第6章-膜法水处理.ppt

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1、第6章-膜法水处理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望主要内容主要内容 膜处理技术实验研究膜处理技术实验研究 膜法水处理工程及应用膜法水处理工程及应用 水处理用膜及其组器技术水处理用膜及其组器技术123 膜污染及其控制技术膜污染及其控制技术4一、水处理用膜及其组器技术18世纪初，人们就已经注意到了膜分离现象；19世纪末20世纪初，细致深入地了解了渗透现象；20世纪50年代，Juda成功试制了高选择透过性阴阳离子交换膜，使得电渗析(ED)进入实用；微滤也

2、进入工业化阶段；60年代，Loeb和Sourirajan制备了不对称反渗透膜，使得反渗透技术在海水淡化技术进入了实用阶段；70年代，超滤技术；80年代，气体分离；90年代，渗透蒸发；超低压反渗透膜得以研制成功。膜分离技术特点使其受到广泛重视，发展迅速。膜分离技术特点使其受到广泛重视，发展迅速。21世纪将是膜技术全面发展的阶段，对工业技术的改造将起到深远世纪将是膜技术全面发展的阶段，对工业技术的改造将起到深远的影响。的影响。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.1 1.1 膜技术发展简史膜技术发展简史饮用水饮用水工业用水工业用水工业废水工业废水市政污水市政污水1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.2 1

3、.2 水处理领域的膜分离技术水处理领域的膜分离技术1 1、膜与膜过程、膜与膜过程 膜是分离两相和选择性传递物质的屏障，是具有选择性分离功能的材料。膜分离是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。1.3 1.3 膜的定义膜的定义膜中间相相相原料透过物传质推动力膜中分布有微细孔穴，不同孔穴有选择渗透性（筛分效应）。膜中存在固定基团电荷，电荷的吸附、排斥产生选择渗透性。膜分离物在膜中的溶解、扩散作用产生选择渗透性。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.4 1.4 膜材料能够选择透过的原因膜材料能够选择透过的原因膜分离过程能耗比较低。适合热敏性物质分离。分离装置简单、操作方便。分离系

4、数大、应有范围广。工艺适应性强。便于回收。没有二次污染。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.5 1.5 膜分离的特点膜分离的特点按结构：致密膜、多孔膜、纤维质膜。按膜组建外形：卷式膜、中空纤维膜、板式膜、管式膜。按被分离物质性质：气体分离膜、液体分离膜、固体分离膜、离子分离膜、微生物分离膜。按膜材质不同：有机膜、无机膜。1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.6 1.6 膜及膜分离过程的分类膜及膜分离过程的分类1 1、膜与膜过程、膜与膜过程1.7 1.7 几种重要的膜分离过程几种重要的膜分离过程1.反渗透反渗透 对溶液施加超过渗透压的压强，使溶对溶液施加超过渗透压的压强，使溶剂分子通过半透膜而与溶液分

5、离。剂分子通过半透膜而与溶液分离。2.超滤超滤 用孔径为用孔径为10-210-3mm的膜在压差下过滤的膜在压差下过滤溶液，使大分子或细微粒与溶液分离。溶液，使大分子或细微粒与溶液分离。3.微滤微滤 与超滤相似，但孔径更大，大致为与超滤相似，但孔径更大，大致为0.110um。4.电渗析电渗析 以电位差为推动力，利用离子交换膜以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质。的选择透过性，从溶液中脱除或富集电解质。5.渗透气化渗透气化 溶液与某种特殊的膜接触后，各组溶液与某种特殊的膜接触后，各组分在通过膜的同时发生气化，且各组分的透过速率分在通过膜的同时发生气化，且各组分的透

6、过速率不同。不同。6.气体渗透气体渗透 利用混合气体中各组分通过膜的速利用混合气体中各组分通过膜的速率不同而使组分分离。率不同而使组分分离。7.渗析渗析 在浓度梯度作用下，溶质通过膜进入另在浓度梯度作用下，溶质通过膜进入另一侧的溶液，从而与原溶液分离。一侧的溶液，从而与原溶液分离。8.纳滤纳滤 介于超滤和反渗透之间的操作，与反渗透介于超滤和反渗透之间的操作，与反渗透类似。类似。1.7 1.7 几种重要的膜分离过程几种重要的膜分离过程脂类非蛋白氮乳清蛋白酪蛋白灰分（二价离子）乳糖 非蛋白氮灰分（单价离子）BODCOD水 例：乳品分离图谱膜分离过程膜分离过程有有机机材材料料纤维素类纤维素类二醋酸纤

7、维素二醋酸纤维素/三醋酸纤维素三醋酸纤维素/醋酸丙酸纤维素醋酸丙酸纤维素/硝酸纤维素硝酸纤维素聚酰胺类聚酰胺类尼龙尼龙6666，芳香聚酰胺，芳香聚酰胺酰肼等，芳香聚酰胺，芳香聚酰胺酰肼等芳香杂环类芳香杂环类聚哌嗪酰胺，聚酰亚胺，聚苯并咪唑，聚苯并咪唑酮等聚哌嗪酰胺，聚酰亚胺，聚苯并咪唑，聚苯并咪唑酮等聚砜类聚砜类聚砜，聚醚砜，磺化聚砜，磺化聚醚枫等聚砜，聚醚砜，磺化聚砜，磺化聚醚枫等聚烯烃类聚烯烃类聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚丙烯酸等聚乙烯，聚丙烯，聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚丙烯酸等硅橡胶类硅橡胶类聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷/聚三甲基硅烷丙炔聚三甲基硅烷丙炔/聚乙烯基三甲基硅烷聚乙烯基

8、三甲基硅烷含氟聚合物含氟聚合物聚全氟磺酸，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯等聚全氟磺酸，聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯等其他其他聚碳酸酷，聚电解质聚碳酸酷，聚电解质无无机机材材料料陶瓷陶瓷氧化铝，氧化硅，氧化锆等氧化铝，氧化硅，氧化锆等玻璃玻璃硼酸盐玻璃硼酸盐玻璃金属金属铝、钯、银等铝、钯、银等2 2、膜材料及膜的制备、膜材料及膜的制备2.1 膜材料 无机膜相对于有机膜：1、耐高温：无机膜的使用温度可高于400，甚至可达800。2、化学稳定性好3、机械强度高：在较高压力下使用，膜组件及膜微孔不会产生变形和损坏；还可以高压反冲进行再生。4、抗微生物能力强：用于食品、生化领域有独特的优势。5、无机膜具有孔径分布范围

9、较窄、分离效率。6、缺点：造价较高，装填面积较小，运行费用偏高2.1 膜材料无机膜粗孔膜50nm微孔膜 p反渗透与纳滤反渗透与纳滤1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z反渗透反渗透纳滤过程与反渗透过程极为相近，纳滤膜能够拦截纳米数量级的分子。纳滤膜的表面分离层由聚电介质构成，对离子有静电相互作用，因此对无机盐也有一定的截留率。与反渗透相比，纳滤水透量大、操作压力低、成本低。可以用于脱除水溶液中的杂质和有机物，如印染水的脱色、饮用水的预处理等。反渗透与纳滤反渗透与纳滤1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z纳滤纳滤典型过程：典型过程：血液透析膜渗吸液溶剂渗出液原液溶质溶

10、剂ABx1x2溶剂扩散物质渗透过程原理 渗析是一种扩散控制的，以浓度梯度为驱动力的膜分离方法。渗析与电渗析渗析与电渗析1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z渗析渗析溶液中的离子在电位差的推动下，通过荷电膜而同其他不带电的组分分开。电渗析过程的基本原理：电渗析过程的基本原理：阳膜：带负电的阳离子传递膜阴膜：带正电的阴离子传递膜电渗析广泛地应用于苦盐水脱盐，是世界上某些地区生产淡水的主要方法。浓溶液稀溶液电极冲洗液原料液阳极阴极CACA电渗吸过程原理渗析与电渗析渗析与电渗析1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程z电渗析电渗析 MBR是将膜分离技术膜分离技术和污水生物处理技

11、术污水生物处理技术有机结合的一种新型高效的污水处理与资源化工艺。大量的微生物(活性污泥)在膜生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触,通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖,同时使有机污染物降解。膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。膜生物反应器膜生物反应器（MBRMBR）1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程膜生物反应器技膜生物反应器技术起源于术起源于20世纪世纪60年代的年代的美国美国。1966年年,美国的美国的Dorr-Oliver公司公司首先将首先将MBR用于用于废水处理的研究。废水处理的研究。日本日本19851985年开始年开

12、始的的“水综合再生水综合再生利用系统利用系统9090年代年代计划计划”把把MBRMBR的研的研究在污水处理对象究在污水处理对象与规模方面都大大与规模方面都大大推进了一步。推进了一步。1991年岑运华介年岑运华介绍了绍了MBR在日本在日本的研究现状的研究现状,从此从此MBR在水处理方在水处理方面的应用逐渐在面的应用逐渐在我国我国开展了起开展了起来。来。膜生物反应器（膜生物反应器（MBRMBR）1 1、几种重要的膜分离过程、几种重要的膜分离过程超滤或微滤膜生物处理传统生物污水处理工艺和膜生物反应器处理工艺的比较传统生物污水处理工艺和膜生物反应器处理工艺的比较生化曝气池沉淀砂滤装置加氯或UV消毒z典

13、型脱盐系统单元典型脱盐系统单元实验处理单元实验处理单元2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究后处理系统分配汽提、消毒能量回收系统浓液排放水源供水泵预处理系统高压泵z项目概况项目概况RO/EDIRO/EDI集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用用用用2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究 以北京市市政自来水为原水,要求供出水电阻率大于15 M.cm,使用点纯水电阻率为10 15M.cm,产水量为1m3/h。z工艺流程工艺流程z设备及技术参数设备及技术参数RO

14、/EDIRO/EDI集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用用用用2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究z投资费用投资费用RO/EDIRO/EDI集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应集成膜技术在实验室超纯水制备中的应用用用用2 2、反渗透膜处理技术实验研究、反渗透膜处理技术实验研究 纯水系统设备总价58.86万元；设计及安装调试费1万元；纯水管网费用18.54万元；机房装修、空调、配电费用3万元。总计费用约81.

15、4万元万元。z运行费用运行费用 电费：电费按0.6元/度计算，系统的运行功率约为4.5kw,电费不超过2.7元/m3纯水。自来水费：制取1m3纯水约需1.5m3自来水，按5.4元/m3 计算，则每吨水自来水费为8.1元/m3。本纯水系统产水成本为10.8元元/m3，远远低于市售纯水价格。z项目概况项目概况纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究 百草枯是国内广泛使用的一种低毒高效农药，其生产废水具有高氨氮、高COD 及高氯的特点。试验对经微滤膜预处理后的百草枯生产废水进行分离浓缩试验研究。z试验水质试验水质序号污染物

16、进水水质1COD8400mg/L2氨氮38160mg/L3氯离子65782.6mg/L4PH7.15浊度0.3NTUz试验装置试验装置纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究浓缩液隔膜泵流量计膜组件闸阀压力表透过液z试验条件试验条件纳滤膜处理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究 试验采用膜组件为杭州海纳环保技术有限公司的小型UNIX1812N-75 纳滤膜，材质为聚酰胺，有效面积为0.37m2，测试压力为0.41MPa。z试验结果试验结果纳滤膜处

17、理百草枯生产废水试纳滤膜处理百草枯生产废水试验研究验研究3 3、纳滤膜处理技术实验研究、纳滤膜处理技术实验研究 纳滤膜处理百草枯生产废水（经微滤膜处理后的透过液）的最佳运行工况为：操作压力为0.35MPa，pH 为79、COD 为8002500 mg/L、温度为2530。膜在最佳工况下运行，当进水氨氮质量浓度为2453 mg/L、COD为780 mg/L时，出水氨氮质量浓度为907mg/L、COD 为561 mg/L，纳滤膜对氨氮、COD 的截留率达到37%、72%。生活污水针对生活污水的推荐工艺流程针对生活污水的推荐工艺流程4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究MBRMBR处

18、理工艺流程处理工艺流程处理工艺流程处理工艺流程针对工业废水有机物去除为主的推荐工艺流程针对工业废水有机物去除为主的推荐工艺流程工业废水4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究MBRMBR处理工艺流程处理工艺流程处理工艺流程处理工艺流程针对工业废水氨氮去除为主的推荐工艺流程针对工业废水氨氮去除为主的推荐工艺流程工业废水4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究MBRMBR处理工艺流程处理工艺流程处理工艺流程处理工艺流程z项目概况项目概况折流生物膜反应器处理生活污折流生物膜反应器处理生活污水效能研究水效能研究4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究 折流生物

19、膜反应器是一种以活性炭纤维组合的膜载体为折流挡板的新型污水处理工艺。膜组件在该反应器中具有两个作用：一是作为生物膜载体；二是作为折流挡板，在整个流场中形成大量的大大小小的涡旋，促进膜的表层与废水接触，减少了曝气混合或机械搅拌的能耗。z试验装置试验装置折流生物膜反应器处理生活污折流生物膜反应器处理生活污水效能研究水效能研究4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究z试验条件试验条件折流生物膜反应器处理生活污折流生物膜反应器处理生活污水效能研究水效能研究4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究 反应器用有机玻璃制作，有效容积为35.8L，内部交错安装活性炭纤维-玻璃纤维组

20、件：平均厚度为6mm，膜的比表面积为13001400m2/g，空隙率高达95%。纤维组件占反应器容积的10%。反应器进水由蠕动泵打入，出水由溢流堰排出。为了强化传质效果，采用循环泵对反应器内的液体进行循环，循环流量350mL/min。为了提高水中溶解氧的量，采用进水端曝气充氧，通过调节曝气机的出气量来保证进水中溶解氧的量。z试验结果试验结果折流生物膜反应器处理生活污折流生物膜反应器处理生活污水效能研究水效能研究4 4、生物膜处理技术实验研究、生物膜处理技术实验研究（1）折流生物膜反应器易挂膜，启动速度快启动速度快；活性炭纤维容易为微生物附着，挂膜5d，生物膜厚度达到34mm。（2）在水温为18

21、23，pH值为7.17.4 条件下，反应器最佳的水力停留时间为8h。（3）在水力停留时间为8h 下，碳氮比为10 时，出水COD 和NH4+-N 去除率较好，分别达到80%和和60%以上。（4）在实验条件下，处理系统的排水COD 质量浓度能够达到城市二级二级污水处理厂排放要求（COD60mg/L）。三、膜法水处理工程及应用膜的应用膜海水淡化海水淡化工业废水处理工业废水处理城市废水资源化城市废水资源化天然气天然气生物质利用生物质利用能源能源水资源水资源传统工业传统工业生态环境生态环境除尘除尘COCO2 2 控制控制制制 药药食食 品品化工与石化化工与石化电电 子子冶冶 金金燃料电池燃料电池洁净燃

22、烧洁净燃烧1.1 海水特征海水特征1 1、海水淡化、海水淡化u海水含盐量高，成分复杂；以目前的分析技术，海水中能够测定的元素有80多种。含量超过1mg/kg的的元素就有12种，分别为Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Si、B、Sr、F。加上H、O，占海水全部元素99.9。共组成11种主要的离子成分；各种离子成分浓度间比值近似恒定；标准海水(S=35)的成分(g/kg)Cl:19.354Na+:10.77SO42-:2.712Mg2+:1.290Br-:0.0673Ca2+:0.4121F-:0.0013K+:0.399HCO3-:0.142Sr2+:0.0079B(Total):0.0

23、0351.1 海水特征海水特征1 1、海水淡化、海水淡化u海水中的元素除自由离子状态存在，还以络合物形式存在，不同的元素比例不同；主要离子中自由离子分配如下表：Na+98.4Cl-97.6K+97.6SO42-45.1Mg2+70.2F-50.2Ca2+48.6CO32-2.95 B（OH）4-15.2u海水中的许多元素还以分子状态存在，还有以悬浮颗粒、胶体及气泡的形式存在。u原海水是一个稳定稳定的溶液、溶胶溶液、溶胶体系，颗粒呈线性分布。例如：乐清湾海域，为高含沙区，砂属极细粉砂和粗粘土。含沙量大 潮为0.214kg/m3，中潮为0.260 kg/m3，小潮为0.041 kg/m3。粒径为

24、0.003-0.0052mm。还有粒径更小的以胶体、络合物、离子对、离子等 形式存在的盐类。1.1 海水特征海水特征1 1、海水淡化、海水淡化u海水溶解有多种气体，主要为二氧化碳、氮气、氧气等。气体含量气体含量(mg/l)(mg/l)二氧化碳二氧化碳氮气氮气氧气氧气海水102.512.828.05淡水（25）4.6813.648.25含盐量含盐量高缓冲能力强元素成分的比例不同，结垢倾向不同盐类的存在状态不同部分盐类以非离子形式存在海水中的二氧化碳含量更高影响因素复杂1.1 海水特征海水特征1 1、海水淡化、海水淡化海水和淡水的主要区别：1.2 海水淡化定义海水淡化定义1 1、海水淡化、海水淡化

25、u最初是航海的兴起推动了海水淡化技术的发展，至今淡化方法已出现了数十种，技术种类虽然很多，但达到商业规模的主要有反渗透法反渗透法和蒸馏法蒸馏法，也就是常说的“膜法”和“热法”。u海水淡化是指从海水中获取淡水的技术和过程从海水中获取淡水的技术和过程，通过脱除海水中的大部分盐类，使处理后的海水达到生活和生产用水标准的水处理技术。1.3 海水淡化简介海水淡化简介1 1、海水淡化、海水淡化世界上的大型反渗透海水淡化厂列表世界上的大型反渗透海水淡化厂列表1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介水坝 68.

26、1%河水 19.4%地下水 6.4%淡化海水 6.1%水源：出水水质：含盐量 TDS360mg/L电导率720S/cm1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介反渗透系统参数：出水：每套 5,131m3/d8 套排列：每根压力容器装 6 支膜，63 根压力容器(7 排9 行)/套反渗透膜总数量：3024 支反渗透水通量：13m3/d/支膜操作压力范围：66.5MPa给水温度范围：2030系统回收率：40%1.日东电工提供的 PA 卷式复合膜 NTR-70SWC-S82.TORAY(SU-820)反

27、渗透膜：1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介工艺流程图1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介出水水质1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介反渗透系统性能：两个系列中有日东电工 NTR-70SWC-S8 膜。一个系列于 1996 年 8 月启动，另一个于 1997 年 3 月启动。至今为止膜没

28、有进行过更换。在反渗透产水中的所有成分中，只有硼超过饮用水标准。冲绳的反渗透产水和地表水混合后可以符合饮用水标准。约 347 亿日元，85%由政府资助 电能消耗：5.36kwh/吨 化学药品：0.104 美元/吨(12.5 日元/天）雇员数：13 人(3班倒)建设费用：2.1 工业废水工业废水2 2、工业废水处理、工业废水处理工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。2.2 工业废水分类工业废水分类2 2、工业废水处

29、理、工业废水处理第一类为废热，主要来自冷却水，冷却水可以回用；第二类为常规污染物，即无明显毒性而又易于生物降解的物质，包括生物可降解的有机物，可作为生物营养素的化合物，以及悬浮固体等；第三类为有毒污染物，即含有毒性而又不易生物降解的物质，包括重金属、有毒化合物和不易被生物降解的有机化合物等。n从废水处理的难易度和废水的危害性分类：从废水处理的难易度和废水的危害性分类：主要表现为排放量大、组成复杂和污染严重。对废水水质常用悬浮物和化学需氧量作为指标。不同的工业废水，其水质差异很大。以化学需氧量为例，较低的也在250-3500mg/L之间，高的常达每升数万毫克，甚至几十万毫克。2.3 工业废水水质

30、特点工业废水水质特点2 2、工业废水处理、工业废水处理2.4 工程实例一工程实例一2 2、工业废水处理、工业废水处理nMBRMBR工艺处理含油工业废水实例工艺处理含油工业废水实例炼油工业废水（1）游离态含油废水。（2）乳化油废水（3）冷凝水废水（4）冷却水（5）锅炉排水（6）酸性废水、碱性废液（7）特殊化合物废水炼油工业废水特点一般来说，炼油废水的污染物种类，除了一般有机物之外，主要的污染物还有油脂、酚类、硫化物、氨氮等。2.4 工程实例一工程实例一2 2、工业废水处理、工业废水处理nMBRMBR工艺处理含油工业废水实例工艺处理含油工业废水实例设计进水水质序号污染物出水水质1COD695.88

31、2氨氮7.693油含量136.264硫化物9.595挥发酚9.492.4 工程实例一工程实例一2 2、工业废水处理、工业废水处理nMBRMBR工艺处理含油工业废水实例工艺处理含油工业废水实例工艺流程2.4 工程实例一工程实例一2 2、工业废水处理、工业废水处理nMBRMBR工艺处理含油工业废水实例工艺处理含油工业废水实例MBR工艺参数2.4 工程实例一工程实例一2 2、工业废水处理、工业废水处理nMBRMBR工艺处理含油工业废水实例工艺处理含油工业废水实例膜区进水水质2.4 工程实例一工程实例一2 2、工业废水处理、工业废水处理nMBRMBR工艺处理含油工业废水实例工艺处理含油工业废水实例出水

32、水质序号污染物出水水质1COD42.122氨氮0.623油含量0.464硫化物0.075挥发酚0.02电镀电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。电镀废水电镀废水的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二n管式连续微滤（管式连续微滤（TM

33、FTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例（1）成分复杂，污染物可分为无机污染物和有机污染物两大类。（2）水质变化幅度大，各股生产废水污染物种类多样，CODcr变化系数大。（3）废水毒性大，含有大量的重金属离子，若不经处理直接排放会对周边水体造成极大的污染。电镀废水特点2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二n管式连续微滤（管式连续微滤（TMFTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例n管式连续微滤（管式连续微滤（TMFTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例实际处理水量：实际处理水量：75m3/d，按，按9

34、小时连续处理设计，小时连续处理设计，故故设计小时处理量设计小时处理量为：为：8m3/h。含镍漂洗水：5t/d；含锡漂洗水：12t/d；电镀前后处理酸碱洗涤废水：58t/d。处理水量：2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二n管式连续微滤（管式连续微滤（TMFTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例设计进水水质序号类别污染物污染物浓度1含镍废水CODcr120mg/LNi2+150mg/LTDS500mg/L2含锡废水CODcr120mg/LSn2+150mg/LTDS500mg/L3前处理废水后处理废水CODcr250mg/LTDS500mg/L2

35、2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二n管式连续微滤（管式连续微滤（TMFTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例设计出水水质序号污染物排放标准1PH6.5-7.52硬度18dh3COD20mg/L4电导率200us5锡0.1mg/L6镍0.1mg/L2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二工艺流程图TMF装置装置反渗透反渗透装置装置2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二各系统进水水质及处理量n管式连续微滤（管式连续微滤（TMFTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例项目主要污染物进水

36、水质指标处理水量TMF系统Ni2+（mg/L）150mg/L120L/h第一套RO系统Ni2+（mg/L）7.2mg/L2m3/h第二套RO系统Ni2+（mg/L）12.1mg/L1.2m3/h第三套RO系统Ni2+（mg/L）20.22mg/L0.72m3/h2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二n管式连续微滤（管式连续微滤（TMFTMF）+多级多级RORO膜处理电镀废水实例膜处理电镀废水实例实际运行记录表明，该工艺对镍及锡的去除效果均很明显，其浓度均在0.1mg/L以下，去除率高达99.7%；系统出水电导率小于200，均达到治理要求；系统每小时产水达6.27m3，废

37、水回用率高达78%；系统浓缩液外运处理，达到100%的回收要求。处理成果：2 2、工业废水处理、工业废水处理2.5 工程实例二工程实例二城市污水资源化是将城市污水视为一种资源，通过各种处理技术，去除各种杂质，去除污染水体的有毒、有害物质及其某些重金属离子，再经过消毒灭菌，使其水体无色、无味，水质清澈透明，且达到或好于国家规定的杂用水标准，广泛应用于企业生产和居民生活。从而实现大部分净化水的循环再利用，使之成为城市水资源的组成部分。这样既可以减轻水环境污染，又可以促进生态的良性循环。3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.1 污水资源化（中水回用）污水资源化（中水回用）n概念概念解决了

38、水源短缺问题，对促进农业生产和国民经济的可持续发展意义重大，大大缓解了水资源不足。中水回用比利用其它水资源具有经济上的优势。回用水节省了水资源费、水与远距离输水的能耗费用和基建费用，故制水成本低。城市污水处理后回用于农业生产和绿化，将带来可观的环境效益。3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.1 污水资源化（中水回用）污水资源化（中水回用）n意义意义居民家庭宾馆饭店机关单位学校商场等设施3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.2 城市生活污水城市生活污水水量大、且集中水质较为稳定含有较高的有机物，如油脂、淀粉以及N、P等无机物含有病原生物和较多的悬浮物n来源来源n特点特点3

39、 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.3 工程实例工程实例n膜生物反应器处理生活污水及中水回用膜生物反应器处理生活污水及中水回用处理水量：24m3/d设计进水水质、设计出水水质进水采用城市生活污水，出水用于冲厕、洗车、景观用水。3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.3 工程实例工程实例n膜生物反应器处理生活污水及中水回用膜生物反应器处理生活污水及中水回用工艺流程格栅格栅调节池调节池膜生物反应器膜生物反应器清水池清水池鼓风机房鼓风机房消毒消毒污水污水中中水水回回用用3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.3 工程实例工程实例n膜生物反应器处理生活污水及中水回用膜生

40、物反应器处理生活污水及中水回用主要工艺条件MBR池：HRT=36h，污泥浓度=510g/L，气水比=（25:1）（30:1）。调节池：有效容积=6m3，HRT=6h。清水池：有效容积=6m3，HRT=6h。3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.3 工程实例工程实例n膜生物反应器处理生活污水及中水回用膜生物反应器处理生活污水及中水回用主要设备提升泵：2台，1用1备，WQ8-10-0.55型潜污泵：2台，1用1 备自吸泵：2台，1 用1备，Delta505 型鼓风机：2台，1 用1备，TSA32 系列，三叶罗茨风机膜组件：采用聚丙烯中空纤维微孔膜，膜内径为320350m，膜壁厚为405

41、0m，膜孔径为0.10.2m，膜总表面积约为192m2。3 3、城市生活污水资源化、城市生活污水资源化3.3 工程实例工程实例n膜生物反应器处理生活污水及中水回用膜生物反应器处理生活污水及中水回用处理后水质1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介该工程处理水量小,单位处理水量造价相对较高，MBR系统构筑物及设备总投资约为6.2万元。MBR工艺处理城市污水并回用工程费用主要有设备折旧、膜更换费用、动力费用、膜的清洗及维护费用等四部分，实际运行费用约为1.28 元/m3。计算得到设备投资回收期为6.

42、7a。建设费用1.4 海水淡化实例海水淡化实例1 1、海水淡化、海水淡化n日本冲绳（日本冲绳（4000t/d4000t/d）海水淡化厂简介）海水淡化厂简介运行结果表明，出水浊度、BOD5、NH3-N、动植物油平均浓度分别为1.8NTU、8.7mg/L、1.69mg/L、0.58mg/L，出水无色无味，各项水质指标均优于城市污水再生利用城市杂用水水质(GB/T189202002)标准。处理出水可用作厂区内冲厕、洗车和绿化景观用水，实现污水资源化，对保障城市安全用水和促进城市水资源的持续利用具有重要的战略意义。工程效益四、膜污染及其控制技术当溶质向膜面的流动速度与浓度梯度使溶质向本体溶液扩散速度达

43、到平衡时，在膜面附近形成一个稳定的浓度梯度区浓度梯度区，这一区域称为浓度极化边界层，这一现象称为浓差极化。1 1、膜面浓差极化现象、膜面浓差极化现象浓差极化定义浓差极化定义透过快的组分透过慢的组分推动力膜浓差极化示意图压力驱动膜过程中各种传质阻力示意图压力驱动膜过程中各种传质阻力示意图通量随时间变化趋势通量随时间变化趋势通量随时间变化趋势通量随时间变化趋势浓差极化特性浓差极化特性 它是一个可逆过程是一个可逆过程。只有在膜过程运行中产生存在，停 止运行，浓差极化逐渐消失。它与操作条件相关与操作条件相关，可通过降低膜两 侧压差，减小料 液中溶质浓度，改善膜面流体力学条件，来减轻浓差极 化程度，提高

44、膜的透过流量。1 1、膜面浓差极化现象、膜面浓差极化现象 增加原料液的流速 适当提高操作温度改变操作条件控制浓度极化改变操作条件控制浓度极化1.使膜表面溶质浓度增高，引起渗透压的增大，从而减小传质驱动力；2.当膜表面溶质浓度达到其饱和浓度时，便会在膜表面形成沉或凝胶层，增加透过阻力；3.膜表面沉积层或凝胶层的形成会改变膜的分离特性；4.当有机溶质在膜表面达到一定浓度有可能对膜发生溶胀或恶化膜的性能；5.严重的浓差极化导致结晶析出，阻塞流道，运行恶化。概括地说，就是分离效果降低，截留率改变，通量下降。浓差极化的危害浓差极化的危害1 1、膜面浓差极化现象、膜面浓差极化现象进料1 1、膜面浓差极化现

45、象、膜面浓差极化现象减少浓差极化的方法减少浓差极化的方法由浓差极化形成原理可知，减小浓差极化边界层厚度减小浓差极化边界层厚度，提提高溶质传质系数高溶质传质系数，均可减少浓差极化，提高膜的透液速度。方法如下：选择合适的膜组件结构；加入紊流器；料液横切流向设计；料液脉冲流动；螺旋流；提高流速；适当提高进料液温度以降低粘度，增大传质系数。减少浓差极化的方法减少浓差极化的方法1 1、膜面浓差极化现象、膜面浓差极化现象膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子、由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性的不可逆变不可逆变

46、化化的现象。2 2、膜污染与防治、膜污染与防治膜污染定义膜污染定义膜膜膜膜 层层层层进水进水浓水浓水过滤液过滤液通量随时间变化的趋势。通量随时间变化的趋势。可以从中区别浓差极化和污染可以从中区别浓差极化和污染造成通量持续下降的原因是膜的污染造成通量持续下降的原因是膜的污染2 2、膜污染与防治、膜污染与防治膜污染与浓差极化膜污染与浓差极化膜污染特性膜污染特性 一一旦旦料料液液与与膜膜接接触触，膜膜污污染染即即开开始始；即即，由由于于溶溶质质与与膜膜之之间间相相互互作作用用产产生生吸吸附附，开开始始改改变变膜膜特特性性。而而对对于于超超滤滤，若若膜膜材材料料选选择择不不合合适适，此此影影响响相相当

47、当大大，与与初初始始纯水透水率相比，可降纯水透水率相比，可降20%20%到到40%40%。操操作作运运行行开开始始后后，由由于于浓浓差差极极化化产产生生，尤尤其其在在低低流流速速、高高溶溶质质浓浓度度情情况况下下，在在膜膜面面达达到到或或超超过过溶溶质质饱饱和和溶溶解解度度时时，便便有有凝凝胶胶层层形形成成，导导致致膜膜透透过过通通量量的的急急剧剧降降低低，且且不依赖于所加压力不依赖于所加压力。2 2、膜污染与防治、膜污染与防治膜污染标志及症状膜污染标志及症状2 2、膜污染与防治、膜污染与防治A水通量逐步下降（膜通量下降）；B通过膜的压力和膜两侧的压差逐渐增大（进料压力和P逐渐增大）；C膜对溶

48、解于水中物质的透过性逐渐增大（矿物截留率下降）。u污染主要发生在MF和UF过程中。这些过程所使用的多孔膜对污染物有着固有的敏感性。u对于使用致密膜的渗透汽化和气体分离等，一般不发生污染。2 2、膜污染与防治、膜污染与防治膜污染的主要污染物质膜污染的主要污染物质 大致可分三类：A.A.有机物有机物 大分子、生物物质等。如蛋白质、脂肪、碳水化合物、微生物、有机胶体及凝胶、腐质酸、多羟基芳香化合物。B.B.无机物无机物 盐类及无机胶体。如CaSO4、CaCO3、铁盐或凝胶、磷酸钙复合物等。C.C.颗粒颗粒2 2、膜污染与防治、膜污染与防治膜污染的防治膜污染的防治料液预处理(热处理、pH调节、离子交换

49、、加入离子隐蔽剂、预过滤、加入稳定剂)膜材料的选择(考虑膜的亲疏水性、荷电性。亲水性膜及膜材料电荷与溶质电荷相同的膜较耐污染；对膜表面进行改性)膜孔径或截留分子量的选择(通过实验选择最佳孔径的膜)膜结构选择（不对称结构膜较耐污染）组件结构选择溶液pH控制(分离、浓缩蛋白质、酶时，一般把pH调至远离其等电点，使其溶解度增加，并带电荷)溶液中盐浓度的控制(以改变溶液的离子强度)溶液温度的控制溶质浓度，料液流速与压力的控制(用UF技术分离/浓缩蛋白质或其他大分子溶质时，要选择合适压力与料液流速，避免“凝胶层”形成，可得到膜的最佳透水率)2 2、膜污染与防治、膜污染与防治膜污染的防治膜污染的防治3 3

50、、污染膜清洗与膜性能维护、污染膜清洗与膜性能维护在任何膜分离技术应用中，尽管选择了较合适的膜和适宜的操作条件，在长期运行中，膜的透水量随运行时间增长而下降现象，即膜污染问题必然产生。因此，必须采取一定的清洗方法,使膜面或膜孔内污染物去除，达到透水量恢复，延长膜寿命的目的。要考虑的因素有：膜的物化特性、污染物特性膜的清洗频率可以通过过程的优化来确定。清洗方法分成：水力学清洗、机械清洗、化学清洗、电清洗。物理清洗物理清洗 等压冲洗等压冲洗 静置浸泡加水力反冲洗静置浸泡加水力反冲洗 气气-液脉冲液脉冲 机械刮除机械刮除 （包括海绵球机械擦洗）（包括海绵球机械擦洗）电泳法电泳法 超声波清洗超声波清洗3