超滤技术在中水中的应用_代长虹

科技信息2007年第19期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯胶,可作为世界上第一次超滤试验,1963年Michaels开发了不同孔径的不对称CA超滤膜。基于CA膜物化性质的限制,1965年开始,不断有新品种的高聚物超滤膜问世,并很快商品化,1965-1975年是超滤工艺大发展的阶段,膜材料从初期的不对称CA膜扩大到现在的聚砜(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)以及各种高分子合金膜等,膜组件有板式、卷式和中空纤维等,在中水回用上有过成功的应用。超滤膜技术是专门针对大型水处理工程开发的膜过滤技术。这种高性能超滤膜采用标准的8寸设计,其平均孔径为0.020~1.025um,最大孔径不超过0.025um。这样可充分保证水中尺寸大于0.025um的颗粒,如胶体、固体颗粒、病毒、细菌、隐性孢子等被完全过滤掉。超滤膜对细菌去除率大于6log,对病毒去除率大于4log,出水水质SDI值小于3。过滤后的出水,不含有任何悬浮物,长期保持高质量,可以直接使用,或者作为反渗透等深度处理(续建工程)的入水。超滤膜具有优异的耐化学腐蚀的性能。因此可以在广泛的PH值范围内进行操作,并且耐氧化,可以用来处理加氯处理后的水,以及用强氧化剂进行清洗。超滤膜的特点:1.过滤膜元件为8寸标准膜元件,具有很好的兼容性2.卧式布置可减少设备的占地面积3.膜材料抗氧化性强,可以在广泛的化学环境中进行运行和清洗,并且其高耐氧化性,膜可以用来处理加氯后的水等强氧化剂进行清理。4.超滤膜系统完全自行运行:过滤、反洗、化学加强反洗都由控制系统监控。超滤是一种膜分离技术,其主要元件为多孔性不对称超滤膜,用于溶液中物质大分子级别的分离,以使有用物质得到分级、浓缩和纯化。超滤过程是以膜两侧压差为驱动力。以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程;使用压力通常为0.1～0.5Mpa,筛分孔径从1nm～0.1um,截留分子量范围从500到100万左右。其与所有常规过滤及微孔过滤(均为静态过滤)的差别:一是筛分孔径小,几乎能截留溶液中所有的细菌、热源、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。二是能否有效分离除决定于膜孔径及溶液质粒子的大小,形状及刚柔性外,还与溶液的化学性质(PH值、电性)、成份(有否其它粒子存在)以及膜致密层表面的结构、电性及化学性质(疏水性、亲水性等)有关。三是整个过程在动态下进行,无滤饼形成,溶剂仅获得部分的分离。进入超滤组件的原液,在膜两侧压差的推动下,部分透过膜成为超滤液,其余则成为浓缩液不断流出(见图一),使膜表面不能透过物质仅为有限的积聚(见图二),过滤速率在稳定状态下可达到一平衡值而不致连续衰减,整个过程可长期持续进行。超滤膜从某种角度来讲是表面有较大平均孔径的反渗透膜;但其对大分子溶质的分离主要依赖于膜的有孔性,即膜对大分子溶质的吸附、排斥、阻塞及筛分效应,分离的物理因素要比物化因素更为重要,而与膜两侧溶液的渗透压差无关,故使用压力大大低于反渗透,相应的单位面积、单位压差通量则大大高于反渗透膜。对于反渗透膜,两侧压差愈大,脱盐率愈高,而超滤却相反,一般压差越大,对大分子溶质的截留率越低。组件:有外压式和内压式两种。外压式组件(见图三),原液从一端经中心分配管进入,在组件内径向辐射状流动;部分原液在压差作用下透过中纤维壁进入内孔成为超滤液,再经管板集流从另一端流出;其余原液被浓缩成浓缩液缘导流网经壳体侧壁浓缩口流出。由于纤维呈不规则的自然集束,原液在纤维间流动,在比较高的流速下吾高度湍流状态,膜表面滞流边界层较簿,对克服浓差极化有利,故特别适用于浓缩工艺及纯水制造中反渗透的预处理和不设反渗透制造高纯水的终端装管。同时,由于超滤是从中空纤维内孔经管板集流后流出,无死角。内压式组件(见图四),原液从一端经管板进入中空纤维内孔,部分原液在压差下透过纤维壁进入壳体成为超滤液,由侧壁超滤口流出。其余则被浓缩成浓缩液经内孔、在管板处集留,从另一端流出。该种组件结构简单,制造方便,适用于净度较高的超纯水的终端装置。膜组的去杂质能力对病毒和细菌去除能力的度量用单位“log”表示(例如:5log的减少量)。用以下的公式可以把log转换为百分比。R=(1-110log)·100[%]膜组对病毒和MS2噬菌体的去除能力是很难测定清楚的。这是由于膜组超强的过滤能力使得被膜阻隔下来的高浓度的噬菌体需要长时间的药物清除。技术上所能达到的指标是每升含有10万个噬菌体的浓度,但是膜组的去除噬菌体浓度却高于这个指标,所以我们已经很难通过技术指标来确定膜组除菌的能力了。超滤技术在中水中的应用代长虹陈峰(淮北市排水有限责任公司安徽淮北235000)摘要:20世纪80~90年代超滤技术高速发展,在中水回用上使用量越来越大。