污水处理及回用培训 第四节 膜法水处理技术介绍课件

1、污水处理和资源再生训练、第四节膜法水处理技术介绍、1、交流PPT、序文、膜，更确切地说是半渗透膜，它是薄层物质，一定的推动力作用于膜的两侧，可以按照物质的物理化学性质分离物质。 通常，膜根据物质的分离范围和应用的推动力来分类。 在解决水资源匮乏问题上，膜分离过程起着非常重要的作用。 膜分离工艺在废水和污水排放前，可用于废水和污水处理的废水进入污水系统前，膜分离过程可用于工业上有用的物质回收，当然膜分离过程也可用于饮用水的生产。 在生产饮用水方面，膜的人们不仅可以利用大量的海水资源，而且在水和废水的循环资源再生中，膜的特殊作用十分重要。 膜分离技术在水处理中的应用，既可以用于给水处理，也可以用于

2、废水处理。 2、学习交流PPT，一、膜技术应用于水处理的优点、缺点，1 .能够处理各种滤液，得到高质量的过滤水2 .膜工艺能够用模拟装置实现，并且能够连续地操作3 .相对于渗透液以一定比例循环的工艺用水或者再利用的潜在1 .膜的相容性与孔的大小、水的pH值以及水的温度等多个因素有关2 .有时容易产生污垢，有些特殊应用中膜的寿命短3 .与以往的物理化学处理相比一般投资费用高。 学习交流PPT，21世纪膜分离的应用不断增加，特别是微过滤/超滤、微过滤/反渗透、微过滤/超滤/反渗透或纳金属钍过滤相结合的膜处理过程。 应用领域有二、应用领域、四、交流PPT、三、水处理和膜分离、一、用水、二、工业用水、

3、三、工业废水和市政废水，近年来浸没式膜生物反应器在污水处理和资源化方面受到重视和商品化，五、交流PPT，四、学习膜的定义和分类，膜分离两相和选择性递质膜可以是固体，也可以是液体，膜的结构可能是均质的，可能是非均质的膜可以是中性的也可以带电的膜传递过程可以是有源传递过程，也可以是无源传递过程。 定义、分类、膜的形态结构决定了分离反应历程，也决定了其应用。 按膜结构可分为对称膜和不对称膜。 按化学组成可分为有机材料类和无机材料类。 按分离机构分类的分类和膜大致分为多孔质膜、无孔质膜、载体膜。 多孔质膜在处理溶液时根据粒子大小进行分离，主要用于超滤或微过滤。 无孔膜利用分离体系中各成分的溶解度和扩散

4、系数的不同而分离，主要用于瓦斯气体分离、透析、蒸汽渗透等过程。 载体膜通过使载体分子对某成分具有高专一性来实现不同成分间的分离，通过膜的成分可以是气体、液体、络离子、非离子。 按几何形状分为分类、平面型、管式、毛细管型、中空丝型。 后者三种都是管状薄膜，直径超过10mm的是管式薄膜，直径在0.5-10mm之间的是毛细管式膜，直径不足0.5mm的是中空纤维膜。 管状膜的直径越小，每单位体积的膜面积越大。 学习定义、分类、6、交流PPT、5、膜分离的定义和分类，所有的分离过程都利用某种环境下混合物各成分的性质差异进行分离。 膜分离过程以选择性渗透膜为分离介质，在两侧施加一定的推进力，原料侧成分就能

5、选择性渗透膜，达到分离纯化的目的。 定义、分类、1 )反渗透和纳米过滤反渗透是海水淡水化的最经济的技术，也是苦咸水淡水化的主要手段，是高纯水和纯水制造的首选技术，对各种材料液的分离纯化浓缩废液的再生资源再生发挥着重要作用。我国的反渗透技术可以在海水淡化、脱水浓缩、高温水再利用、市政和工业废水处理与再利用领域发挥其作用。 纳滤膜介于反渗透膜和超滤膜之间，是近10多年来发展迅速的膜品种。 a .反渗透原理用一个半透性膜分离两种不同浓度的溶液时，膜只允许溶剂分子通过。 由于浓溶液中溶剂的化学势比稀溶液中的化学势低，因此，稀溶液中的溶剂分子自发地透过半透膜移动到浓溶液中。 7、学习交流PPT，5、膜分

6、离的定义和分类，b .反渗透膜和纳滤膜及其组件c .反渗透膜和纳滤膜由多种反渗透膜和纳滤膜构成，主要有平板不对称膜、非对称平板复合膜、管式不对称膜、中空纤维不对称膜、中空纤维复合膜等。 目前平板不对称膜和中空纤维膜占市场的大部分份额。 d .反渗透膜和纳滤膜组件反渗透过程的经济性和实用性取决于集团所看到的价格和性能。 对组件的机械强度、流体动力学结构及经济性有较高要求。 e .反渗透和纳米过滤过程流反渗透和纳米过滤过程流通常包括预处理过程、膜分离过程和后处理过程三个部分。 为了减少材料液膜分离过程中对膜的污染和化学损伤，需要对材料液进行适当的预处理。 在实际生产中对溶液的分离有不同的要求，必须

7、选择合适的膜和组件形式，应通过修正计算确定组件的排列和操作条件。 f .反渗透和纳米过滤应用反渗透应用领域可分为水精制和溶质浓缩2种。 主要用于海水和苦咸水脱盐制饮用水、半导体工业、压电石英药、化工生产所需的高纯水等水的精制。 纳滤膜对Na和Cl-单价络离子的阻遏率低，实践证明了纳米过滤可以替代沉淀、pH调节和蒸发等过程，达到了产品提纯和浓缩的目的，是一个新的高效能源节约过程。 另外，纳米过滤广泛应用于有机小分子和盐的分离和浓缩、脱脂奶粉的异味除去等。 学习8、交流PPT、5、膜分离的定义和分类；2 )超滤a .超滤原理超滤膜多为非对称结构，由极薄、具有一定尺寸孔径的表皮层和厚、海绵状或具有指

8、定结构的多孔层组成。 前者发挥分离作用，后者发挥支撑作用。 在超滤膜的分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性质等发挥各自不同的分离作用。 无论如何，超滤膜的性能指标有渗透通量和托说唱乐模量。 超滤膜的耐压性、耐冲洗性、耐温性等性能对工业应用非常重要。 现在商品化的有机材质的超滤膜都是通过相变法得到的。 b .超滤操作过程超滤的基本操作有以下3种。 过滤操作被用于大分子和小分子的分离。 间歇操作经常被用于小规模生产。 连续的操作经常用于大规模生产。 c .超滤应用超滤广泛应用于需要从低分子物质和溶剂中分离大小分子和微粒的领域。 薄膜过滤设备可单独地操作或与其他处理设备组合地应用于各种分离过程。

9、 超滤是蛋白质和酶催化剂精制和浓缩的有效过程。 超滤浓缩的优点依旧，一般无需加热，工艺简单，适用pH范围广，防止失活等，适合热敏性物质的分离富集。 学习9、交流PPT，5、膜分离的定义和分类；3 )微过滤烟嘴微过滤烟嘴(MF )是一个与常规粗过滤烟嘴很相似的膜过程。 微孔过滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，孔径范围为0.05-10um，过滤一般从比较粗糙的相对性质到精密的绝对性质，主要用于说唱乐混悬剂和乳液。 a .微过滤烟嘴原理微过滤烟嘴也被称为精细过滤烟嘴，其基本原理是网状过滤烟嘴，由于静压差，小于膜孔的粒子通过过滤烟嘴，大于膜孔的粒子被说唱乐到膜表面，大小不同的成分被分离，操作压力为0.

10、7-7kPa。此外还有膜表面层的吸附说唱乐、架桥说唱乐、膜内部网络中的说唱乐。 b .微过滤烟嘴操作工艺微过滤烟嘴有两个操作工艺：死端过滤烟嘴：死端过滤烟嘴时，溶剂和小于膜孔的溶质在压力驱动下透过膜，大于膜孔的颗粒被说唱乐，通常沉积在膜表面上。 死端过滤是间隙式的，必须周期性地停止，清洗膜表面的污染层和更换膜。 错流过滤：由于泵的压入，材料液与膜面平行流动，与死端过滤不同，材料液在膜面流动时产生的剪切力将膜表面上的滞留粒子带走，使污染层保持在较薄的水平。 学习了10、交流PPT、5、膜分离的定义和分类，c .微过滤烟嘴微过滤烟嘴膜是一种屏幕状过滤介质，具有形态有序的结构，大于网格的颗粒全部封闭

11、在膜表面。 目前市面上的微过滤烟嘴材质可分为有机和无机两种。 有机材质主要是聚合物，多采用相转化、拉伸、烧结、轨道蚀刻等方法制造。 d .微过滤烟嘴的应用微过滤烟嘴是所有膜过程中最普遍、销售额最大的技术。 在工业上，微过滤烟嘴主要用于从溶液中分离超过0.1um的粒子，其最大的市场是制药行业的除菌过滤和电子工业用高纯水的制造。 其最新的应用领域是生物技术和生物医药领域技术。 11、交流PPT，5、学习膜分离的定义和分类，4 )透析透析，也是溶质自身浓度梯度从膜的上游传到下游的过程。 由于分子大小和溶解度不同，不同溶质的扩散速度不同，实现了分离。 a .遗传理论原料液和透析的阴流通常是反方向，也可

12、以是同方向。 在溶剂和溶液中的其他成分之间没有耦合作用时，由于渗透压，溶剂从低浓度侧向高浓度侧流动，原料液侧的压力比渗透压侧高时，溶剂从原料液侧向渗透压侧流动。 b .透析膜透析主要用于从高分子量物质中分离低分子量成分，由于不同成分的化学性质和分子大小的不同，在膜中的扩散速度不同，从而实现分离。 c .透析应用目前透析的最主要用途是肾透析，即用透析膜代替肾脏除去尿素、肌酸酐、磷酸盐和尿酸等有毒的低分子量成分，缓解肾功能衰竭和尿毒症患者的病情。 学习12、交流PPT、5、水处理和膜分离5 )电渗析电渗析在直流电场的作用下以电位差为推动力，利用络离子交换膜的选择渗透性，将电解质从溶液中分离，实现溶

13、液的浓缩、淡化、纯化和纯化。 a .电透析的基本原理在阴极和阳极之间交替排列一系列阴络离子交换膜和阳络离子交换膜。 阴络离子交换膜透过阴络离子，阳络离子交换膜透过阳络离子。 b .络离子交换膜目前络离子交换膜种类繁多，常用膜按功能分为阴络离子交换膜和阳络离子交换膜。 c .电透析的应用目前，电透析是一项相当成熟的膜分离技术，主要用途是苦咸水淡化、饮用水生产、海水制盐浓缩及从系统中去除电解质。 学习交流PPT，工业应用通常需要大面积的膜。 安装膜的最小单位针织面料称为膜组件。 膜组件的设定修订有各种各样的形式，它们都是根据平板膜和管式膜的两种膜结构形式进行化学基修订的。 大板块信息帧式和辊式的膜

14、组件使用平板膜，管式、毛帽拉力赛式和中空纤维膜组件使用管式的膜。 1、可用于反渗透、超滤及渗透蒸发过程的板框式膜组件。 组件的具体设定修订因过程而异。 学习6、膜组件、14、交流PPT、6、膜组件、2、辊型膜组件，辊型膜组件是目前反渗透、超滤及瓦斯气体分离过程中最重要的膜组件形式，在渗透蒸发过程中也有少量使用。 对于不同的处理对象，卷膜组件的结构可以相应地改进。 3 .管式膜组件的管式膜组件由圆管式的膜及膜的支承构成。由于薄膜本身的强度不足，在压力下作业时需要具有良好的透水性能和高强度的材料支撑。 管式膜流路大，对材料液中杂质含量要求不高，可用于处理高固含量的材料液。 膜面的清洗不仅可以使用化学方法，也可以使用海绵球之类的机械清洗方法。 4 .毛细管膜组件的毛细管膜组件的结构与管式膜相似。 由于膜的孔径小(0.5-6mm )，可以承受高压，不需要支撑管。 毛细管膜组件装填密度大，制造成本低，但压缩强度小，多数情况下材料液流为