镁和铝第一课时

1、分离膜简介一、膜的定义及种类二、膜的种类三、膜的结构一膜的定义及种类l 膜为介于两相之间的一个不连续区间(域)l a region of discontinuity interposed between two phases. l a selective barrier between two phases, the term selective being inherent to a membrane or a membrane process.l 1区域不同于界面；l 2膜不是单纯的隔板或栅栏，具有分离功能；l 3膜可以是固体、气体、溶胶或液体等；l 4膜对不同物质具有选择渗透性；l 5膜

2、具有良好的机械强度和化学稳定性。相界面与液膜的差别无厚度，界面位置因外界条件而改变(暂时的稳定)固定厚度，界面位置稳定气膜萘氮气大气层二. 膜的种类l可按膜的性质、结构、用途、作用机理、分离推动力、膜形态等分类对称和非对称二大类1）微孔膜厚度： 10200ml孔径：0.001-10ml孔数：107个/cm2l孔隙率：70%用途： 微滤、超滤、纳滤、膜蒸馏、膜萃取、膜吸收2) 致密膜l厚度： 10200ml孔径：0.550.0nm(1nm=10.0a)l孔隙率： 20%l用途：l gsgs、 pvappvap、 roro3)非对称膜(复合膜) loeb-souriraganl厚度：0.10.5m

3、(表皮层)l 50150m(支撑层)用途：lro、us、gs、 pvapl(复合膜-皮层与用作支撑层的对称或非对称膜材料不同)4)荷电膜阳离子交换膜磺酸型(r-so3h)l磷酸型(r-poh2)l羧酸型(r-cooh)l 阴离子交换膜 季胺型(r-ch2n(ch3)oh)l叔胺型(r-ch2nh(ch3)2oh)l仲胺型(r-ch2nh2ch3oh)l伯胺型(r-ch2nh3oh)l 用途： ed、ro、ufl 三.膜的结构几种典型膜的截面结构微孔膜膜面结构三种基本类型的分离用膜膜生物反应器在污水处理及回用中的应用目 录l 一、膜生物反应器技术简介l 二、膜生物反应器在vc废水处理中的应用l

4、三、膜生物反应器在二元酸废水处理及回用中的应用l 四、膜生物反应器在化工污水中的中试研究l 五、垃圾渗滤液的处理研究l 六、染料废水的处理一、膜生物反应器技术简介1、基础废水处理理论2、膜生物反应器的基本原理3、膜生物反应器在废水处理上的应用1、废水处理的基本理论治理废水的技术方法尽管有许许多多，但其最基本的作用原理却只有三项：l分离l转化l利用1、废水处理的基本理论l分离：采用各种技术方法，把废水中的悬浮物或胶体微粒、微滴分离出来，从而使废水得到净化，或者使废水中污染物减少到最低限度 。1、废水处理的基本理论l转化：对于水体中的污染物，采用生物化学的的方法、化学和电化学的方法，将其转化成无害

5、的物质（如转化成 h2o、 co2、 ch4、no3 -等等），或者转化成容易分离的物质（如沉淀物、附着物、上浮物、不溶性气 体等等）。总之，使水中污染物发生有利于治理的化学、生物化学变化 。1、废水处理的基本理论l利用有些废水（主要是高浓度的废液），未经处理或者稍加处理有可能找到新的用途，可以成为有用的资源，用于再制造、再加工，从而彻底解决了废水（或其他废物）的治理问题 。1、废水处理的基本理论治理废水的生物化学方法l厌氧法、兼氧法、好氧法及其他生物治理方法l治理废水的生物化学方法是利用微生物或植物来净化废水的技术，称之为生物化学法。2、膜生物反应器（mbr）基本原理常规活性污泥法存在的问题

6、：l活性污泥浓度有限制l污泥膨胀难以应付l不抗水质冲击l出水不够澄清l排泥量大l占地面积较大概念：l膜生物反应器membrane bioreactor，简称为mbr。2、膜生物反应器（mbr）基本原理2、膜生物反应器（mbr）基本原理工艺组成：l膜分离组件l生物反应器通常提到的膜生物反应器实际上是三类反应器的总称 。2、膜生物反应器（mbr）基本原理l曝气膜 - 生物反应器 (aeration membrane bioreactor, ambr) ；l 萃取膜 - 生物反应器( extractive membrane bioreactor, embr)；l 固液分离型膜 - 生物反应器(sol

7、id/liquid separation membrane bioreactor, slsmbr, 简称 mbr)。2、膜生物反应器（mbr）基本原理mbrl 将膜技术与生化处理技术结合的一种新型污水处理工艺。l 它利用了膜微孔截留的作用，将好氧或厌氧系统的菌团彻底截留在反应器中，提高了反应器的污泥浓度，提高了难降解物质的降解效率。l 有效克服污泥膨胀所带来的污泥流失和难以澄清的问题。2、mbr基本原理2、mbr基本原理mbr分类l 生物过程：厌氧膜生物反应器、好氧膜生物反应器l 结构形式：内置式、外置式、复合式l 膜的形式：中空纤维、板式、管式，卷式、旋转板式等l 膜的材料：有机膜、陶瓷膜2

8、、mbr基本原理生物过程的分类l 厌氧膜生物反应器在利用膜截留厌氧反应器内的污泥，达到提高污泥浓度，直接分离处理液的目的。通常，这种过程可以将抑制厌氧过程的物质在反应过程中直接加以去除，达到提高厌氧反应效率的目的2、mbr基本原理l 好氧膜生物反应器利用膜截留好氧反应器内的活性污泥，提高反应器内容积负荷，降低污泥负荷，提高好氧处理效率，缩小反应器体积，提高出水水质，省却二沉池的目的。2、mbr基本原理l结构形式外置式生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。l特点：1、运行

9、稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；2、膜通量普遍较大；3、需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，费用高 。泵产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象 。2、mbr基本原理l结构形式内置式 把膜组件置于生物反应器内部。进水进入膜 - 生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在负压泵抽吸或真空溢流作用下由膜过滤出水。l特点：靠抽吸出水，能耗相对较低；占地较分置式更为紧凑；一般膜通量相对较低，容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。3、mbr在污水处理中的应用mbr工艺的特点l 出水水质极高，无固体物质存在，无需二沉池，占地小；l 与其他好氧工艺相比污泥产量少，不受污泥膨胀的影

10、响；l 污泥浓度高(5000mg/l200000mg/l)，处理效率高；l 可以处理难降解的有机物，同时一些反应过程的稳定性提高，如硝化反应；l 具有处理高浓度废水的能力，可进行厌氧与好氧过程处理；l hrt和srt可以独立控制；流程启动快，系统可以模块化设计，升级改造容易。l 占地面积小，受场地限制小。mbr进水及出水对比进水及出水对比mbr工艺适用的地方l 原有污水处理无法达标排放的进一步处理。l 污水处理场地受限制。l 企业扩产污水流量扩大，导致负荷增大。简易改造。l 生产工艺改变导致废水组分产生大的改变。l 希望进行中水回用。l 填料型活性污泥法的改进。mbr膜组件的形式l板式l中空纤

11、维l管式l卷式mbr膜组件的形式l 板式是 mbr 工艺最早应用的一种膜组件形式，外形类似于普通的板框式压滤机。优点是：制造组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更换。缺点是：密封较复杂，压力损失大，装填密度小。l 典型代表：日本kubota日本东丽 德国microdyn-nadirmbr膜组件的形式mbr膜组件的形式l管式： 是由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型。膜直径在 624mm 之间。l圆管式膜优点：不易堵塞，易清洗，压力损失小。缺点是：装填密度小。l典型代表：x-flow、德国维尔利mbr膜组件的形式l中空纤维膜优点：耐压强度高，不易变形。一般用于浸

12、没式膜 - 生物反应器。优点是：装填密度高；造价相对较低；寿命较长。 缺点：对堵塞敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。 l典型代表日本三菱加拿大zenon中空纤维膜mbr组件膜系统的设计对比zenonkubotamicrodynnadir中空纤维膜膜丝柔性,可反冲洗支撑板式平板膜:膜片为刚性,不可反冲洗夹层式平板膜膜片为柔性,可反冲洗独立的清洗独立的清洗(sbc)操作中机械清洗填充密度160m/m填充密度 80m/m填充密度160m/m典型膜通量：20l/mh典型膜通量：2030l/mh典型膜通量：2040l/mh膜系统的设计对比zenonkubotanadir缠绕式纤维物质,污泥堵

13、塞,卡在纤维间,无法通过反冲去除沟槽式,低填充密度,堆积在板间,始于板固定处,没有反冲洗平板膜不会夹带污泥或纤维物质,反冲洗及sbc清洗可避免过量微生物沉积昂贵的化学及机械清洗昂贵的化学及机械清洗长期可靠的运行,长间隔的简单清洗microdyn-nadir的板式膜组件的板式膜组件mbr污水处理系统内部结构mbr系统（运行时）mbr膜污染的克服l污染因素废水中的有机物、无机物活性污泥eps胞外聚合物l对策控制污泥浓度间歇出水膜底加强曝气，膜丝震动组件结构、膜面改性在线化学清洗（naoh/naclo，柠檬酸）离线机械清洗 实验用小试设备实验用中试组件中试系统外围中试系统流程示意图原水罐风机出水泵进

14、水泵清洗装置膜反应器二、vc制药废水的mbr实验 040080012001600200024001234567天数(d)codcr(mg/l)出水codcr进水codcr反应器codcr图1：考察阶段运行图 天数天数反应器反应器codcr溶解氧溶解氧sv30mlss118002.30.9512000212342.00.841000039821.60.70600046203.50.50450053572.00.35380062202.30.30260071803.00.242200二、vc制药废水的mbr实验 表1驯化阶段运行情况 二、vc制药废水的mbr实验 50%60%70%80%90%18202224262830323436天数co d cr去除率50%60%70%80%90%氨氮去除率codcr去除率氨氮去除率图2 codcr和氨氮去除率 三、二元酸污水的mbr处理实验 03006009001200150018002100240027003000330036000123456789 10 11 12时间（d）c0d(mg/l)codincodout图3mbr每天进水及出水cod变化曲线 停留时间40h停留时间16h停留时间120h停留时间40h停留时间60h三、二元酸污水的mbr处理实验图4厌氧出水及mbr产水照片 四、石化污水mbr中试实验 050100150