雙膜法處理技術(shù)淺析

宋亞寧

摘 要 本文簡要介紹了雙膜法水處理技術(shù)的原理，及影響該法處理效果的主要因素，指出膜的污染和濃差極化現(xiàn)象是在實(shí)際水處理應(yīng)用中需要控制的主要因素。

關(guān)鍵詞 雙膜法 膜污染 濃差極化

中圖分類號：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

雙膜法即超濾與反滲透聯(lián)合使用的技術(shù)俗稱，屬于膜分離技術(shù)的一種，用于污水深度處理回用的工程之中。

1工藝原理

1.1超濾

超濾是通過給分離膜施加一定的壓力，使流體切向流動，從而分離小分子溶質(zhì)和溶劑，使膠體、顆粒等大分子物質(zhì)被阻隔的一種膜分離技術(shù)。

它的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在，第一，超濾是以壓力為驅(qū)動力的一種膜分離方式。第二，超濾膜可有效截留分子量為500～1？06 MW的大分子物質(zhì)。第三，膜結(jié)構(gòu)為不對稱結(jié)構(gòu)。第四，超濾膜的運(yùn)行模式有死端過濾、單通錯流過濾和循環(huán)錯流過濾三種。

不對稱超濾膜由一層極光滑而薄（0.1微米）孔徑在0.002～0.1微米的表面和孔徑大于15微米的非對稱結(jié)構(gòu)海綿體組成。海綿體對表面的薄膜起到良好的支撐作用。

超濾膜可按照死端過濾、單通錯流過濾和循環(huán)錯流過濾三種操作方式運(yùn)行。死端過濾因其超濾膜易受污染，易產(chǎn)生濃度極差化適用于低固懸物含量和污染物含量進(jìn)水的處理，但其工藝流程簡單，運(yùn)行能耗低，在一定領(lǐng)域應(yīng)用較廣。錯流過濾在理論上能保持一個持久的高通量，但由于理論與實(shí)際操作的差別，實(shí)際運(yùn)行中膜污染無法避免，需要定期進(jìn)行清洗方能保證膜的持續(xù)運(yùn)行。然而錯流過濾仍可在一定范圍內(nèi)降低膜污染和膜表面過濾層的阻力。在應(yīng)用方面，錯流過濾因工藝流程相對復(fù)雜、運(yùn)行能耗偏高尚存在一定的局限性。單通錯流過濾與循環(huán)錯流過濾類似，最大的區(qū)別在于水通量遠(yuǎn)低于循環(huán)錯流過濾。

1.2反滲透

我們知道滲透是稀溶液中的溶劑分子（水）自發(fā)的透過半透膜進(jìn)入到濃溶液中，使?jié)馊芤旱臐舛冉档偷囊环N現(xiàn)象。而反滲透則不同，它是在一定外界操作壓力下，水分子的流動方向逆轉(zhuǎn)，由濃溶液進(jìn)入到稀溶液中的過程。外加壓力是反滲透的驅(qū)動力，因此需進(jìn)行反滲透的溶液濃度越高，所需滲透壓越大，耗能也就越高。

產(chǎn)水通量和脫除率是反滲透的關(guān)鍵參數(shù)，也是是膜的本征特性，而膜系統(tǒng)的水通量和脫除率則受到壓力、溫度、回收率、進(jìn)水含鹽量和pH 值等眾多因素的影響。反滲透處理應(yīng)用到鋼鐵行業(yè)中主要是利用了反滲透對鹽的脫除效果，利用反滲透膜對廢水進(jìn)行脫鹽處理等深度處理后回用于生產(chǎn)，減少企業(yè)新水耗量，從而降低運(yùn)行成本。

2影響雙膜法處理效果的因素

2.1膜污染

膜污染是指當(dāng)料液經(jīng)過膜過濾處理時，水中的某些微粒、膠體粒子或溶質(zhì)大分子等因物理化學(xué)相互作用或機(jī)械作用，在膜表面或膜孔內(nèi)吸附、沉積導(dǎo)致膜孔徑變小或堵塞，使水分子等透過膜時的阻礙作用增加，從而使膜的產(chǎn)生透過流量與分離特性發(fā)生不可逆變化的現(xiàn)象。膜污染是影響膜可靠性的決定因素，而膜的可靠性是阻礙膜技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵要素。就超濾來說，消除膜污染將使超濾效率提高1/3以上，使投入成本減少1/8。就反滲透而言，膜污染是其重要的制約因素，它不僅影響膜的高效連續(xù)運(yùn)行，還嚴(yán)重影響膜的使用壽命，增加運(yùn)行成本。

常見的膜污染主要有：沉淀污染、吸附污染、生物污染，三種污染情況有時會同時發(fā)生，并且一種污染的發(fā)生又可能加速另一種污染的進(jìn)程。在應(yīng)用膜系統(tǒng)處理時，適當(dāng)?shù)奶砑恿蛩徙~（濃度0.5-1.0/mg/l）可抑制藻類等的生長，加入化學(xué)試劑等可干擾膜的生物污染，影響膜表面聚合物的粘附。在應(yīng)用膜處理技術(shù)時，要對原水組分進(jìn)行分析，然后選擇合適的預(yù)處理，以延長膜的使用壽命。

2.2濃差極化

濃差極化是指當(dāng)料液經(jīng)膜處理截留鹽分時，在膜表面形成了一層邊界層，該邊界層中的鹽濃度比進(jìn)水鹽濃度要高，致使膜表面料液流速極低的一種現(xiàn)象。

濃差極化與膜污染二者很難區(qū)別，雖然有內(nèi)在聯(lián)系，但本質(zhì)上卻是截然不同的。濃差極化發(fā)現(xiàn)的概率較膜污染小，但危害比膜污染要大，具體表現(xiàn)如下：

（1）產(chǎn)水量降低。此時要想達(dá)到一致的產(chǎn)水量，勢必增加進(jìn)水壓力，致使單位水的能耗增加。

（2）水通量降低。此時若想保持一致的透水量，必須增加膜清洗次數(shù)，這可能會造成膜的不可逆恢復(fù)。

（3）透鹽量減少。

要想消除濃差極化的危害，必須要嚴(yán)格按照膜的設(shè)計原則來運(yùn)行膜系統(tǒng)，嚴(yán)格控制水通量和回收率。

綜上，雙膜法的工藝原理并不復(fù)雜，在實(shí)際水處理應(yīng)用中膜處理技術(shù)的運(yùn)行控制膜污染和濃差極化是根本。

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