国内纯净水生产的主要分离技术ppt课件

1、.,国内纯净水生产的主要分离技术,膜分离技术 化工1006 赵建霞 100110140,.,纯净水的主要分离技术,通过调研可知，国内纯净水生产主要应用活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧生物活性碳、膜分离技术等，期中膜分离技术被认为是目前最有前途的水分离技术。 下面以膜分离技术为例做详细介绍。,.,膜分离,膜是一种起分子级分离过滤作用的介质,当溶液或混和气体与膜接触时,在压力下,或电场作用下,或温差作用下,某些物质可以透过膜,而另些物质则被选择性的拦截,从而使溶液中不同组分,或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。膜技术在水处理中应用是利用水溶液(原水) 中的水分子具有透过分离膜的能力，而溶

2、质或其他杂质不能透过分离膜，在外力作用下对水溶液(原水) 进行分离，获得纯净的水，从而达到提高水质的目的。,.,膜分离技术的基本原理和特点,1、膜分离技术的基本原理 由于分离膜具有选择透过特性, 所以它可使混合物质有的通过、有的留下。但不同的膜分离过程使物质留下、通过的原理有的类似, 有的完全不一样。总的说来, 分离膜之所以能使混在一起的物质分开, 不外乎两种手段。 (1) 根据混合物物理性质的不同主要是质量、体积大小和几何形态差异, 用过筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这一原理将水溶液中孔径大于50 nm的固体杂质去掉的。 (2) 根据混合物的不同化学性质。物质通过分离膜的速度取决于

3、以下两个步骤的速度, 首先是从膜表面接触的混合物中进入膜内的速度(称溶解速度) , 其次是进入膜内后从膜的表面扩散到膜的另一表面的速度。二者之和为总速度。总速度愈大, 透过膜所需的时间愈短; 总速度愈小,透过时间愈久。例如反渗透一般用于水溶液除盐。这是因为反渗透膜是亲水性的高聚物, 水分子很容易进入膜内,在水中的无机盐离子则较难进入, 所以经过反渗透膜的水就被除盐淡化了。,.,2、膜分离技术的特点 1) 膜分离过程不发生相的变化,与其它方法相比能耗较低,因此又称节能技术。 2) 膜分离过程是在常温下进行的,因而特别适于对热敏感的物质,如对废水中有价值的重金属、化学药品、生产原料等的分离、分级、

4、浓缩与富集过程。而用膜法处理饮用水,其出水水质只取决于膜自身的性质,如膜孔径、膜的选择性等,与原水水质无关。 3) 膜分离技术不仅适用于有机物和无机物、病毒、细菌的广泛分离,而且还适用于许多特殊溶液体系的分离,如溶液中大分子与无机盐的分离,一些共沸物或近沸点物系的分离等,而后者是常规方法无能为力的。 4) 膜分离是一种物理过滤过程,故不会产生副产物。 5) 膜分离法分离装置简单,操作容易且以控制,便于维修且分离效率高。作为一种新型的水处理方法与常规水处理方法相比,具有占地面积小,处理效率高等特点。,.,膜分离技术( UF 和 MF) 在饮用水中的应用,膜技术作为饮用水独立工艺是最近十几年来最重

5、要的技术突破。它取代了原水处理工艺复杂、庞大的设施，而且处理后的水质，是以前任何水处理设备工艺都难以达到的。用形象一点的话来讲，任何肮脏不堪的水，经过膜技术的处理，流淌出来的就是可以饮用的清洁水。自来水处理中使用传统混凝、过滤等分离技术，只能得到常规相关的水质，与源水条件、药剂材料、水力条件、设备温度的稳定状态有密切联系。而膜技术处理的水质则与上述条件无关，只是选好膜的截流尺寸即可。膜分离技术具有以下性能：首先，它是一种物理过滤过程，不需加任何药剂；其次，它是一种绝对的过滤作用；第三，它不产生任何副产品；第四，其运行驱动力是压力，易实现自动控制。,.,MF 膜和UF 膜可截留水中绝大部分悬浮物

6、、胶体和细菌。美国Saratoga 水厂的运行结果表明,虽然原水中的浊度变化很大,最低时 250 NTU , 但出水浊度一直保持在0. 05NTU 以下。Karimi 等的试验表明,MF 工艺能够有效去除水中的颗粒,如粒径范围在515m 颗粒的平均对数去除率为3. 34. 4 ,粒径范围在25m 颗粒的平均对数去除率为2. 35. 5 。Adham 等对UF 膜处理河水进行实验,结果表明UF 膜能有效去除大肠杆菌,出水中不含大肠杆菌。J acangelo 等的研究发现通过UF 工艺处理后的出水,水中的贾第虫和隐孢子虫卵囊都在检测限以下。Madaeni 实验证明,标称孔径0. 22m 的疏水性M

7、F 膜在搅拌和较低的跨膜压差的情况下,对脊髓灰质炎病毒的去除率 99 % ,而对UF 膜来说,病毒的去除是完全的,并且指出,MF 膜去除病毒的优势机理是“标准过滤”,即膜孔径大小刚好使病毒吸附到膜孔壁上。,.,通过电子显微镜观察发现,病毒多是吸附在膜孔内部,而不是膜表面的滤饼中。致病原生动物主要有阿米巴(痢疾) 、兼性寄生阿米巴(脑膜炎) 、肠梨形虫(胃肠功能紊乱腹泻) 、贾第虫(腹泻) 、隐孢子虫(腹泻) ,这些原生动物主要是通过它们的胞囊(Cyst) 或卵囊(Oocyst ) 来传播疾病的。贾第虫胞囊大小约为510m ,隐孢子虫为25m ,而阿米巴在1015 m 左右,个体较大,具有强耐氯

8、性,常规水处理方式很难去除,但其尺寸远远大于MF 膜和UF 膜的孔径,因此MF 膜和UF 膜可通过筛滤作用将之完全去除。Clive 的研究也表明,UF 膜能去除寄生虫卵,如贾第虫卵和阴孢子虫的卵囊,并能去除最小的病毒脊髓灰质炎病毒。由此可见,UF 膜和MF 膜可完全实现对饮用水的除浊和消毒,与其他的除浊、消毒工艺比较,UF 膜和MF 膜的显著优点是对进料浓度的波动相对来说不太敏感。,.,UF 膜和MF 膜对水中的有机物去除率不高。Laine 等人经实验证实,截留分子量为1 0005 000的UF 膜去除THMs 前驱物效果不是很好。但Anselme 等人提出了一种特殊的工艺来去除溶解性有机碳(

9、DOC) 和微污染物,即将一定量(615 mg/ L) 的粉末活性炭( PAC) 投加到UF 或MF膜装置的循环水流中,组成吸附固液分离工艺流程来处理饮用水。PAC 可有效吸附水中低分子量的有机物,使溶解性有机物转移至固相,再利用UF 膜或MF 膜截留去除微粒的特性,可将低分子量的有机物从水中去除。而且, PAC 还可有效地防止膜污染。Loseph 等人通过电子显微镜观察发现PAC 会在膜面上形成一层多孔状膜,它吸附水中有机物,不仅去除有机物还可以避免膜污染。这层PAC 膜较松软,反冲洗会很容易将它去除。Laine 等提出将颗粒活性炭与UF 膜组合,利用颗粒活性炭去除低分子量的溶解性有机物。实

10、验证明,这种组合也能提高出水水质。UF 膜技术也可应用于地下水处理。美国环保局规定,受地表水直接影响的地下水必须像地表水一样处理,这样,一些地下水也必须过滤和消毒。适应这种需要,UF 膜技术是一种理想工艺,因为UF 膜工艺就可以完成过滤和消毒两项要求。,.,膜分离技术去除了水中的那些物质,近年来，膜技术在饮用纯净水方面的应用也逐步开展。目前全国纯净水产量达到年产400万吨以上，国内纯净水生产一般采用反渗透法。以城市自来水为水源，经预处理，反渗透和臭氧消毒处理其电导率通常能小于10s(25)，细菌总数20cfu/mL，水质透彻晶亮，口感纯正，满足了国家饮用纯净水标准(GB17323-1998，G

11、B17324-1998)。随着膜技术的发展和应用，绝大多数矿泉水(含天然水)生产厂家均开始采用超过滤或微孔膜过滤技术除菌、除胶体、除絮凝物和颗粒等。膜技术为改善矿泉水品质和贮存性能起了重要作用,.,纳滤去除饮用水中有机物及类炭疽杆菌 1、 原水经10P M保安过滤器、活性炭柱和超滤装置处理后，符合纳滤的进水水质要求，该流程可用于一般井水的预处理。 2、 纳滤膜可有效去除水中的有机物及致癌、致畸、致突变物，出水的Ames试验结果为阴性，对TOC的去除率90%。 3、 在试验水样含菌量为(2.7一3.3)x 1 04CFU/l00mL的条件下，各级装置对类炭疽杆菌繁殖体的平均除菌率分别为:超滤为8

12、7.5%，纳滤为48.78%，离子交换树脂无除菌作用。 4、 纳滤工艺用于饮用水深度处理时，对有机物及“三致”物质有很好的去除效果，但在去除类炭疽杆菌及其繁殖体时，若先经过消毒处理，则净化效果将更为理想。,.,膜分离技术在水处理方面的应用前景,将均是非侵入性的膜技术与紫外(UV) 消毒结合起来,能极大降低化学物质和微生物风险,并能使水的回用、海水淡化等有较大发展。而对膜技术的大量应用可以解决公众的多种处理目标要求。今后膜处理除了作为常规处理的后续处理以外,更大的趋势是作为单独的处理流程取代现行流程,很可能形成一套两级膜处理流程,即原水先通过MF 或UF 这样的低压流程去除颗粒和大的微生物污染体,再进入NF 和RO这样的高压流程以去除NOM、一些人工合成有机化合物,以及其他污染物质。,.,而我国在饮用水生产以及污水处理中采用膜技术起步较晚,目前主要还处于国外设备的引进、消化及研究开发阶段。据1993 年统计,国内膜和膜装置的年产值大约是2 亿多元人民币,其中离子交换膜和电渗析器约1 亿元,反渗透和超滤膜装置约为1000 万元,微滤约为3000 万元,气体分离膜约为1