膜分离技术工艺的发展概况.doc

膜分离技术工艺的发展概况根据生物膜对物质选择性通透的原理所设计的一种对包含不同组分的混合样品进行分离的方法。分离中使用的膜是根据需要设计合成的高分子聚合物，分离的混合样品可以是液体或气体。膜分离是在20世纪初出现，20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。一、膜的种类膜是具有选择分离功能的材料，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、钠滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。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。膜的种类膜的功能分离驱动力透过物质被截流物质微滤多孔膜、溶液的微滤、脱微粒子压力差水、溶剂和溶解物悬浮物、细菌类、微粒子、大分子有机物超滤脱除溶液中的胶体、各类大分子压力差溶剂、离子和小分子蛋白质、各类酶、细菌、病毒、胶体、微粒子反渗透和纳滤脱除溶液中的盐类及低分子物质压力差水和溶剂无机盐、糖类、氨基酸、有机物等透析脱除溶液中的盐类及低分子物质浓度差离子、低分子物、酸、碱无机盐、糖类、氨基酸、有机物等电渗析脱除溶液中的离子电位差离子无机、有机离子渗透气化溶液中的低分子及溶剂间的分离压力差、浓度差蒸汽液体、无机盐、乙醇溶液气体分离气体、气体与蒸汽分离浓度差易透过气体不易透过液体二、几种膜分离工艺的图示比较 下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。 微滤（Micro Filtration） 超滤（Ultra Filtration） 纳滤(Nano Filtration) 反渗透(Reverse Osmosis) 下图是一幅过滤分离示意图三、微滤技术1、什么是微滤?微滤又称为微孔过滤，它属于精密过滤，其基本原理是筛分过程，在静压差作用下滤除0.1-10m的微粒，操作压力为0.7-7kPa, 原料液在压差作用下，其中水(溶剂)透过膜上的微孔流到膜的低压侧，为透过液，大于膜孔的微粒被截留，从而实现原料液中的微粒与溶剂的分离。微滤过程对微粒的截留机理是筛分作用，决定膜的分离效果是膜的物理结构，孔的形状和大小。2、微滤膜过滤的原理微滤膜属多孔类型膜，孔径范围约为0.01um10.0um，过滤原理属于筛网过滤，近似于过筛机理，能够截留所有比网孔大的颗粒、纤维和悬浮物，其原理如下图所示。3、微滤膜过滤技术特点 （1）微滤膜膜内孔径是比较均匀的贯穿孔,孔隙率占总体积的7080，能将液体中大于额定孔径的微粒全部拦截，过滤速度快。 （2）微滤膜是均一连续的高分子多孔体，具有良好的化学稳定性，无纤维和碎屑脱落，不会重新产生微粒影响滤出水的水质。 （3）微滤膜过滤中不会因压力升高导致大于孔径的微粒穿过微滤膜。即使压力波动也不会影响过滤效果。 （4）使用微滤膜处理废水与其他方法相比，不需要投加特殊的水处理药剂，占地面积小，操作简便，系统运行稳定可靠，易于控制、维修，处理效率高。（5）由于微滤膜近似于多层叠置筛网，截留作用限制在膜的表面，极易被少量与膜孔径大小相仿的微粒或胶体颗粒堵塞。如采用正交流结构的膜元件，由于其具有连续自清洗的特性，可以较好地解决这一缺陷。4、微滤的应用微滤主要用于除去溶液中大于0.05 m左右的超细粒子，其应用十分广泛，在目前膜过程行业销售额中占首位。 在水的精制过程中，微滤技术可以除去细菌和固体杂质，可用于医药、饮料用水的生产。 在电子工业超纯水制备中，微滤可用于超滤和反渗透过程的预处理和产品的终端保安过滤。微滤技术亦可用于啤酒、黄酒等各种酒类的过滤，以除去其中的酵母、霉菌和其它微生物，使产品澄清，并延长存放期。四、超滤技术1、什么是超滤? 超过滤俗称超滤又称UF，是一种固液分离的技术。它的核心是一种膜俗称超滤膜。超滤膜是一种高分子聚合物它的分子量范围5,000200,000，孔隙范围0.02 0.03M。利用超滤膜能够分离固液的特性以去除液体中的固体粒子也可以利用特定孔隙的膜将液体中某些成份提炼出来。2、超滤水净化原理超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程(原理见下图)。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x100001x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。在超滤过程中，由于被截留的杂质在膜表面上不断积累，会产生浓差极化现象，当膜面溶质浓度达到某一极限时即生成凝胶层，使膜的透水量急剧下降，这使得超滤的应用受到一定程度的限制。为此，需通过试验进行研究，以确定最佳的工艺和运行条件，最大限度地减轻浓差极化的影响，使超滤成为一种可靠的反渗透预处理方法。 a超滤与传统的预处理工艺相比，系统简单、操作方便、占地小、投资省、且水质极优，可满足各类反渗透装置的进水要求。 b合理地选择运行条件和清洗工艺，可完全控制超滤的浓差极化问题，使此预处理方法更可靠。 c超滤对水中的各类胶体均具有良好的去除特性,因而可以考虑扩大到凝结水精处理及离子交换除盐系统的预处理中。3、超滤膜的分类超滤膜主要分为卷式，板框式，管式和中空纤维式。其中，中空纤维式国内应用最为广泛的一种，其特点有： 清洗性好，膜阻力小； 均匀微孔分布； 纤维内径多种规格； 无内部内阻力； 又根据膜的致密层是在中空纤维的内表面或者外表面，双分为内压式和外压式。现在应用的为清一色全为外压式。主要优点为单位容积内装填的有有效膜面积大，且占地面积小。4、超滤在水处理中的应用范围虽然超滤可以有很多的应用领域，但大规模的水处理通常集中在以下方面： 饮用水供水终端 地表水处理 海水处理 流体的回用 饮用水处理 由于对饮用水的质量要求越来越严格，水处理公司投入越来越大的精力来控制供水管网中存在的微生物的量。为了做到这一点，因此一种方法是进行昂贵、频繁的水质检验，或者在供水终端设置防止细菌和病毒进入的屏障。 采用UF系统，可以非常方便的建成这样的屏障。超滤膜对细菌的去除率可以达到6log，对于病毒的去除率达到4log，因此水厂和用水者都不必在担心细菌和病毒的问题。由于饮用水的质量本身就很高（浊度和悬浮固体都非常低），因此此时的膜系统可以可以采用很高的膜通量，可以达到135升/平米.小时。同时较高的入水条件，因此反冲频率和化学加强反洗的频率都可以非常低，产水量可以达到99。如果需要还可以设立二级超滤系统，将第一级的反洗水进一步回用。 地表水处理 UF系统非常多的应用在地表水处理上，处理后的水用于灌溉或作为反渗透的入水，来制备工业用水。 在荷兰，出现了越来越多的这类工厂。这种技术提供了一种新型的工业用水的方式，即不必在购买越来越贵的饮用水，而是就近取用地表水处理后使用。 海水淡化 中东地区是水资源缺乏最严重的地方。为了解决这个问题，最早人们通常采用蒸馏技术。从十九世纪60年代，膜技术被用于解决这些国家的缺水问题。但是，许多反渗透海水淡化系统面临着膜污染严重的问题。主要因为反渗透系统的传统的预处理方法无法提供可靠的入水水质。因此绝大多数淡化工厂，在远远低于其设计出水量的情况下工作，甚至有些工厂的出水量达不到最初设计的30。 小型淡化装置的研究非常清楚的表明，超滤系统可以非常有把握的控制海水的水质，为反渗透系统提供高质量的入水。长期试验也表明，超滤系统的出水SDI值可以非常好的控制在2以下。这些测试在超滤系统前不必用任何预处理，并且适用各种海水水质。 污水回用 西方国家费了很大的精力处理废水，处理后确仅仅是将其通过排水管网排到地表水源中，这种作为非常不合理。再一次，超滤因为其价格方面的优势为污水的回用提供了一种有吸引力的解决办法。 其实，从城市污水处理厂和工厂中排出的废水，是作为工业用水，甚至是饮用水的一种非常好的水资源。这在技术上是完全可以实现的，但西方用户确非常难以相信这种做法。与其说这是技术上的难题，不如说是一个心理的难题。但是，目前在纳米比亚的Windhoek，已经在建设一个850吨/小时的水厂，就是采用膜技术将污水处理厂的出水回用为饮用水。5、超滤膜用于制备矿泉水矿泉水是雨水涌入地层后溶解了多种矿物质的地下水，在矿泉水积聚的过程中即溶解了大量对人体健康有益的矿物质也往往同时混进了一些悬浮物、有机物细菌和大肠杆菌等有害物质。因此一般不提倡直接饮用，而使用超滤膜来处理矿泉水则是一种比较理想的方法，超滤膜可以有效滤除矿泉水中的悬浮物、有机物、细菌和大肠杆菌等有害物质，使矿泉水的透明度明显提高，而且保留了矿泉水中的对人体健康有益的各种矿物质。如使用RO反渗透膜或纳滤膜来过滤矿泉水，则在滤除了细菌等有害物质的同时将有益的矿物质也滤除了，而微滤膜的孔径一般在1um以上，无法滤除细小的细菌和胶体物质（体积0.1um），因此超滤膜应是处理矿泉水的理想组件。 超滤膜为某矿泉水厂设计的工艺流程图90年代初超滤技术曾在矿泉水生产中得到广泛的应用，近年来超滤技术在反渗透制备纯水和超纯水系统中作预处理及终端处理也逐渐被认可。但在水处理过程中超滤如何正常发挥作用仍然存在问题。 当超滤膜在使用时，由于其对水或溶液中细菌、微生物、胶体、悬浮性固体及可溶性高分子化合物具有极高的截留效果，沉积于膜表面形成污染，使膜的透过性能和截留性能恶化。此外细菌、微生物的附着，其代谢产物在膜表面形成黏液。这些因素都将导致超滤膜性能降低。因此，必须根据超滤过滤的客观规律运行，使超滤处于最佳工作状态。 膜材料的优选超滤膜材料众多，国内可供选择的中空纤维（毛细管）型超滤膜，主要材料为聚砜（PS）、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）、聚偏氟乙烯等（PVDF）等。此外聚芳砜、聚酰胺等由于制备工艺与膜材料价格原因，尚无生产。醋酸纤维素则因耐酸碱性能的限制较少使用。近年来有以拉伸致孔的聚丙烯微孔滤膜中空纤维，因其制造成本低廉，而在市场上充作中空纤维超滤膜使用，实际上其长形网状孔尺寸较超滤膜大12个数量级，长形孔的变形使细菌、微生物泄漏率可达50以上，对胶体及微粒截留效果较差。 聚砜以其独特的化学稳定性、较高的抗氧化性、较宽的pH值使用范围（pH113）、耐热性能好等因素而被首选。但聚砜属疏水性膜、透水性能低、对某些物质吸附性能强，在水处理应用中有一定局限性。聚丙烯腈膜耐溶剂性、耐热性、对日光及大气的稳定性，特别是成膜性能良好、对制备孔径均一的超滤膜是极为有利的，轻度的极性于某些废水的处理，在国外超滤膜领域中优先生产，占有较大的比例。我国近年来在纯水制备的大规模使用中已成功的应用。膜的透水性能、截留性能均已达到较高的水平。 膜微结构的选择膜断面结构有单皮层指状孔结构与双皮层针状孔结构两种。当较小物质穿过单皮层指状孔结构时，即可从另一侧透出，不致引起微孔的堵塞。而双皮层针状孔结构如小分子能透过一侧皮层，进入膜孔内部时，有可能被另一侧皮层截留而留存于膜内形成堵孔。但双皮层针状孔结构有利于反冲洗。在选用双皮层针状孔结构超滤膜时在满足透水量的同时应选择切割分子应小于被截留溶质分子约一个数量级。用作矿泉水与纯净水预处理时应选取双皮层针状孔结构毛细管式超滤膜，切割分子量在12万左右，对细菌、微生物、胶体都有良好的分离性能，并且有利于反冲洗。 组件结构的选择当溶液中可被截留的溶质浓度较小时，组件结构有较大的选择余地，而溶质浓度较大时，带有隔网的卷式膜组件易于在膜表面沉积而不宜采用。实际上，在水处理工程中最多采用内压型毛细管或中空纤维超滤膜组件，有利于提高管内流速而达到减少沉积堵塞现象。如若提高流速则阻力损失较大。因而宜选用较大直径毛细管膜，有利于流速的提高。以日本旭化成公司聚丙烯腈毛细管膜为例，其内径为0.81.4mm，外径1.42.3mm，原水只需通过40目筛网过滤即可，即机械杂质不大于毛细管内径即可通过。 选择适当直径的毛细管膜，达到必要的流速，有利于减少溶质在膜表面的沉积，这对于超滤膜的正常运行是必要的。 超滤膜设备装置的选择实践证明，超滤膜能截留大部分溶质，因而必须在错流状态下工作，即原水沿膜表面切向流动，被截留溶质切向流过膜表面，形成浓缩液而排出，因而在正常操作情况下必须不断排放浓缩液。一般排放量约占原水的10，此种操作膜表面流速低于0.1ms，特别是透水量较高的膜，溶质更多的截留于膜表面，堵塞几乎是不可避免的。为此必须增加浓缩液的排放量达原液的50以上。为使原液的充分利用，超滤装置应设循环系统，排放液可重新回入原水容器内，少量废弃排放。增加循环泵的流量，适当加大浓缩液排放管道直径是必要的。 为有利于膜的再生，装置必须采用反冲洗系统，采用两组膜组合使用，交替反冲洗，利用超滤液直接反冲的方法，减少膜的污染并有利于反冲洗压力的控制。例如工作10min，反冲洗0.5min，反冲液全部排放。如此操作控制排放量亦仅在10左右。这种方法突破了膜污染后再冲洗的传统方式，能保证系统始终处在高通量状态下工作。此外，还应设制快速等压冲洗系统，即关闭超滤液出口，全开浓缩液排放阀，在低压下泵以全流量通过膜表面实现快速冲洗，对恢复膜的性能有较大的效果。 超滤装置频繁的反冲洗与等压冲洗，必须有自动控制系统予以保证，否则操作的一次失误会造成系统的损坏。 超滤装置由于超滤膜精密的微结构，精致的设计与装置，精细的操作，是保证超滤膜长期正常运行的必要条件。五、反渗透技术1、什么是反渗透? 反渗透亦称逆渗透（RO）。反渗透是渗透的一种反向迁移运动，是一种在压力驱动下，借助于半透膜的选择截留作用将溶液中的溶质与溶剂分开的分离方法，它已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，其中最普遍的应用实例便是在水处理工艺中，用反渗透技术将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。2、反渗透原理机制 当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。3、反渗透技术特点 在常温不发生相变的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。 杂质去除范围广。 较高的脱盐率和水回用率，可截留粒径几个纳米以上的溶质。 利用低压作为膜分离动力，因此分离装置简单，操作、维护和自控简便，现场安全卫生。4、反渗透应用领域 电子工业用水集成电路、硅晶片、显示器、电极箔等电子元件冲洗水制药行业用大输液、针剂、片剂、生化制品、设备清洗等化工行业工艺水化工循环水、化工产品制造、化肥等电力行业锅炉补给水火力发电锅炉、厂矿中低压锅炉动力补给水食品工业用水饮用纯净水、饮料、啤酒、白酒、保健品等海水、苦咸水淡化海岛、船舰、海上钻井平台、苦咸水地区饮用纯净水房产物业、社区、企事业单位其它工艺水汽车、家电产品涂装、镀膜玻璃、化妆品、精细化学品、印染等5、反渗透系统在调试运行中常见的问题反渗透系统是水站中极为关键的一道程序，它具有设备精密、运行压力高的特点。该系统的运行状况将直接影响到最终出水水质，故做好反渗透系统的调试工作显得尤为重要。我们可以从以下几个方面来掌握：一、运行条件反渗透系统由反渗透膜(RO)、高压泵及为保护反渗透膜而设置的保安过滤器组成。保安过滤器内装有过滤孔径为5m的滤芯。这些滤芯会过滤掉任何尺寸大于5m的颗粒。对下游RO膜起到保护作用，否则RO膜表面极易结垢。目前较常用的渗透膜类别为聚酰胺膜，膜型式为卷式复合膜，该种型式的膜的除盐率可达99.5%。由于RO膜易受水中PH值、余氯及水温的影响，故RO膜运行前对进水水质有严格要求： PH 值：310 余氯值：0.1mg/L SDI15值：5.0 水 温：2 m的颗粒平均为23个颗粒mL。设备出水颗粒记数分析详见下表。七、膜分离技术的工作原理及其在水处理中的应用膜分离技术，是利用一张特殊制造的，有选择透过性的薄膜，在外力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种新型分离技术，是根据混合物的物理性质的不同用过筛的方法将其分离，或根据混合物的不同化学性质分离开物质。物质通过分离膜的速度（溶解速度）取决于进入膜的速度和进入膜的表面扩散到膜的龙眼、另一表面的速度（扩散速度）。而溶解速度完全取决于被分离于膜材料之间化学性质的差异，扩散速度除化学性质外还与物质的分子量有关，速度越大，透过膜所需的时间越短，混合物中各组分透过膜的速度相差越大，则分离效率越高。1、膜分离技术在城市污水深度处理中的应用城市污水深度处理和回用开始于20世纪60年代。城市污水具有量大、集中、水质较为稳定的特点，是一种潜在的水资源。城市污水深度处理通常以污水处理厂的二级或三级排放液为水源，用反渗透（RO）对它进行最后的脱盐，脱COD、BOD以及微量有机物和重金属离子的脱除，出水水质可达到饮用水标准。但由于某些主观原因，目前大多不直接用作饮用水。国外常将其注入地下蓄水层或淡水水库进行自然净化（通常需存放两年），也有用作工业冷却水，锅炉用水等非饮用目的。城市缺水制约着经济的发展，把城市的二级出水进行处理后再生回用是解决水源短缺的一条途径。二级排放液在进RO装置前需进行预处理，以使进水水质符合RO装置的使用要求。预处理的好坏是RO技术应用成败的关键。现在，RO前采用MF或UF预处理的深度水处理过程已成为非直接饮用水回用工程中城市废水处理的工业标准，国内外都在积极地采用膜技术大规模地把城市污水开发为新的水资源。我国采用“微絮凝纤维过滤+膜滤”对洗浴废水进行了研究，试验表明，此工艺具有出水稳定、占地面积小的特点。天津经济技术开发区污水处理厂引进挪威SBR序批式活性污泥法先进工艺，每天可提供10万吨二级生化处理出水作为水源，使污水深度处理后回用成为可能。我国的城市污水再生回用并不普及，膜技术在深度处理的应用相对也很少，今后我们还需在污水的再生回用和深度处理技术上进行研究。2、膜分离技术在工业废水处理中的应用由于工业的发展，大量工业废水排入水体，这些工业废水，面广量大、危害深，大多含有不同浓度的化学物质，其中有些具有较高的经济价值，而有些则具有毒性，对人类环境有害。为保护环境不受污染，并回收有用物质，在工业废水排放之前必须进行净化处理，膜分离技术既能对工业废水进行有效的净化，又能回用其中的有用物质，同时还可节省能源。膜技术在处理电镀废水、造纸废水、重金属废水、含油废水和印染废水这五大类主要工业废水中都得到了广泛的应用。3、膜分离技术在饮用水处理中的应用随着人们生活水平的提高，对饮用水的水质要求也越来越高，加上传统工艺中的某些弊端，如加氯杀菌会使氯与水中的某些有机物反应生成新的危害巨大的三致（致癌、致突变、致畸变）化合物。膜技术用于饮用水处理是一个重大突破。水的净化与纯化是从水中去除悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等，在这方面，膜分离技术发挥了其独特的作用。膜分离中的微滤、超滤和纳滤所组成的水处理方法，对去除水中的微米级的颗粒优于常规水处理技术中的过滤能力，而且还具有去除过滤所不具备的纳米级微粒的能力，可有效去除水中的悬浮物、细菌、病毒、无机物、农药、有机物和溶解气体等杂质。符合饮用水水质不提高的要求。4、膜分离技术在海水淡化中的应用我国是水资源大国，同时也是水资源贫国。海水作为水资源的重要组成部分，有效利用是解决我国水资源危机的重要措施之一。目前用于海水淡化的膜技术主要有反渗透、电渗透（ED）和膜蒸馏（MD）等。2002年，万吨级反渗透海水淡化及其组器技术产业化示范工程被列入国家高技术产业发展计划项目。海水淡化用发渗透膜的脱盐率高达99.6%.反渗透技术的出现和发展大大降低了海水淡化的成本，现在反渗透已成为海水淡化制取饮用水最经济的手段。电渗析技术可直接将海水淡化为饮用水，但其过程对不带电荷的物质，如有机物、胶体、细菌、悬浮物等无脱除能力，并且能耗高，水回收率低。所以，由于反渗透海水淡化技术的出现，电渗析法海水淡化的比例正在逐渐降低。膜蒸馏技术具有很高的脱盐率，可达到99.7%以上，被用于小型海水淡化，对离子、胶体、大分子等不挥发组分和无法扩散透过膜的组分的截留可到100%，并且具有设备简单，操作容易，膜使用寿命长，能耗低等优点。5、膜分离技术在苦咸水脱盐中的应用我国西部省区严重缺水问题在中国这个缺水国家尤为突出，苦咸水淡化是解决我国西部省区缺水的一个有效途径。目前，用于苦咸水淡化的膜技术主要有：电渗析技术、反渗透技术、纳滤技术。我国西部油田几乎都用电渗析法制取生活饮用水。电渗析不能去除水中的有机物和细菌，设备运行能耗大，这使其在苦咸水淡化工程的应用受到限制。苦咸水也可用一级反渗透装置脱盐制得饮用水。反渗透系统淡化苦咸水，其出水水质优于我国饮用水卫生标准。对含高氟、低矿化度苦咸水通过反渗透淡化，出水水质可达到我国饮用水卫生标准。反渗透法比电析法生产成本低，无污染，是苦咸水淡化最经济的方法。纳滤是一种低压反渗透技术，在较低的压力下具有较高的脱盐性能。对特定溶质，尤其是苦咸水的表征离子，具有很好的脱盐效果。对苦咸水较多的西部省区，纳滤将是制取优质饮用水的有效途径。八、炼油污水回用中膜法水处理技术的应用1、 简介 石化企业是一个用水大户，近年来，随着水资源日益匮乏，水源的供给已经成为限制企业扩产、增产的制约因素。一方面水资源严重短缺，另一方面工业用水浪费问题严重、耗水量大，目前我国每加工一吨原油的取水量与发达国家相比还有相当的差距（加工吨油的水消耗量是国外的近5倍）。为了缓解水资源短缺，各石化企业作了两方面的工作，一是节约用水，特别是提高工业用水的利用率；二是寻找新的可利用非传统水资源（工业污水、生活污水、海水等），最为可行的途径是实现污水回用。使用非传统水资源面临的问题是水源水质恶化、污染物更加复杂，常规的水处理工艺（包括生化处理、混凝、澄清、气浮、活性炭吸附等）不能高效地去除这些污染物，只能实现污水的简单回用，如冲厕、绿化等，不能实现真正意义的回用，如代替自来水、锅炉用水、工业工艺用水等。作的最好的也只是回用于循环水补水。膜法水处理技术的应用可使大部分的工业污水得到回用。膜分离技术是近几年来发展迅速的一种高新技术，具有分离效果好、占地小、操作简单、安全环保优点。本文主要阐述炼油厂利用其污水厂处理后的外排污水做为原水，经合理的深度处理后，达到一定的水质标准，回用至炼油厂锅炉补给水系统。特别是在石化工业污水回用的膜深度处理技术方面，燕山石化公司与浙江欧美环境工程有限公司合作做了大量的试验工作，在此基础上建成了燕山石化炼油厂410 m3/h的 “超滤+反渗透”膜法回用污水除盐装置，将污水经除盐后回用于锅炉补给水，实现了真正意义的污水回用。2、“全膜法”水处理工艺全膜法(Integrated Membrane Technology, IMT)水处理工艺，是浙江欧美环境工程有限公司基于多年的工程实践经验，围绕先进的膜科技而提出的全新的水处理工艺设计理念。它将不同的膜工艺有机地组合在一起，以经过生化、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“超滤反渗透EDI”的组合工艺，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。超滤是专为中水回用、污水/废水处理、反渗透预处理设计的膜分离产品。它采用亲水性PVDF材质，抗氧化、耐酸碱，具备优良的抗污染性能以及大通量的保证，适应最复杂的水质，已经达到国际先进水平，在国内外废水回用领域已获得了广泛的应用。反渗透作为脱盐系统的核心，已广泛应用于各种废水回收利用。采用反渗透脱盐较经济，原水含盐量越高，反渗透经济性越明显，尤其是当含盐量超过300mg/L，反渗透脱盐比离子交换更经济实用。EDI系电渗析技术(ED)和离子交换技术(DI)有机结合，它既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点，又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足，把离子交换、离子迁移、树脂再生融为一起，达到连续除盐的目的，而且运行维护简便，没有酸碱排放污染。螺旋卷式结构电除盐器(EDI)，具有独特的可拆卸式结构，更宽的进水指标，独特的同心圆电极结构以及独特的整体密封结构等技术特点和优势，其技术含量领先国内同行的水平，达到国际先进水平，填补了国内空白，打破了国外公司筑起的技术保护屏障，拥有完全自主知识产权，已获得中美多项专利。 “全膜法”工艺中，超滤预处理可以截留原水中的各种悬浮物、胶体以及有机污染物，同时实现保护下游反渗透膜、延长反渗透膜寿命的作用；反渗透处理可进一步去除98%的无机离子、硅、有机物；而EDI则可去除剩余离子、硅等。全膜法(IMT)水处理技术作为一种先进的膜法水处理工艺，现已成功应用于石化、电力、石油、冶金、制药以及市政等多个领域，能够将海水、苦咸水、市政及工业废水等处理成符合各种要求的工业用水或者生活用水，产水水质达到电子超纯水、锅炉补给水以及各种工艺用水、回用水的要求。IMT系统不仅使得废水资源得到回用，而且该系统完全以物理分离的方式实现水的净化，无需大量使用酸碱等化学药剂，是工业纯水制备的清洁生产工艺。3、污水回用处理工艺流程设计反渗透产水规模410m3/h，超滤产水规模560m3/h。从西区输来的回用污水进入300m3原水罐，再经过原水提升泵进入超滤装置，去除水中的细菌残体、胶体微粒、大分子的有机物等，超滤出水水质达到反渗透装置的进水条件；超滤出水投加还原剂和阻垢剂经高压泵加压进入反渗透装置，反渗透装置主要去除水中溶解盐类、SiO2胶体等，反渗透产水再入原有离子交换系统进一步除盐后用于锅炉补给水。4、原水水质原水是燕化西区输送过来的回用污水，其水质如下表所示。燕化西区输送过来的回用污水水质参数序号 项目 单位 数1 PH 6.5-8.52 可溶性固体 mg/L 10833 悬浮性固体 mg/L 6.74 COD mg/L 345 总硬度 mg/L 3856 总碱度 mg/L 68.57 钙离子 mg/L 2708 氯离子 mg/L 2019 钾离子 mg/L 4.310 氨氮 mg/L 111 电导率 s/cm 1710燕山石化运用欧美水处理系统后产水水质参数序号 项目 单位 数1 PH 6.52 悬浮性固体 mg/L 03 COD mg/L 小于1.04 总硬度 mg/L 小于55 总碱度 mg/L 小于26 钙离子 mg/L 小于5.47 氯离子 mg/L 小于48 钾离子 mg/L 小于0.019 氨氮 mg/L 010 电导率 s/cm 小于155 主要设备的设计参数4.1 超滤装置系统设计超滤装置10套，设计处理量560m3/h，产水SDI3.0，产水浊度0.2，自用水率5%。系统采用全自动控制，10套超滤装置可同时运行，也可单独运行，根据用水量要求灵活投运。在该项目中采用了亲水性好、寿命长、过滤精度高的OMEXELLTMSFP超滤作为反渗透的前处理，高效地去除了悬浮物、胶体等，保证了反渗透的可*运行。 OMEXELLTMSFP系列超滤膜，采用聚偏氟乙烯（