通过人工材料（膜材料）实现不同介质分离的技术，分离的过程多由压力、浓度差、电势差等因素驱动。按照分离精度的不同，膜又可以分为微滤（MF）膜、超滤（UF）膜、纳滤（NF）膜和反渗透（RO）膜等等。 膜技术广泛用于环境、能源、电子、医药等各个方面，近二十年来，由于膜技术可以去除常规处理工艺难以去除的水污染物，在水处理领域的应用越发受到各国重视，不同种类的膜技术分别应用于不同的细分领域，主要下游包括市政污水处理及再生、自来水处理、工业水回用、海水淡化、家用净水器等。 膜技术图谱 1.1 中国膜产业和市场 1999年，全球膜及膜组件市场销售额为44亿美元，21世纪初全球膜市场开始强劲增长，2012年全球膜制品的销售额超过120亿美元，CAGR在7-8%。 最近十几年是中国膜产业的高速增长期，我国膜产业总产值从1993年2亿元人民币上升到2012年近400亿元（膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，其中膜制品与膜组件是整个行业的核心），复合增长
膜法水处理技术在农村饮用水工程中的研究与应用
膜法水处理技术在农村饮用水工程中的研究与应用
膜法水处理技术在农村饮用水工程中的研究与应用 董浩1董福平2杨新新1 （1.浙江省农田水利总站，浙江杭州310009；2.浙江省水利学会，浙江杭州310020）摘要：浙江内陆地区农村饮用水工程存在服务对象分散、源水水质差、地形复杂等特点，而东南沿海及海岛地区具有资源型缺水，但滩涂水库亚海水资源丰富的现状，与城市供水之间有着明显的差异。本文着重论述了超滤技术在农村饮用水工程中的应用研究以及利用反渗透技术进行亚海水淡化的研究成果。 关键词：膜；超滤（UF）；反渗透（RO）；饮用水；农村 1. 概述 浙江内陆地区农村饮用水工程存在服务对象分散、源水水质差、地形复杂等特点，而东南沿海及海岛地区具有资源型缺水，但滩涂水库亚海水资源丰富的现状，与城市供水之间有着明显的差异。为推广应用先进适用技术，多途径解决农村饮用水水源问题，我们开展了膜法水处理技术在农村饮用水工程中的研究与应用，取得了较好的效果。 目前，国内外的饮用水处理技术主要有常规处理技术、强化常规处理技术、深度处理技术、膜处理技术等。传统的饮用水处理工艺一般为：混凝—沉淀—过滤—消毒，以去除水中的悬浮物、胶体颗粒物为主，相对受污染水源中溶解性有机物的去除能力则明显不足。同时，随着对消毒副产物、微生物指标和内分泌干扰物质研究的深入，人类对水质标准不断提升，部分常规水处理技术已经无法适应需求。 膜技术是20世纪水处理领域的关键技术，常用的膜技术包括微滤（Microfiltration，MF）、超滤（Ultrafiltration，UF）、纳滤（Nanofiltration，NF）、电渗析（Electro Dialysis，ED）和反渗透（Reverse Osmosis，RO）。该技术依据原水水质，选用不同的膜来截留水中物质，所以它是一种严格的物理的和绝对的分离技术。 表1.1显示了水中各种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法。微滤是传统过滤法的直接延伸，属于亚微米级范围，用以过滤胶体和细菌（＜10-2~10-7m）；超滤比微滤晋升一级，可去除病毒和大分子量有机物质（10-7~10-8m）；纳滤可去除小分子量
水处理膜技术
联邦德国埃尔夫特水协会北运河污水处理厂 编者：姚刚 业主：联邦德国埃尔夫特水协会（Erft Verband） 工程设计单位：联邦德国Hydro Ingenieure设计院 工程建设单位：联邦德国HOCHTIEF公司 1埃尔夫特水协会北运河污水处理厂的建设背景 联邦德国埃尔夫特水协会负责埃尔夫特流域的污水处理。水协会有46座大小不等的污水处理厂，其中最小处理规模的污水厂只有800设计人口当量，最大的处理规模的污水厂为132000设计人口当量。北运河污水处理厂就是其中的一座。该污水处理厂位于水协会管辖区的最北面，接纳处理来自Kaarst市城市生活污水和部分来自Korschenbroich及Neuss市的城市生活污水。 处理后的污水排放到北运河。北运河在拿破仑时代开始兴建，是连接莱茵河和马斯河的一条运河。因此北运河不属于天然水体。运河自身的水流量很少，而且流速很小。水体质量相当于III级水质－－“严重污染”。此外，扩建以后位于北运河下游的污水处理厂的出水要直径流经游泳水体。 北运河污水处理厂始建于1967年，于1973年扩建。目前这座污水处理厂的处理水平已经不能够满足相应的污水排放水体的标准。根据Kaarst市的土地发展规划，待扩建的污水处理厂必须放弃现有的厂址，需要另选厂址。根据德国环境影响评价法，埃尔夫特水协会在距离现厂址2.5公里北运河的上游方向选择了新厂址。 扩建工程于1998年开始设计，原采用传统活性污泥法方案。在此期间埃尔夫特水协会在Roedingen市的德国第一座活性污泥－膜分离法城市生活污水处理厂投产运行，取得了有益的经验。埃尔夫特水协会与德国北威州环境部协商，建议改变原设计方案，采用活性污泥－膜分离法。埃尔夫特水协会于2000年开始招标。经过评标谈判，确定采纳活性污泥－膜分离法方案。 2 污水设计参数 2.1设计人口当量和污水量
全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用
全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用 经济飞速发展的同时，也带来了日益严峻的环境问题，在这个越来越重视对环境污染治理的时代，一些利用新兴的技术来进行污染治理的方式正被越来越多的人接纳。水污染治理属于污染治理过程中的一大重头戏，不管是工业、农业还是建筑业，在日常生活的方方面面，都离不开水。全膜法作为一种新兴的污水处理法，与常见的污水处理相比，具有许多的优点，本文将从全膜法污水处理工艺技术的优点以及它在环境保护中的应用两个方面来论述。 标签：全膜法；污水处理；应用；环境保护 1、前言 常见的环境污染问题主要是水污染、大气污染、白色污染等，而水污染作为环境污染问题中比较突出的一种污染，造成其的原因也是多种多样的，比如工业废水的随意排放，城市居民生活污水的随意排放等。全膜法作为一种水处理组合工艺技术，通过将不同的膜工艺有机地组合在一起，以常规水源或经生化、过滤等常规处理后达标排放的市政污水、工业废水为进水，采用组合工艺，以达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的，满足各种用途的水质要求。 2、全膜法水处理工艺技术 2.1、传统水处理工艺技术的基本介绍： 要清楚的理解什么是全膜法水处理工艺技术，首先要先了解传统的水处理工艺技术是怎样的。知己知彼，方百战不殆。一般来说，生物学上，将水分成地下水、地表水和污水。所谓地下水，顾名思义，就是埋藏在地底下的水，这种水由于深居地底，所受的污染较小，因而水质是比较高的。而地表水，因其裸露在地表，在各种适宜条件的作用下，浮游生物、微生物等繁殖多且快，这就从一定程度上干扰了水质。而所谓的污水，就是指工业生产过程中所产生的水中含有大量有害物质，以及城市居民用水中所含有的有害物质。 传统的污水处理一般有两种方式，即物理方式和化学方式。物理方式主要是通过蒸馏、萃取、吸附、力场分离、电力及电磁法等简单的将污染物从水中分离出来，并没有从根本上净化水质。而化学方法主要是通过酸碱处理、酸碱中和、光化作用，热分解等方式来将有害的水质转换成另一种无害的液体，然而在化学反应的过程中，很容易产生其他污染，比如空气污染。传统的水处理方式可行但是不符合可持续发展的战略也不利于建设资源节约型环境友好型的社会。 2.2、全膜法水处理工艺技术的基本介绍： 全膜法水处理工艺技术是指通过将不同的膜工艺有机的组合在一起，从而达到高度除污染和深度净化盐的效果。经过全膜法水处理工艺技术处理过的水，可
水处理技术之7种膜技术简介
水处理技术之7种膜技术 膜分离技术被公认为是目前最有发展前途的高科技之一。膜分离技术是以选择性多孔薄膜为分离介质，使分子水平上不同粒径分子的混合物/溶液借助某种推动力(如:压力差、浓度差、电位差等)通过膜时实现选择性分离的技术，低分子溶质透过膜，大分子溶质被截留，以此来分离溶液中不同分子量的物质，从而达到分离、浓缩、纯化目的。 近些年来，扩散定理、膜的渗析现象、渗透压原理、膜电势等研究为膜技术的发展打下了坚实的理论基础，膜分离技术日趋成熟，而相关科学技术的突飞猛进也使得膜的实际应用已十分广泛从环境、化工、生物到食品各行业都采用了膜分离技术。 迄今为止，水处理的膜技术主要有以下几种: (1)反渗透(RO)膜技术。 反渗透(又称高滤)过程是渗透过程的逆过程，推动力为压力差，即通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力，使原液中的溶剂被压到半透膜的另一侧。反渗透技术的特点是无相变，能耗低、膜选择性高、装置结构紧凑，操作简便，易维修和不污染环境等。 (2)纳滤(NF)膜技术。 纳滤技术是超低压具有纳米级孔径的反渗透技术。纳滤膜技术对单价离子或相对分子质量低于200的有机物截留较差，而对二价或多价离子及相对分子质量介于200-1000的有机物有较高脱除率。纳滤膜具有荷电，对不同的荷电溶质有选择性截留作用，同时它又是多孔膜，在低压下透水性高。 (3)微滤(MF)膜技术。 微滤膜是以静压差为推动力，利用筛网状过滤介质膜的筛分作用进行分离。微滤膜是均匀的多孔薄膜，其技术特点是膜孔径均一、过滤精度高、滤速快、吸附量少且无介质脱落等。主要用于细菌、微粒的去除，广泛应用在食品和制药行业中饮料和制药产品的除菌和净化，半导体工业超纯水支配过程中颗粒的去除，生物技术领域发酵液中生物制品的浓缩与分离。 (4)超滤(UF)膜技术。 超滤是以压差为驱动力，利用超滤膜的高精度截留性能进行固液分离或使不同相对分子质量物质分级的膜分离技术。其技术特点是:能同时进行浓缩和分离大分子或胶体物质。与反渗透相比，其操作压力低，设备投资费用和运行费用低，无相变，能耗低且膜选择性高。在食品、医药、工业废水处理、超纯水制备及生物技术工业领域应用较广泛。 (5)电渗析(ED)膜技术。 电渗析是一个电化学分离过程，是在直流电场作用下以电位差为驱动力，通过荷电膜将溶液中带电离子与不带电组分分离的过程。该分离过程是在离子交换膜中完成的。主要应用于海水淡化，苦咸水脱盐，海水浓缩制盐，乳精、糖、酒、饮料等的脱盐净化，锅炉给水、冷却循环水软化，废水中高价值物质回收与水的回用，废酸、废碱液净化与回收等。 (6)双极膜(BPM)技术。 双极膜是由阴离子交换膜和阳离子交换膜叠压在一起形成的新型分离膜。阴阳膜的复合可以将不同电荷密度、厚度和性能的膜材料在不同的复合条件下制成不同性能和用途的双极膜。主要应用于酸碱生产、烟道气脱硫、食盐电解等。 (7)渗透蒸发(PV)膜技术。 渗透蒸发是一个压力驱动膜分离过程，它是利用液体中两种组分在膜中溶解度与扩散系数的差别，通过渗透与蒸发，达到分离目的的一个过程，其设备投资和运行费用较低。近年来，对渗透蒸发技术的研究虽然进展很快，但它单独使用的经济性并不好。 【广州奥凯环保科技水处理设备公司采编】
“全膜法”水处理工艺及应用
“全膜法”水处理工艺及应用- 污水处理 【摘要】介绍全膜法水处理工艺，与传统水处理工艺相比的各种优势，阐述了目前在高新企业水处理系统中制备超纯水的工艺流程。【关键词】全膜法；水处理；超滤；反渗透；EDI；抛光床当前我国工业生产发展迅速，而水资源却不能满足生产发展的需要，水污染状况日益严重。我国每万元产值耗水量为90吨，是发达国家的3～7倍。国家要把工业耗水量年增长率控制在1.1%以内，计划投资44亿元用于节水项目。循环水处理，工业污水、市政污水回用处理，零排放等都是大量减少耗水量的有效方式，随着脱盐工艺中酸碱的使用及排污问题的日益突出，水处理需要效率更高、效果更好、更经济的新技术，”全膜法”水处理工艺就可以解决以上问题。 一、传统水处理工艺及新型“全膜法”工艺 在中国90年代以前，传统的水处理工艺系统流程是：原水预处理→阴阳离子交换器→混合离子交换器→除盐水。这种水处理方式的缺点非常明显：运行人员操作频繁，劳动强度大；对环境的污染大，制水成本高；设备运行小时数多，检修频繁，特别是酸、碱系统；这种水处理方式已经逐渐被淘汰，新建项目已经很少使用（我们也称之为第一代水处理）。 1.1传统预处理工艺 根据原水水质不同，可以分为地下水、地表水或污水，地下水水质较稳定，通常微生物、有机污染物含量很少，浊度和污染指数低，比较洁净，可能含有较高的硬度及硅等元素。地表水往往含有较高的
有机物、微生物和藻类，浊度和污染指数较低。但水质在丰水期和枯水期变化较大，受其他污染排放源影响较大，特别是工业污染物和生活污染物。污水则包括生活污水、工业污水及被污染的雨水，在污水中往往含有特定的专项污染物。 传统预处理方法往往可以应对地下水或地表水，但是对于污水的解决方法不多。传统预处理一般都采用多介质+活性碳吸附组成，那么多介质过滤器对有机物去除主要依靠絮凝作用加以捕获，只对呈颗粒状或者胶体状的大分子物质有效。对于呈溶解状态的天然有机物和许多工业有机污染物无效。活性碳吸附可以通过吸附作用，部分去除小分子的有机物。 1.2新型“全膜法”工艺 近几年，新型的水处理技术开始应用，那就是“全膜法”（IMS）的水处理技术，（我们称之为第三代水处理）。它的系统流程为：原水预处理（超滤或微滤）→反渗透→电渗析除盐（简称EDI）→高纯水。 在全膜法工艺中，以超滤、微滤代替砂滤、活性碳过滤，去除水中的悬浮物胶体和有机物，降低浊度、SDI（污染指数）、COD（化学耗氧量）等，可以实现反渗透装置对污水回用的安全、高效运行；以反渗透代替离子交换脱盐，去除水中的溶解盐，进一步去除有机物、胶体、细菌等杂质；以EDI代替混床深度脱盐，利用电而不是酸碱对树脂进行再生，可以彻底避免酸碱，真正实现关键性突破。 1.2.1膜法预处理 膜法预处理为下游的脱盐系统提供可靠的进水水质保证。过滤精
膜法水处理实验——超滤膜通量测定
膜法水处理实验（一）——超滤膜通量测量 一、 实验目的 （1） 掌握中空纤维超滤膜通量测量的标准方法。 （2） 理解中空纤维超滤膜过滤过程中的膜污染现象。 （3） 掌握中空纤维膜组件运行过程跨膜压差的调控方法。 （4） 根据Darcy 定律计算中空纤维膜过滤阻力。 二、 实验原理 通量是指在一定流速、温度、压力下，单位时间、单位膜面积的液体（或气体）透过量，是衡量膜组件性能及运行状况的重要参数。根据上述定义，膜通量可由式（1）计算 Q J At = （1） 其中，F 表示通量，m 3/(m 2?h)；Q 表示液体（或气体）透过量，m 3；A 表示膜 面积，m 2；t 表示收集透过液体（或气体）的时间，h 。对于液体，透过量通常通过直接测量一段时间内透过膜的液体体积或质量的方法获得。 在超滤进行的过程中，由于膜孔对水溶液中溶质或悬浮物的截留和吸附作用，以及溶质的浓差极化作用或凝胶层的形成，均会导致超滤过滤性能的下降，即在恒压操作下表现为膜通量的下降而在恒流操作下表现为跨膜压差的升高。这就是所谓的膜污染现象，是膜过滤过程中不可避免的现象。 根据形成膜污染的原因，膜过滤阻力可表示为： t m p f m p ef if m c if R R R R R R R R R R R =++=+++=++ （2） 其中，R t 表示膜过滤过程的总阻力；R m 表示清洁膜的固有阻力；R p 表示浓差极化阻力；R f （=R ef + R if ）表示污染阻力；R ef 表示凝胶层阻力；R if 表示内部污染阻力；R c （=R p + R ef ）表示沉淀阻力。 以Darcy 定律为基础得出下列过滤通量的表达式： () t m p ef if P P J R R R R R μμ??= = +++ （3） 其中，μ表示溶液的粘度，Pa ?s ，24 °C 时纯水粘度μw =9.186×10-4 Pa ?s 。J 0表示新膜纯水通量，J 1表示过滤原水的稳定通量，J 2表示纯水冲洗后的纯水通量，J 3表示刷洗后的纯水通量。 0m w P J R μ?= （4）
全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用 徐远
全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用徐远 发表时间：2020-01-13T14:38:16.537Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：徐远 [导读] 摘要：近年来，现代化建设的发展迅速，人们对环境保护的意识也逐渐的加强。 江苏泗阳海峡环保有限公司江苏泗阳 223700 摘要：近年来，现代化建设的发展迅速，人们对环境保护的意识也逐渐的加强。经济的发展带动着我国各项科学技术的进步，推广全膜法水处理工艺技术已成为我国目前生态环境保护工作中不可忽视的一部分。将全膜法水处理工艺技术应用在环境保护中，不仅可以提高水质的纯度，还能实现水资源的循环利用，确保水资源利用效率的提高，具有非常大的价值。随着我国社会经济的不断发展，人们愈发认识到环境保护的重要性，开始积极控制和治理环境污染。污水对环境危害较大，人们需要重点研究，提升污水处理效果，避免污水危害周围环境。全膜法水处理工艺应用较为理想，在环境保护中具有积极作用。 关键词：全膜法水处理工艺技术；环境保护；应用 引言 水污染是环境污染中最为重要的类型，其会影响到人们的生命安全，其中污染的源头来自工业废水排放、市政居民废水等多个方面。随着国家经济的不断发展，人们逐渐将目光集中到了对水污染的治理上，并且开始探寻解决水污染的技术和方案。将新近研发的科技应用于水污染的处理上，能够促进科技与环境保护的共同发展。传统的水资源处理技术的效果十分有限，使得水资源污染状况持续恶化，而全膜法技术的出现，使得这一难题得到有效解决。其不需要对污水进行酸碱脱盐处理就能使水资源得到净化，从而使得大量的水源能够得到二次利用，下面将对这一技术进行分析。 1全膜法水处理工艺概述 通常情况下全膜法工艺就是将多种膜分离技术进行统一整合，将单一过滤综合成为整套水处理流程。目前我国废水、污水种类较多，其中微生物、大分子形态并不固定，各种膜分离技术也各有缺陷，所以通过一体化过滤流程能够实现全方位的处理，保证水质纯度较高，实现资源高效回收利用。全膜法也被成为“第三代水处理工艺”，其工艺流程为预处理（超滤）——反渗透——EDI，全方位保障水质的可靠性，解决传统工艺一直以来有待解决的盐分物质分离问题，为实现环境保护起到不可忽视的作用。随着研究力度的加大，其应用范围与领域也在持续拓宽，不仅是水处理行业，科技研究也开始应用膜技术，部分企业还开始加入灭菌物质与氧化还原专职，保证效率的持续提升。全膜法水处理工艺技术属于一种新型水处理技术，主要是利用超滤、微滤、反渗透和EDI技术等，对工业废水、市政污水等水质当中的微生物、大分子、矿物质等杂质进行处理。该技术不仅可以实现杂质的高度去除，还可以进行深度脱盐处理，属于一种高强的水处理技术。该技术还可以结合电渗析与离子交换技术，实现高纯度水质的提取，保证水质的完全循环利用，提高处理和利用效率。另外，该技术还能有效降低废水对环境的污染率。全膜法水处理工艺技术，不仅是一种排污高效，脱盐深度的先进工艺技术，还可以直接应用到锅炉水补给、工业用水等领域，也能够满足电子超纯水、循环用水等的高标准和高要求。 2全膜法水处理工艺技术在环境保护中的应用与优化措施 2.1完善规章制度 在应用全膜法水处理工艺时，人们应当加强管理，构建完善的管理制度，有效保证全膜法各个子系统的应用效果。依据全膜法工艺流程，人们要明确细节，制定上岗制度，让工作人员自觉依据相关规范进行操作。同时，要建立监督制度，定期检查各个子系统运行情况，查看技术人员操作的规范性，保证污水处理系统参数处于合理范围内。要定期维护保养设备，以免出现设备损坏，影响整体污水处理效果。要填写保养日记，方便及时发现系统潜在的问题。 2.2膜法预处理 膜法预处理能够对污水的净化处理工作得到有效落实，其主要是将待处理的污水使用超滤膜对其展开过滤操作，能够将污水中含有的各种颗粒较大的杂志全部得到有效清除，从而保证对应的膜处理效果可靠有效。通过使用该种膜法预处理技术，能够将旧式的活性炭处理技术得到有效的落实，而且净化效率也非常高，不但可以显著提升污水的净化速度，而且能够使得处理得到的水资源的清洁度具有高标准的优化质量，从而为下一阶段的污水净化工序提供良好的基础。 2.3?EDI技术 EDI技术也可以称之为“电混床”“填充床电渗析”等，该技术操作原理就是将电渗析和离子交换两种技术进行高效融合，从而实现协同应用。在该工艺使用过程中并不需要酸碱的加入，避免出现酸碱对已净化水质的二次再生污染，保证全膜法提取的水资源更加纯净、安全。该技术发展时间较短，但科技含金量较高。EDI技术在全膜水处理流程中应用效果较为显著，是提纯水质的最后也是最关键的一个环节，EDI设备占地面积小、可持续生产、续航性能稳定、能够保证水质安全性，且操作起来更加简便，成本投入较少。最重要的是经过EDI提纯后的水质不会发生二次化学污染，实现了对生态环境的精准保护，也有效降低了污水再次处理的资金投入。具体操作时，技术人员需要把直流电连接模堆两侧电极，通电后模堆发生电位差，从而使废水污水中的阳离子物质在内部发生阴极作用，最终与阳离子交换膜，促使水中的阴离子物质移向产生阳极作用的阴离子交换膜，不同极吸附的阴阳物质聚集，形成氢离子与氢氧离子，从而反复进行水质盐离子聚集和电解，最终电渗析生产高纯水。EDI技术最终实际应用效果的水电导率可达到0.052～0.069us/cm，该数值与纯净水电导率基本持平。另外EDI技术还能够实现电离再生效果，可以对污水进行持续脱盐处理，进而生产出高纯度的水，在整个工艺流程中完全不需要酸碱操作，充分表现出全膜法的科学性。 2.4连续电解除盐技术 连续电解除盐技术对污染水进行处理时应该要应用专业的系统，包括EDI膜堆、交换树脂、交换膜等，其中EDI膜堆是由很多夹在两个电极间的单位所构成的，各个单位中都包括浓水室和淡水室两个部分，其中淡水室中含有阴、阳离子均匀混合的交换树脂，树脂在阴离子交换膜和阳离子交换膜之间填充。该技术的原理是:污水中的杂质离子经过树脂进入交换膜，再进入到浓水室中，但是交换膜会阻止杂质离子向对应电极上移动，并且在浓水室中富集起来，然后再统一将杂质离子排出系统之外，达到净化水资源的目的。目前连续电解除盐技术的应用也很广泛，因为该技术所需要的结构比较紧凑，占地面积较小，运行以及维护费用都比较低。 2.5强化全膜法水处理工艺在水环境保护中的作用 为了积极改善环境污染问题，必须要采取各种先进的技术对污染问题进行处理，污水处理是环境保护中的重要内容之一，必须要加强
膜法水处理系统
膜法水处理系统讲解 预处理系统（多介质过滤器 + 活性炭过滤器） + 两级反渗透除盐系统（RO） +连续电除盐系统（EDI）。新系统设计出力为2*30m3/h，其中有2套出力53m3/h的预处理装置、2套出力39.5m3/h 的一级反渗透装置、2套出力33.5m3/h的二级反渗透装置、2套出力30m3/h的电除盐装置及附属系统设备。两套水处理装置既可一用一备切换运行，也可同时运行。整个系统可采用手动或自动控制，同时对各生产环节提供故障、异常的报警及自检测，保证系统安全运行。 ?工业水→原水箱→原水泵→板式换热器→多介质过滤器 ? ?絮凝剂加药,加酸装置 ?←一级RO系统←一级RO泵←保安过滤器←活性炭过滤器 ?加碱装置阻垢剂加药 ?→一级RO水箱→二级RO泵→二级RO系统→二级RO水箱 ? ?←EDI系统←精密过滤器←紫外线杀菌器←EDI供水泵 ?→除盐水箱→除盐水泵→除氧器 设备规范 ?多介质过滤器规格：?2600*ss1800碳钢衬胶防腐工作压力：0.4MPa出力：53t/h 上部进水装置为喇叭式。下部出水装置多孔板板型式。无烟煤层高：200mm；石英砂层高：1000mm。?活性炭过滤器规格：?2400*ss1800碳钢衬胶防腐工作压力：0.4MPa出力：53t/h 上部进水装置为喇叭式。下部出水装置多孔板板型式。活性炭层高：800mm；石英砂层高：400mm。?保安过滤器规格：HTY-25-1000不锈钢304滤芯：25支，5um-40〞 ?一级反渗透装置出力39.5 t/h /组 RO膜：美国海德能PROC10 膜壳：ROPV 排列：6︰3 设计温度25℃ ?二级反渗透装置出力33.5 t/h /组 RO膜：美国海德能PROC10 膜壳：ROPV 排列：4︰2设计温度25℃ ?EDI装置型号：LXM-30出力30 t/h /组 9套/组进水压力：0.2-0.6 MPa进水与产水压差：0.14-0.21MPa 电压:0-600 V 电流： 0-2 A单独电源/电阻/限位电流 水处理设备运行监督参数 ?1.预处理系统运行监督： ?正常运行产水流量为： 53m3/组. SDI： <5 ? COD： < 1.5 ppm 余氯： < 0.1 ppm ?如果以上任一项目超标，都需要停运检查。 ?2.反渗透系统（RO）运行监督： ?一级反渗透正常运行产水量控制在39.5 m3/组/h，水温控制在：20--25℃ ?电导控制为：≤10μs/cm (一年内) ≤15μs/cm (三年后) ?二级反渗透正常运行产水量控制在33.5 m3/组/h，水温控制在：20--25℃ ?电导控制为：≤5μs/cm (一年内) ≤8μs/cm (三年后) ?运行控制： ?反渗透进水的余氯含量必须保证≤0.1 mg/l,二级反渗透产水 DD≤5μs/cm ?(一年内)，或DD≤8μs/cm(三年后)；YD≤0.5 mg/l，任一项不合格，均需停运 ?检查。 ?3.电除盐装置（EDI）运行监督： ?EDI产水流量应控制在30 m3/组/h。 ?运行控制：电阻率≥15MΩ.cm，二氧化硅≤20μg /l ?任一项不合格，均需停运检查或调整运行状态，严防送出不合格的除盐水。
生物膜法在市政水处理中的应用
摘要：对采用生物膜法进行市政给水污水以及污水厂二级出水的处理进行综述。表明采用生物膜法水处理技术在市政给排水处理及污水回用领域有着广泛的运用前景。尤其是在对处理微污染水体中运用前景看好。关键词：生物膜市政污水处理市政给水处理微污染生物膜法水处理技术在市政水处理中的运用领域主要有：市政给水中的微污染水体水处理，其主要目的是去除水体中的氨氮、亚硝酸盐氮以及CODMn等指标；市政污水处理中采用生物膜法去除水体中COD、BOD、氨氮等污染物，降低出水中N、P等导致水体富营养化元素；以及对污水厂二级出水的深度处理，以达到回用水水质标准，提高水的重复利用率，节约有限的水资源。生物膜法技术在市政给水处理中的运用目前我国不少城市饮用水水源为微污染水源，原水受到生活性有机污染，水中总氮、总磷、氨氮、亚硝酸盐氮、生化需氧量、高锰酸钾指数等均有不同程度的超标。对各常规给水处理工艺流程的常规项目测定分析表明，浊度的去除主要是靠常规处理工艺，而对氨氮、亚硝酸盐氮和生化需氧量的去除必须靠生物作用才能获得满意效果。为满足日益提高的出水水质标准，在常规处理工艺上增加生物预处理工艺是无疑是提高水质的最佳选择。八十年代以来，由于生物预处理工艺因其在处理有机污染物、氨氮、色、嗅、味等方面的特点及其经济上的优势，越来越受到重视并得到较快的发展。这一领域的研究和应用，总体上都处于以去除氨氮、BOD5、CODCr等有机物综合指标为代表的污染质的阶段。用于市政给水处理中生物预处理工艺主要有：生物过滤反应器、生物滤塔、生物接触氧化反应器、生物转盘反应器、生物流化床以及土地处理系统等[1]。其中以生物过滤反应器中的生物陶粒滤池与生物接触氧化反应器最为常用。前者有一定的机械过滤能力适合处理较低浓度或低温原水，后者则因为填料空隙率大，不易堵塞，适合处理较高浓度的微污染原水。国内采用生物接触氧化池对滦河以及黄河水处理后表明该法对多项主要水质指标均有良好去除效果，高锰酸钾指数去除率为10-25％，氨氮去除率为40-70％，藻类去除率为15－30％[2]。在臭氧—生物活性炭吸附工艺这一生物膜法处理工艺中，颗粒活性炭是微生物生长的载体。活性炭表面及微孔形成的微生物膜通过生物降解作用，可进一步降解在活性炭表面及微孔富集的有机物，从而降低了活性炭的吸附饱和度，延长了其使用寿命。70年代中期，德国对臭氧—生物活性炭吸附工艺的研究发现，与单纯的活性炭吸附比较，活性炭的再生周期延长4～6倍[3]。其后，欧洲的许多现代化水厂逐步推广使用了臭氧－生物活性炭吸附对微污染水源的深度净化工艺。 [!--empirenews.page--]在“八五”、“九五”国家科技攻关计划中，“饮用水微污染净化技术”作为专题进行研究，并将取得的重要成果中的生物预处理技术成果成功运用于工程实践。其中位于深圳水库库尾，设计处理规模400万m3／d的广东省东深源水生物硝化工程是国内目前规模最大的采用生物接触氧化法的预处理工程[4]。源水经沉砂区、粗、细隔栅后，进入采用YDT弹性立体填料的生物处理池，水力停留时间55min.填料接触时间40min.，气水比1：1。自1998年12月试运行以来，通过工艺启动过程的自然接种，培养驯化，使填料挂膜，形成系统的生物硝化能力，并使氨氮去除率和硝酸盐氮生成率趋于稳定。试运行得出的初步结论是：生物接触氧化工艺适合于处理东深微污染源水，对氨氮的处理效果显著。氨氮去除率在75％以上。同时，增加了深圳水库水体的溶解氧，提高了水库的自净能力，改善了东深源水供水水质。[5]市政污水处理中生物膜法技术运用生物膜法水处理技术用在市政污水处理主要有滴滤池（TF）、生物接触转盘(RBC)、淹没式附着生长生物反应器(SAGB)等主要形式[6]。滴滤池是生物膜法水处理技术在污水处理领域最早运用的形式。早在1889年就进行了砂砾处理废水的试验。19世纪90年代到20世纪初在英国进行了研究。并于20世纪前半叶到20世纪50年代在美国大规模应用。之后人们趋向采用经济型操作性更好的活性污泥法。但是随着新介质、工艺构造以及对生物膜过程的理解增加，导致了滴滤池再次大规模应用[7]。目前滴滤池常与其他的污水处理工艺一起运用于城市污水处理，如滴滤池与活性污泥组合工艺（TF/AS工艺），滴滤池与活性生物滤池组合工艺（TF/ABF工艺）[8]。
全膜法水处理工艺
全膜法水处理工艺 全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、EDI等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺。全膜法处理后的出水可直接满足锅炉补给水、工艺用水、电子超纯水、回用水、循环用水等要求。 反渗透处理装置 EDI电渗析水处理设备 该工艺已成功应用于电力、冶金、石化等多个领域。该工艺的关键技术EDI系电渗析（ED）和离子交换技术（DI）有机结合，达到连续除盐、运行维护简单、无酸碱排放污染。而超/微滤、反渗透已广泛应用于海水（苦咸水）淡化及废水回用。 1、膜分离技术及其优势 膜分离技术是一大类技术的总称。和水处理有关的主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等几类。目前在经济、技术等方面占主导地位是高分子材料类的产品。 这些膜分离产品均是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的杂质。在压力驱动下，尺寸较小的物质可通过纤维壁上的微孔到达膜的另一侧，而尺寸较大的物
质则不能透过纤维壁而被截留，从而达到筛分溶液中不同大小组分的目的。 其过滤的精度和滤膜本身的孔径大小有关。通常习惯把孔径较大的称为微滤（Microfiltration），而较小的称为超滤（Ultrafiltration），而“孔径”更小则是钠滤和反渗透。 上图显示了水中各种杂质的大小和去除它们所使用的分离方法。反渗透主要用来去除水中溶解的无机盐；而超滤则可以去除病毒、大分子物质、胶体等；微滤一般能够去除水中的细菌、灰尘，具有很好的除浊效果。这些都是传统的过滤（如砂滤、多介质过滤等）无法实现的。 这些膜分离的产品从功能上可以分为反渗透、超滤、微滤等；从形式上分为中空纤维、管式、卷式、平板式等；从材质上分PP、PE、PS、PVDF、Nylon、PAN等多种；从操作方式上分为错流过滤和终端过滤两种，或者分为内压式、外压式等。这些膜产品能够具备优异的分离能力，是和它的结构及材料密不可分的。下面几张图显示了聚合物膜材料的结构。
膜技术在水处理中的应用
膜技术在水处理中的应用 宋静 （宋静，重庆理工大学化学化工学院，400054） 摘要：我国是世界上水资源匮乏的国家之一，人均水资源占有率仅为世界平均值的1／4，随着我国工业的飞速发展，水资源本身的严重不足，水污染严重，污水回用率低，传统污水处理方法不当等原因，都严重影响与制约着国民经济的发展和人们生活水平的提高，并且饮用水的水质问题也是大家关注的焦点。本文从膜分离技术、膜处理技术等方面介绍了它们在水处理中的应用。 关键词：膜分离技术;膜处理技术;生活污水处理;饮用水水质 Membrane technology application in water treatment SongJing （SongJing,Chemical Industry Institute Of CQUT,400054) Abstract：China is one of the countries which is poor in water resources,its water resources is only1/4of the average value in the world.The development of the national economy and people’s living stands was limited because of the severe shortage of water resources,serious water pillution,low rate of sevage recyling,traditional treatmentmethods,and so on.Also,the quality of the drinking water appeals to the public’s attention.This article inrtoduced the Membrane separation technology,membrane treatment technology and their application in water treatment. Key words:Membrane separation technique;membrane treatment technology;sewage treatment;the quality of drinking water 0引言 污水的处理与回用是解决供水不足，保证可持续发展的有效方法。城市污水具有量大、集中、水质相对稳定，不受季节、洪水等因素影响的特点。城市污水是水量稳定、供给可靠的一种潜在水资源。因此，城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决城市缺水问题的有效途径之一。将城市二级污水处理厂出水，经适当的深度处理后回用于水质要求较低的市政用水、工业冷却水等是目前解决城市水资源短缺的可靠途径[1]，这不但可以减少城市对优质用水资源的消耗，减少城市污水排放及相应的排水工程投资与运行费用，增加可利用的再生水资源总量；而且可减轻对城市水体的污染，改善生态与环境状况，促进工业、旅游业、水产养殖业、农林牧业的发展；更重要的是可以在相当程度上缓解干旱地区城市缺水的窘迫状态，避免因城市缺水而造成城市生活、生产活动的损失。 1绪论 1.1水资源现状 我国是个水资源极其匾乏的国家，全国水资源总量28124亿m3，占世界水资源总量的6％，居世界第4位，但人均水资源仅为世界平均值的1／4，而且我国水资源时空分布不均。另一方面我国水污染严重，污水回用率低。我国污水排放总量极大，每年约有1／3的工业废水和90％以上的生活污水未经处理就排入水域，90％以上的城市水域遭到了污染。[2] 1.2饮用水的污染 污染饮用水的物质大致可分为五大类： 有机物、无机物、微生物、放射性物质和固体微粒，这些污染物在水中多呈混合型[3]，且会以各种形式发生相互作用。这五大类污染物主要有： 有机污染物：根据毒性可分为无毒和有毒污染物，如排入水体中的蛋白质、碳水化合物、脂肪等物质，对人体没有致命性伤害，但影响水的感官形态，恶化水质；而如农药、酚、多氯联苯、多环芳族等物质，会造成人体的急、慢性中毒。 无机污染物：不少无机物质只在较高浓度时才会产生不良的生物效应，如水中的矿物质、某些