水质工程学第9章膜过滤技术全解
水质工程学：第九章 水的膜分离技术
水和溶剂(分子量＜ 200)
溶质、二价盐、糖和 染料(分子量200 ~ 1000)
水和溶剂
全部悬浮物、溶质和 盐
电渗析 L L
电位差
离子交换 电解离子
非解离和大分子物质
渗析 L L
浓度差
扩散
离子、低分子量有机 分子大于1000的溶
质、酸和碱
解物和悬浮物
①分离体系中L表示液相，G表示气相或蒸汽
第1节 膜分离概述
第4节 压力驱动膜分离 2. 膜组件型式
板框式
板框式
第4节 压力驱动膜分离
管式膜
中空纤维式膜
第4节 压力驱动膜分离
3. 在水处理中的应用
(1) 苦咸水与海水淡化 世界上最大的海水反渗透淡化装置为33万吨/日（以色列，2005年建成）。 能耗比电渗析低，大约为4kWh/t
(2) 饮用水处理新工艺 MF---UF---NF 家用净水器（活性炭－MF） (3) 纯水制备 UF-RO
第1节 膜分离概述
二、膜分离特点 •可在一般温度下操作，没有相变； •浓缩分离同时进行； •不需投加其他物质，不改变分离物质的性质； •适应性强，运行稳定。
第2节 电渗析
电渗析实质上是除盐技术。
一、电渗析原理 二、离子交换膜 三、电渗析器 四、电流效率与极限电流密度 五、电渗析应用
电渗析法是利用电场的作用， 强行将离子向电极处吸引，致 使电极中间部位的离子浓度大 为下降，从而制得淡水。
多孔膜
溶解/扩散
易渗透的气体 难 渗 透 的 气 体 和 蒸 复 合 膜 和
和蒸气
气
均质膜
反应促进和 电解质离子 扩散传递
非电解质离子
载体膜
膜 接 触 器
水质工程学 教学大纲
●课程教学目的本课程是环境工程专业必修的主要专业课之一，以讲授水处理单元操作为主，目的是使学生对水、废水与污染物的性质、来源、水质标准及控制水污染的基本途径和治理方法有较全面深入的了解，初步掌握水污染治理技术。
●教学任务本课程的任务是讲授水处理方法的基本知识，配合实验、学习、课程设计、毕业专题等教学环节，最终使学生掌握水处理的基本理论与工程技术，为进行水处理工程设计、科学研究和运行管理打下基础。
●教学内容的结构一、理论教学第一篇水质与水处理概论第 1 章水质与水质标准1.1 天然水中杂质的种类与性质1.2 水体的污染和自净1.3 饮用水水质与健康1.4 用水水质标准1.5 污水的排放标准第 2 章水的处理方法概论2.1 主要单元处理方法2.2 反应器的概念及其在水处理中的应用2.3 水处理工艺流程第二篇物理、化学及物理化学处理工艺原理第 3 章凝聚和絮凝3.1 胶体的稳定性3.2 混凝原理3.3 混凝剂3.4 混凝动力学3.5 混凝过程3.6 混凝设施3.7 混凝试验第 4 章沉淀4.1 杂质颗粒在静水中的沉淀4.2 平流式沉淀池4.3 斜板、斜管沉淀池4.4 澄清池4.5 水中造粒4.6 浓缩4.7 气浮第 5 章过滤5.1 慢滤池与快滤池5.2 颗粒滤料5.3 快滤池的运行5.4 过滤理论5.5 滤层的反冲洗5.6 几种常见的滤池第 6 章吸附6.1 吸附概述6.2 活性炭吸附6.3 活性炭吸附的应用6.4 活性炭的再生6.5 水处理中的其它吸附剂第 7 章氧化还原与消毒7.1 概述7.2 氯氧化与消毒7.3 臭氧氧化与消毒7.4 其他氧化与消毒方法7.5 高级氧化概述第 8 章离子交换8.1 离子交换概述8.2 离子交换反应8.3 离子交换装置及运行操作8.4 离子交换的应用第 9 章膜滤技术9.1 概述9.2 微滤和超滤9.3 反渗透和纳滤9.4 电渗析9.5 膜滤技术在水处理中的应用第 10 章水的冷却 (自学部分)10.1 水的冷却原理10.2 冷却的热力学问题10.3 冷却水的水质与水处理第 11 章腐蚀与结垢 (自学部分)11.1 腐蚀类型与过程11.2 影响腐蚀的因素与腐蚀形式11.3 水质稳定指数11.4 水质稳定处理第 12 章其它处理方法 (自学部分)12.1 中和12.2 化学沉淀12.3 电解12.4 吹脱、汽提法12.5 萃取法第三篇生物处理理论与应用第 13 章活性污泥法13.1 活性污泥法的理论基础13.2 活性污泥的性能指标及其有关参数 13.3 活性污泥反应动力学及其应用13.4 活性污泥法的各种演变及应用13.5 曝气及曝气系统13.6 活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理 13.7 活性污泥法的脱氮除磷原理及应用13.8 活性污泥法的发展与新工艺第 14 章生物膜法14.1 生物膜法的基本概念14.2 生物膜的增长及动力学14.3 生物滤池14.4 生物转盘14.5 生物接触氧化法14.6 生物流化床14.7 其他新型生物膜反应器和联合处理工艺14.8 生物膜法的运行管理第 15 章厌氧生物处理15.1 概述15.2 厌氧生物处理的基本原理15.3 厌氧微生物生态学15.4 升流式厌氧污泥层工艺15.5 两相厌氧生物处理15.6 悬浮生长厌氧生物处理法15.7 固着生长厌氧生物处理法第 16 章自然生物处理系统16.1 稳定塘的基本原理16.2 好氧塘16.3 兼性塘16.4 厌氧塘16.5 曝气塘与深度处理塘16.6 常规稳定塘的设计原则第 17 章污泥处理、处置与利用17.1 概述17.2 污泥的分类、性质及计算17.3 污泥浓缩17.4 污泥的厌氧消化17.5 污泥的其它稳定措施17.6 污泥的调理17.7 污泥的干化与脱水17.8 污泥的干燥与焚化17.9 污泥的有效利用与最终处理第四篇水处理工艺系统第 18 章常用给水处理工艺系统（实践部分）18.1 给水处理工艺系统的选择原则18.2 地面水的常规处理工艺系统18.3 受污染水源水的处理工艺系统18.4 水的除藻18.5 水的除臭除味18.6 给水厂污水的回收利用18.7 给水厂污泥的处理与处置第 19 章特种水源水处理工艺系统（实践部分）19.1 高浊度水处理工艺系统19.2 地下水除铁除锰处理工艺系统19.3 水的除氟除砷处理工艺系统19.4 软化、除盐与锅炉水处理工艺系统19.5 游泳池水的处理工艺系统第 20 章城市污水处理工艺系统（实践部分）20.1 污水处理工艺系统的选择原则20.2 城市污水处理工艺系统20.3 活性污泥法处理系统实例20.4 污水深度处理与再生水有效利用20.5 污泥处理与利用工艺系统第 21 章工业废水处理工艺系统（实践部分）21.1 概述21.2 常用工业废水处理工艺系统二、实验教学1.颗粒自由沉淀实验Particle Free Sediment Experiment2.混凝实验Coagulation Experiment3.过滤及反冲洗实验Filtration and Wash Experiment4.树脂类型的鉴别Identifying Species of Resin5.强酸性阳树脂总交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume6.强酸性阳树脂工作交换容量的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Working Exchange Volume 7.曝气充氧实验Aeration Experiment8.完全混合式活性污泥法处理系统的观测和运行Completely Mixed Activated Sludge Process9.污泥沉降比 (SV%)和污泥指数(SVI)的测定Measurement of Strong Acid Cation Resin Exchange Total Volume 10.曝气池中环境因素的监测和菌胶团中生物相的观察Environmental Factor Monitor and Observation of Miroorganism in Zoogloea in Aeration Tank11.生物转盘实验Rotating Bio Disc Experiment12.SBR法计算机自动控制系统Computer Auto Control System of SBR13.间歇式活性污泥法实验Experiment System of Sequencing Batch Reactor模块或单元教学目标与任务“水质工程学”是环境工程专业和给水排水工程专业的重要学科基础课之一。
水质工程学_章北平_膜滤技术
水质工程学_章北平_膜滤技术第9章膜滤技术一、填空题。
1、膜按来源分类主要有天然膜和；按膜的组件分类主要有管式、、、和等；按分离机理分类主要有多孔膜、和。
2、膜滤过程的性能参数主要包括、和等三个方面。
3、一般来说，膜的化学性劣化或生物性劣化使膜孔径变，膜的渗透通量，截流率一般来说；当发生物理性劣化时，膜的渗透通量，截流率。
4、微滤的两种操作模型为和。
5、由于膜结构和分离目的的不同，超滤有三种操作模型：、和。
6、发生反渗透的两个必要条件是和。
7、目前反渗透装置主要有、、和四种类型。
8、电渗析器的组装方式有、和几种方式。
二、名词解释。
1、渗透通量2、膜污染3、膜的劣化4、传质系数溶质在水中的扩散系数与边界层厚度的比值称为传质系数。
三、简答题。
1、试述一种性能良好的膜应具有哪些特点？2、列举膜通量降低的主要原因。
3、操作方式的优化可有效预防膜污染和劣化，试列举你所知道的操作条件优化方法。
4、膜组件的物理清理方法一般有哪几种？5、为了避免电渗析中极化和结垢的影响，可采取哪些措施？6、微滤和超滤有何区别和联系？第9章膜滤技术参考答案一、填空题。
1、人工合成膜、毛细管式、中空纤维式、板框式、卷式、无孔膜、载体膜2、截流率、渗透通量、通量衰减系数3、大、增加、减少、减少、增加4、死端过滤、错流过滤5、重过滤、间歇错流过滤和连续错流过滤6、选择性透过溶剂的膜、膜两边的静压差必须大于其渗透压差7、板框式、管式、卷式、中空纤维式8、串联、并联、串联-并联相结合二、名词解释。
1、单位面积膜上单位时间内物质的透过量称渗透通量。
2、膜污染是指膜在过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理化学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等作用，使膜产生透过通量与分离特性不可逆变化的现象。
3、膜的劣化指膜自身的结构发生了不可逆变化。
4、溶质在水中的扩散系数与边界层厚度的比值称为传质系数。
水质工程学各章习题(自己整理的)
第一章水质与水质标准填空题：1、水的循环包括：和。
2、按水中杂质的尺寸，可以将杂质分为、、三种。
3、含磷物质存在形式：、、；溶解性的磷：、、；悬浮性的磷：。
4、按处理程度污水处理分为：、、。
5、污水的最终出路：、、。
6、城市污水：包括以下四部分、、、。
7、污水复用分：、。
8、有直接毒害作用的无机物：、、、、、。
9、生活饮用水的水质指标可分为、、、四类。
10、通常采用、、、等水质指标来表示水质耗氧有机物的含量。
名词解释：1、合流制2、分流制3、 BOD4、 COD5、 TOC6、 TOD7、总残渣、总固体或叫蒸发残渣8、水体富营养化 ( eutrophication ) 的定义9、水环境容量 10、水体自净问答题：1、污水中含氮物质的分类及相互转换2、什么是水体自净？为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一？3、在研究水体污染问题时，为什么除毒物外，还要考虑溶解氧和生化需氧量这两个问题？在进行水体自净的计算时，关于溶解氧一般是以夏季水体中不低于 4mg/L为根据的，但在北方严寒地区，对于溶解氧的要求往往提高，这是什么原因？4、进行水体污染的调查，主要应采取哪些步骤？5、什么是水体富营养化？富营养化有哪些危害？6、 BOD 的缺点、意义？7、什么是“水华”现象？8、什么是“ 赤潮” 现象？9、氧垂曲线的意义，使用时应主意哪些问题？10、写出氧垂曲线的公式，并图示说明什么是氧垂点。
11、河水：最旱年最旱月平均时流量（保证率 95% ）（水速为0.25m/s），生化需氧量第二章水的处理方法概论填空题：1、水处理按技术原理可分为和两大类。
2、按对氧的需求不同，将生物处理过程分为和两大类。
3、按反应器内的物料的形态可以分为和两大类；按反应器的操作情况可将反应器分为和两大类。
4、列举水的物理化学处理方法：、、、、。
（举出 5 种即可）名词解释：>1、间歇式反应器 2 、活塞流反应器 3 、恒流搅拌反应器 4 、过滤5、吸附 6 、氧化与还原 7 、水的好氧处理 8 、水的厌氧处理9、停留时间 10 、停留时间分布函数 11 、水处理工艺流程问答题：1、水处理工艺流程选择的出发点有哪些？如何确定一个合适的水处理工艺流程？2、举例说明废水处理的物理法、化学法和生物法三者之间的主要区别。
给水工程过滤课件
01
过滤的定义与目的
过滤定义
过滤目的
去除水中的悬浮物、胶体、细菌、病 毒等杂质，使水质得到净化，满足生 活和工业用水的需求。
过滤的分类
按原理分 类
按操作方式分 类
过滤的基本原理
筛滤原理 沉淀原理 吸附原理
02
过滤在给水处理中的重要性
01
去除悬浮物和胶体
02
降低浊度
03
微生物去除
04
改善水质感官指标
过滤工艺流程
预处理
反冲洗
原水进入
过滤
出水
过滤设备与材料
砂滤器
活性炭过滤器
纤维过滤器
膜过滤器
利用石英砂作为滤料， 去除水中的悬浮物和胶体。
利用活性炭吸附作用去 除水中的有机物、余氯
等有害物质。
利用纤维材料作为滤料， 去除水中的悬浮物和胶体。
定期清洗和更换滤材
控制流量和压力
选择合适的滤材 优化过滤器设计
05
某市自来水厂的过滤工艺改造
01
02
改造背景
改造内容
03 改造效果
某河流域水厂的过滤工艺优化
优化背景
优化内容
优化效果
某大型工业区ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ净水厂过滤技术应用
应用背景
应用内容
应用效果
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通过膜选择性分离技术去除水中的有害物质
详细描述
纳滤膜具有较高的孔径和选择性分离性能，能够去除水中的重金属离子、农药残留、硝酸盐等有害物质，同时保 留对人体有益的矿物质元素。
第九章_膜分离技术(水质06级)
表皮层的厚度为0.1~0.25µm，具 有相当致密的微孔结构，其孔径 小于500nm；
图9-2 醋酸纤维素膜横断面的结构
• 2.芳香聚酰胺膜 芳香聚酰
胺膜的铸膜液由成膜材料、溶 剂和盐类添加剂组成。常用的 溶剂有二甲乙酰胺和二甲基乙 砜等；常用的盐类添加剂有硝 酸钾和氯化钾，它们的作用是 提高芳香聚酰胺成膜材料在溶 液中的溶解度和透水性能。 • 这种膜常做成中空纤维式膜。
(a)渗透
(b)渗透平衡
(c)反渗透
•图9-1 渗透与反渗透
• 2.计算渗透压的基本公式(略)
• 范特荷夫(Van′t Hoff)公式 • 范特荷夫(Van′t Hoff)用热力学方法导出了溶液的渗透压与 溶质种类、浓度和温度之间的关系式： ∏＝icRT (9-1) • 式中， R——理想气体常数，0.008MPa· L/(mol· K)；T—— 绝对温度，K；c——溶液的浓度，mol/L；i——范特荷夫 系数，其值等于或大于1。 • 例如：海水的盐浓度按0.5mol/L和水中盐类全部按NaCl计， 则25℃时的海水渗透压为，∏＝icRT ＝ 2×0.5×0.8×104×(273+25)＝2.43MPa
• 1.渗透与反渗透(按图9-1讲)
• 如果用一种只能透过水，而不能透过溶质的半透膜，将纯 水和含溶质的水（如盐水，或两种不同浓度的溶液）隔开， 如图9-1(a)所示，则纯水侧的水分子便自发地通过半透膜 至溶液一侧，结果使溶液一侧的液面逐渐上升，直到某一 高度为止，这种现象叫做渗透。 • 当渗透达到平衡时，半透膜两侧形成一个水位差（或压力 差），如图9-1(b)所示，这个压力差称为渗透压，以符号 表示。渗透压的大小由某温度下的溶质种类及其浓度大小 而定。
水污染课件第九章 膜分离
膜
合成膜
液膜——已有中试应用 气膜——实验室研究阶段
第九章 膜分离
5
水污染 控制工程
各种膜材料的特点
优点 缺点 价格昂贵，仅限于MF和UF， 材料较贵 化学、机械、热稳定性差 对碳氢化合物的截留较差
聚合物
TiO2/ZrO2
化学、机械、热稳定性好
醋酸纤维 聚砜
价格低，抗氯，溶剂浇注 广泛的消毒性，抗pH，溶剂浇注
第九章 膜分离
26
水污染 控制工程
9.2.4 电渗析除盐的设计计算
包括由已知原水和处理水的污染物含量、处理水量来确定电渗析 器的组装形式，膜对数、水头损失、电流、电压等。 设计计算步骤 ① 确定极限流程长度Llim 。 ② 选定隔板形式，确定隔板构造数值。 ③ 计算水流速度、电流密度、污染物含量等。 ④ 各段(或各级)污染物含量均按临界极化状况的去除规律来分配。 ⑤ 计算水头损失⊿p数值，
特殊的半透膜将溶液隔开，使某种溶质或者 溶剂(水)渗透出来，达到分离溶质（离子、 分子或某些微粒）的目的。
第九章 膜分离
3
水污染 控制工程
膜的特性
是一种流体相内或两种流体相之间一层薄的凝聚 相物质，它把流体分隔成互不相通的两个部分， 并能使这两个部分之间产生传质作用。 具有两个界面，分别与两侧流体相接触。 具有选择透过性，可以使流体相中的一种或几种 物质透过，而不允许其他物质透过。
9
水污染 控制工程
膜分离法的特点
①无相变，能量转化率高。
膜分离法的共同优点：
如现行各种海水淡化方法中，反渗透法能耗最低。
②常温下进行，特别适于对热敏性物料，如果汁、酶、 药物等的分离、分级和浓缩。 ③装臵简单，操作容易，大多不消耗化学药剂，易控制、 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、适用范围广、处理效率高等特点。 缺点： 处理能力小；膜贵，易损坏。 需消耗相当的能量(扩散渗析除外)；
水净化中的过滤技术解读
水净化中的过滤技术目前主要常用的四大水过滤技术：微滤、超滤、钠滤、反渗透。
1．微滤（MF）：过滤精度一般在0.1-50微米，像常见的各种PP滤芯，陶瓷滤芯等都属于微滤范畴，用于简单的粗过滤，过滤水中的泥沙、铁锈等大颗粒杂质，不能去除水中的细菌、病毒、有机物、重金属离子等有害物质。
通常不能清洗，为一次性过滤材料，需要经常更换。
2．超滤（UF）：过滤精度在0.001-0.1微米，属于21世纪六大高新技术之一，是一种利用压差的膜法分离技术，可滤除水中的铁锈、泥沙、胶体、细菌、病毒、大分子有机物等有害物质，并能保留对人体有益的一些矿物质元素，是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。
超滤工艺中水的回收率高达95%以上，并且可方便地实现冲洗与反冲洗，不易堵塞，使用寿命相对较长。
3．钠滤(NF)：过滤精度介于超滤和反渗透之间，脱盐率比反渗透低，也是一种需要加电、加压的膜法分离技术，水的回收率低。
一般用于工业纯水制造。
4．反渗透(RO)：过滤精度在0.0001微米左右，是美国60年代初研制的一种超高精度的利用压差的膜法分离技术。
可滤除水中的几乎一切的杂质（包括有害的和有益的），只能允许水分子通过。
一般用于饮用纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造。
反渗透技术需要加压、加电，水的利用率低。
反渗透作为精度最高的水净化技术，广泛用于医药超纯水的制造，纯度极高，但就是这个“纯”字，使它的优点变成了最大的缺点：其一，纯净水太纯，它只是化学上的HO，不含有一丝对人体有益的微量元2素，而且，由于纯净水太纯净，水体的溶解力大，反而会带走人体内有益的矿物质元素向外流失。
其二，市场上的纯净水合格率极低。
山东、上海、北京等地的卫生部门对本地纯净水样品进行检测，发现纯净水的合格率低得惊人，山东为27.5%，上海为40%，而北京也只达到45%！于是一些科学家就提出了健康水的概念，它包括以下几个要素：1.不含任何对人体有害、有异味的物质（如细菌、胶体等有机污染物）；2.不含有对人体有害的重金属（如汞、镉、铬等）；3.含有人体所需的有益微量元素；4.水的硬度适中，50-200（以碳酸钙计）；5.水中的营养功能（如水的溶解力、渗透力、扩展力等）要强。
最新水处理-膜技术ppt课件
如 微 滤 （ MF）、 超 滤 （ UF）、 纳 滤 （ NF） 与 反 渗 透 （RO）都是以压力差为推动力的膜分离过程。
2
2.1概述
▪ 二、膜的简介
▪ 特征：具有选择性分离功能的 薄膜材料，以及以其为核心的 装置、过程、工艺的集成与应 用
▪ 特点：
➢ 无相变、低能耗
➢ 高效率、污染小
➢ 工艺简单、操作方便
卷绕式 (Spiral Wound)膜 组件
垫套式膜组件
32
1. 膜组件的形式之一——圆管式
▪ 1）所谓圆管式膜 ▪ 是指在圆筒状支撑体的内侧或外侧刮制上一层半透膜而得到的圆管形
分离膜，再将一定数量的这种膜管以一定方式联成一体而组成，其外 形状极类似于列管式换热器。
2）管式膜的特点
优点：
▪ 流动状态好，流速易控制；
面设计成各式凹凸或波纹结构或在膜面配置筛网等物。 ▪ 3）板框式膜组件类型 ▪ 系紧螺栓式 ▪ 耐压容器式 ▪ DDS型 （由丹麦的DDS [De Danske Sukker fabrikker]公司首创，
在欧洲很流行。）
43
曲折流道示意图
板框式膜组件流道示意图
44
▪ 4.膜组件形式之四——螺旋卷式 ▪ 1）螺旋卷式(简称卷式) ▪ 膜组件的结构是由中间为多孔支撑材料，两边是膜的“双
反渗透淡化厂的能耗及产水成本
国家或地区
设备能力 m3/d
原水含盐量 mg/L
能耗 kwh/m3
产水成本
RMB/m3
沙特 56800 43700
7 4.88
中国 长海
1000
中国 长岛
1000
中国 沧化
18000
35000 34000 13000
水质工程学(生物膜法)
2.生物膜法的发展趋势 生物膜法的发展趋势
随着对生物膜技术有关特征的认识和基础理论研究的逐步加深，生物 膜反应器的研究将更趋向于进一步探讨微生物在载体表面的固定机理 与技术，生物膜载体的开发与改良，生物膜微生物的增长及底物去除 动力学和生物膜微生物的能量代谢，开发工程实际中普遍适用的微生 物固定技术，优化生物膜结构及各种反应器工艺系统，进一步使各种 膜反应器系统的净化功能更为广谱与高效，朝着节能和自动化控制方 向发展。
7） 复合式、联合式生物膜反应器 复合式、
他们将各种处理技术的优点组合在一起，取长补短，使反应器的净化功能得到 他们将各种处理技术的优点组合在一起，取长补短， 极大的提高。 极大的提高。
生物滤池
生物转盘
生物接触氧化池
生物流化床
生物膜法的特征与发展趋势
1.生物膜法的特征 生物膜法的特征 1 ）生物膜法的微生物相的特征
2） 生物转盘
生物转盘能处理高浓度废水,而不会发生堵塞现象。 生物转盘能处理高浓度废水,而不会发生堵塞现象。构造与生物转盘类似 的还有生物转筒。主体装置是由固定在一横轴上的若干圆筒组成， 的还有生物转筒。主体装置是由固定在一横轴上的若干圆筒组成，圆筒 中装填料，生物膜生长在填料表面。 中装填料，生物膜生长在填料表面。
6） 移动床生物膜反应器
移动床生物膜反应器是一种新型的生物膜反应器。微生物附着在悬浮的填料上, 移动床生物膜反应器是一种新型的生物膜反应器。微生物附着在悬浮的填料上, 填料在反应器内随着混合液循环流动,反应器内气、 填料三者充分接触, 填料在反应器内随着混合液循环流动,反应器内气、水、填料三者充分接触,极大 提高了氧的利用率和水中有机污染物的传质效率等, 提高了氧的利用率和水中有机污染物的传质效率等,并能使老化的生物膜易从填 料表面脱落,保持膜活性。移动床生物膜反应器不需要反冲洗, 料表面脱落,保持膜活性。移动床生物膜反应器不需要反冲洗,通过反应器的水头 损失亦不大,抗冲击负荷强,出水水质稳定,是一种有效的印染废水处理方法。 损失亦不大,抗冲击负荷强,出水水质稳定,是一种有效的印染废水处理方法。
过滤(给水工程)_OK
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2过滤形式
• 2.1表面过滤 表面过滤器进行滤饼过滤：在滤饼过滤中，固体颗粒以滤饼形式沉积在比较薄的过滤介质的 进液面上。
粗滤：格栅、筛网等，截留水中较粗的悬浮（漂浮）固体 微滤：截留水中0.1-100um的悬浮固体，如一般采用的微滤机
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根据泥渣与原水接触方式的不同，澄清池可分为两大 类：
悬浮泥渣型，它的泥渣悬浮状态通过上升水流的能量在 池内形成的，当水流从下往上通过泥渣层时，截留水中 夹带的小絮体，主要形式有悬浮澄清池、脉冲澄清池等；
泥渣循环型，即让泥渣在竖直方向上不断循环，通过该 循环运动捕集水中的微小絮粒,并在分离区加以分离，主 要形式有机械加速澄清池和水力循环加速澄清池。在原
（2）按 推动力分
重力式滤池，其过滤压力水头为4－5 m
压力滤池，其过滤压力水头为15－20 m
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（3）按过滤 时的水流方 向分
上向流 下向流 双向流
单层滤料滤池，单层滤池通常以石英砂 做为滤料。
（4）按滤层 结构分
双层滤料滤池，双层滤池是在石英砂滤 料上面再放一层粒度比较粗的白煤。
三层滤料滤池，三层滤池是在双层滤池基 础上再在石英砂滤料下面放一层粒度更细、 比重更大的滤料，一般用磁铁矿。 50
17
• 沉淀原理 • 沉淀影响因素 • 沉淀试验 • 浅池沉淀原理及应用
本章小结
18
过滤
第一节 过滤概述
第二节 过滤理论
第三节 滤料和承托层
第四节 滤池冲洗
第五节 常见滤池
2021/7/17
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过滤流程
悬浮液
过滤介质
膜滤技术专业知识
于200～500之间旳有机物有较高脱除率
超滤膜
超滤膜旳原理
厚朴所含成份
➢ 厚朴药材所含成份：厚朴酚(magnolol) 和厚朴酚(honokiol)
➢ 分子式和分子量：C18H18O2，266.32 ➢ 药理作用：本品具有抗菌、抗肌肉松弛、
抗溃疡、抗肿瘤作用。
中药及复方旳有效成份旳分子量多在 1000内，无效成份旳分子量多在1000到 1000000之间，选择合适分子量载留值旳超滤 膜，可到达选择性清除无效成份，保存有效 成份旳目旳。
滤膜旳分类
➢ 微滤(MF)：0.025—14 μm ➢ 超滤(UF)： 0.002—0.1μm ➢ 反渗透(RO)： H2O分子能够而杂质无法经
经济效益：
广州白云山明兴制药有限企业 应用用膜过滤技术前后产品合格率比较
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
2003年前
2003年后
产率
结束
谢谢！
厚朴老式与当代提取措施
厚朴加水 煎煮
乙醇沉淀
有机 溶剂分离
微滤除杂 提纯
样品1
样品2
HPLC
HPLC
常温膜过滤和微孔膜过滤
老式分离技术旳局限
➢ 有机溶剂成本高，对环境造成污染 ➢ 操作环节复杂，条件苛刻，能耗高，周期长 ➢ 大分子无效成份清除率和有效成份浓缩率不
够高，影响药物纯度 ➢ 高温能引起热敏性有效成份旳破坏 Nhomakorabea膜过滤技术
-----在中药厚朴有效成份提纯中应用
构成人员：梁冬 吕佳 刘颖 梁雪 陈曦 朱丹 赵晶
指导教师：崔健
内容提要
膜过滤大全.
膜过滤应用手册实践技巧和提示2000年6月介绍这是膜过滤应用手册第二版。
为了提高这本手册的应用价值，新增了预处理、自动控制和泵的描述。
这本手册是在膜过滤领域许多年实践的产物，它也是一个信息的综合。
目的是提供一些常见问题的信息，为初步介入膜过滤领域的新人提供一些帮助，回答一些问题。
这本书对已从事膜设备设计及建设的工程师和在已建工厂工作的工程师都能提供许多有用的信息。
同时对膜系统的设计和操作的学习也有较大的帮助。
本书提供的信息相对于理论计算和思索，更多的是实践经验。
因此，它并不是技术学院里的一本传统的教科书。
虽然书中没有太多的数学计算，但它对于工业和学术应用都是非常有用的，因为它含有膜过滤领域许多“老到”的经验，即使对于业内行家而言，它也并不是一本出版物而已。
这本手册并不适用于那些纯粹的初学者，因为书中对膜和膜技术的描述比较具体，而简略了一些基础的膜和化学知识。
本书中大多数的实例是基于平板膜（DDS板框系统）和卷式膜组件(DESAL)。
卷式膜组件占了世界大多数的销售市场份额，而纤维膜系统、陶瓷膜系统和管式膜系统分享的市场份额则相当小。
由于他们在领域的地位，在2000年以前纤维膜系统、陶瓷膜系统和管式膜系统想成为市场主导的机会极小。
因此在本书关于他们的信息比较少。
在当今时代，膜正在被努力推广，但还未被消费者熟知，因为膜一般都隐藏在整个工业系统中。
有些行业依靠膜生产一些基础的产品，有些则利用膜解决一些复杂的分离过程，另一些则用膜达到一些环保的标准。
膜就象计算机一样：很少人理解它们，而只有一些人喜欢它们，但是我们都需要它们。
即使我们不喜欢它们，但我们知道它们可以使生活更简便和舒适。
开发高效、完好、经济的膜来处理各种液体包括废水的工作已进行35年。
但是对于如何让人们普遍了解建设和操作一个膜工厂的工作还有很长的路要走。
希望本书能帮助避免许多以往很容易的犯的错误。
同时我要真心感谢Bjame Nicolaisen提供的许多宝贵的技术上和语言上意见和建议，同时感谢我的妻子作为我的同事参与了许多技术问题的讨论。
过滤及膜技术课件
空间电荷模型
固定电荷模型
现在学习的是第34页，共56页
二、纳滤的分离特性
材料：醋酸纤维素（CA）、醋酸纤维素-三醋酸纤维素、磺化聚砜等，一 般为复合型膜(即膜的表面分离层和它的支撑层的化学组成不同)
膜组件：板框式、卷式、管式、中空纤维式
1、分离规律
（1）阴离子 截留率从小到大：NO3-＜F- ＜Cl- ＜HCO3- ＜SO32- ＜SO42- ＜
（3）拓展：前景广阔
饮用水处理、工业废水脱色、垃圾填埋场渗滤液处 理、膜生物反 应器、水的回收循环利用等。
现在学习的是第5页，共56页
特点（P126） （1）不发生相变，能量转化率高；
（2）分离与浓缩同时进行，可回收有价值的物质；
（3）根据膜特性将不同物质分开； （4）膜分离过程不会破坏对热不稳定性的物质，常温下即可
（2）卷式：板框式卷绕；
（3）管式：内压式、外压式
（4）中空纤维膜组件：外径50-100μm，壁厚12-25 μm
现在学习的是第27页，共56页
2、预处理
（1）pH值调整（5.5-6.2，弱酸，防沉淀堵塞）；
（2）去悬浮固体及胶体（混凝、精密过滤）； （3）去除可溶性有机物及残留胶体、悬浮性有机物（化学氧化，氯或次氯 酸盐） （4）水的回收率控制：越高则有机物越浓缩（多级串联） （5）细菌、藻类、微生物的去除；
➢操作方式：恒定压力操作法；恒定通量操作法。 （1）恒定压力：保持操作压力一定，随膜污染通量逐渐下降
（2）恒定通量：保持通量一定，随膜污染不断升高压力
3、操作温度
➢温度上升，溶质和溶剂扩散系数变大，粘度下降，膜通量提高； ➢温度过高，膜致密化，破坏膜的化学结构，改变膜性能。
现在学习的是第36页，共56页
(生化工程课件)膜过滤法
聚烯烃类 聚乙烯，聚丙烯，聚4-甲基-1-戊烯
乙烯类聚合物 聚丙烯腈，聚乙烯醇，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯
含硅聚合物 聚二甲基硅氧烷，聚三甲基硅氧烷
含氟聚合物 聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯
甲壳素类 无
17.2 表征膜性能的参数
截流率与分子之间的关系
截断分子量相当于一定截流率 （通常为９０％或９５％）的分子量
超滤 不对称微孔膜 0.1 MPa ～颗粒大小、有机物或微生物 (UF) 0.001～0.1μm 0.5 MPa 形状 溶液的分离
与微滤技术相似。
与微滤技术相似。
纳滤 带皮层不对称复 0.5 MPa ～优先吸附、硬水或有机物溶 可对原水进行部分脱盐和 常需预处理，工作 (NF) 合膜1～50 nm 2.5 MPa 表面电位 液的脱盐 软化，生产优质饮用水。 压力较高。
膜分离与物质分子大小
微滤（MF） 超滤（UF） 纳滤（NF）
适用范围 0.02～10mm 0.001～0.02mm （1000～300,000D）
１nm （200～1000D）
反渗透（RO） 350D
常用膜分离技术的基本特征
项目 膜类型 操作压力 分离机理 适用范围
技术特点
不足之处
微滤 对称微孔膜 0.01 MPa～颗粒大小、含微粒或菌体溶 操作简便，通水量大，工 有机污染物的分 (MF) 0.02～10μm 0.2 MPa 形状 液的分离 作压力低，制水率高。 离效果较差。
碳溶酸液盐可和使氢沉氧淀化物物松。动用这、的些乳清洗剂
化和分散。当去除诸如硅
酸盐等特别难以去除的沉 积物时,交替使用碱清洗剂
和酸清洗剂。
气－液脉冲 反冲洗涤 循环洗涤
酸碱液 表面活性剂 螯合剂 氧化剂
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膜过程
推动力
传质机理
透过物及其 尺寸
截留物
膜类型
电渗析
电位差
离子选择性 溶解性无机 非电解质 离子交 透过 物 大分子 换膜 溶质、盐、 非对称 水或溶剂 SS 膜
压力差2反渗透 溶剂的扩散 10MPa
胶体大分 压力差0.1- 筛滤及表面 水、盐及低 非对称 超过滤 子、不容 10.MPa 作用 分子有机物 膜 有机物 渗析 液膜 浓度差 溶质的扩散 低分子物质、 离子 溶剂 非对称 膜 液膜
液相和气相，对液相分离，可以用于水溶液 体系、非水溶液体系、水溶胶体系以及含有 其他微粒的水溶液体系等。
2018/8/31 水质工程 6
膜分离过程的推动力有两类： ①借助外界能量，物质发生由低位向高位的流动； ②以化学位差为推动力，物质发生由高位向低位的流动。 一些主要的膜分离过程的推动力 推 动 压力差 电位差 力 膜 过 程
无机膜：玻璃膜、陶瓷膜、氧化铝膜等
按分离机理分：多孔膜、无孔膜和载体膜 按几何形状分：平板式、管式、毛细管式和中空纤维式膜
2018/8/31 水质工程 4
二、膜分离概述
1．膜分离的概念 2、膜分离技术的特点
3．膜分离法的分类
4．膜分离法的应用
1．膜分离的概念
用一张特殊制造的、具有选择透过性 能的薄膜（分离膜），在外力推动下对双组 分或多组分溶质和溶剂进行分离、提纯、浓 缩的方法，统称为膜分离法。膜分离可用于
（4）空气过滤
喷雾干燥过程中染料、抗生素、奶粉等的回收 电池厂金属镉、氧化铅粉尘的收集 粉碎过程中磷酸盐、氧化镁、二氧化钛、碳粉、水泥、碳酸钙的回收 包装过程中砂糖、染料、奶粉、味精等的回收 干燥过程中PVC、二氧化硅、活性碳、肥料等的回收 合成氨尾气中氢气的回收利用 其他一切有关的粉尘收集及空气除尘过程 2018/8/31 12 水质工程
膜过滤技术
第2篇 物理、化学及物理化学控 制技术 第9章 膜过滤技术 9.1 膜分离法
(Membrane Separation Processes)
教学内容：
一、膜的定义和分类 二、膜分离概述 三、扩散渗析（diffusion dialysis） 四、电渗析(electrodialysis) 五、反渗透（ reverse osmosis) 六、超过滤(ultrafiltration)
3．膜分离法的分类
膜分离法的种类很多，现已应用的膜过 程有反渗透、纳滤、超滤、微滤、扩散渗析、 电渗析、气体分离、渗透蒸发、控制释放、 液膜、膜蒸馏等。目前，在废水处理中常用 的有扩散渗析、电渗析、反渗透、超滤等四 种膜分离技术。
废水处理中几种常用膜分离法的特点如下表所示。
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（5）水处理 饮用纯水（太空水）的制备、海水淡化 医药工业中注射用水/洗瓶水及其他无菌水的制备 电子工业中超纯水的制备 火力发电厂锅炉补给水的制备 饮料与化妆品工业中产品配方用水的制备 制造业中终端洗涤水的制备 饮用水纯化/苦碱水脱盐/海水淡化 废水循环与再生利用（零排放） BOD/COD的最小化 垃圾填埋场渗出水的浓缩处理 染料、颜料、油漆、含油废水的处理 纸浆与造纸废水的处理及木素磺酸盐的回收 金属、食品、皮革、农药和除草剂废水的处理 纺织印染废水的处理及丝光废水的回收利用
一、膜的定义和分类
1、膜（分离膜）的定义
分离膜可看作是分离两相和作为选择性传递物质的屏障。 它可以是固态、液态或气态的，目前使用的分离膜绝大多数是固 膜。膜可以存在于两流体之间或附着于支撑体或载体的微孔隙上， 膜厚度要远小于其比表面积。
2、膜的分类
按膜结构分：有对称膜和不对称膜 按膜材料分：有机膜：纤维素膜、聚酰胺膜、聚砜膜、聚乙烯膜等
反渗透，超滤，微滤，气体 分离 电渗析
浓度差 浓度差（分压差）
浓度差加化学反应
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扩散渗析、控制释放 渗透气化
液膜，膜传感器
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2、膜分离技术的特点
（a）膜分离过程不发生相变，因此能量转化的效率高。 例如在现在的各种海水淡化方法中反渗透法能耗最低； （b）膜分离过程在常温下进行，因而特别适于对热敏 性物料，如果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩； （c）装置简单，操作简单，控制、维修容易，且分离 效率高。与其它水处理方法相比，具有占地面积小、 适用范围广、处理效率高等特点； （d）由于目前膜的成本较高，所以膜分离法投资较高， 有些膜对酸或碱的耐受能力较差。所以目前膜分离法 在水处理中一般用于回收废水中的有用成分或水的回 用处理。
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（3）制药/生物工程
抗生素、维生素、有机酸、氨基酸、酶等发酵液的澄清除菌过滤 抗生素、维生素、有机酸、氨基酸等发酵液的蛋白剔除 酶、蛋白质、多糖制备过程中细胞碎片的剔除
抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、酶、多糖、蛋白质的纯化与浓缩
6-APA、7-ACA、7-ADCA及其他半合成抗生素的脱盐浓缩 中成药、保健品口服液的澄清除菌过滤 动物血浆、血清的浓缩精制 其他相关的脱盐浓缩、澄清除菌、蛋白剔除、细胞收集等分离过程
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化学反应 反应促进和 溶剂（非 电解质离子 和浓度差 扩散 电解质
水质工程
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4、膜分离的应用领域
（1）化学/染料工业 活性染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 食品染料的脱盐、纯化、浓缩与回收 催化剂与贵金属的回收利用 脱氧、氧化、酯化、皂化、磺化、硝化、脱氢反应中液体的分离、纯化 甘油/己内酰胺/苯/染料活性剂等有机化工原料的回收 汽车/仪表及其它工业涂漆的浓缩回收 （2）食品/饮料工业 啤酒/果酒/黄酒/葡萄酒的澄清除菌过滤 苹果、梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的澄清除菌过滤 苹果、梨、凤梨、草莓、橙、芒果、桃、梅、李、柠檬等果汁的脱水浓缩 葡萄酒/果酒/茶/咖啡芬香气味的浓缩保留 豆蛋白/乳清蛋白/白蛋白/单糖/多糖溶液的澄清与浓缩 乳清、奶酶及其他乳品的澄清、脱盐与浓缩 蔬菜抽提汁/西红柿汁的脱水浓缩2018/8/Fra bibliotek1 水质工程 13