膜分离流程图(精)
MBR膜处理原理工作流程图
好氧池
在好氧条件下，利用好氧菌将小分子 有机物进一步分解为水和二氧化碳。
回流系统
将部分处理后的水回流至缺氧池和好 氧池，维持反应器内的生物量和良好 的运行环境。
后处理系统
消毒装置
采用紫外线、臭氧或氯消毒等方式， 杀灭出水中的细菌和病毒，保证出水 安全。
pH调节装置
根据出水pH值，投加酸碱药剂进行调 节，保证出水pH值符合排放标准。
环保材料
选用环保材料制造，减少对环境的影响。
低能耗
MBR膜处理系统采用高效节能设备，降低能 耗。
资源化利用
通过膜分离技术实现水资源化利用，提高水 资源利用效率。
05 MBR膜处理技术挑战与 对策
膜污染问题及其防治措施
膜污染类型
包括有机物污染、无机物污染和生物污染等。
预处理
通过物理、化学或生物方法去除进水中的大颗粒物质和有害物质，减轻膜污染。
由微滤膜、超滤膜或纳滤膜组成的膜组件， 用于实现固液分离和去除污染物。
生物反应器
包括活性污泥池、生物膜反应器等，用于提 供微生物生长和代谢的环境。
曝气系统
为生物反应器提供氧气，促进微生物的生长 和代谢。
控制系统
用于监控和调节MBR系统的运行参数，如流 量、压力、温度等。
03 MBR膜处理工艺流程
预处理系统
MBR膜处理原理工作流程图
目录
• MBR膜技术概述 • MBR膜处理原理 • MBR膜处理工艺流程 • MBR膜处理技术特点与优势 • MBR膜处理技术挑战与对策 • MBR膜处理技术应用前景展望
01 MBR膜技术概述
MBR膜定义及分类
定义
MBR膜是膜生物反应器（ Membrane Bioreactor）的简称， 是一种将膜分离技术与生物处理工艺 相结合的新型污水处理技术。
12幅MBR膜工艺经典流程图
12幅MBR膜工艺经典流程图•MBR膜工艺概述•MBR膜工艺核心设备•12幅经典流程图解析•MBR膜工艺运行管理要点目•MBR膜工艺性能评价与优化建议•MBR膜工艺发展趋势及挑战录MBR 膜工艺概述01MBR膜工艺定义与原理定义MBR（Membrane Bioreactor）膜工艺，又称膜生物反应器，是一种结合传统活性污泥法与膜分离技术的新型污水处理工艺。
原理MBR膜工艺通过膜的高效分离作用，将活性污泥与大分子有机物质截留在反应器内，实现泥水分离和污水净化。
同时，通过曝气装置提供氧气，维持微生物生长和代谢活动，达到去除污染物的目的。
市政污水处理工业废水处理垃圾渗滤液处理畜禽养殖废水处理01020304用于城市生活污水处理，提高出水水质，实现污水回用。
应用于石油、化工、造纸、印染等工业废水处理，降低污染物排放。
用于垃圾填埋场、焚烧厂等产生的垃圾渗滤液处理，减少环境污染。
应用于规模化畜禽养殖场废水处理，实现废水达标排放。
20世纪60年代，MBR 膜工艺开始萌芽，主要应用于小规模污水处理。
初始阶段20世纪80年代至90年代，随着膜技术的不断发展和成本降低，MBR 膜工艺逐渐在市政污水处理领域得到应用。
发展阶段21世纪初至今，MBR 膜工艺不断完善和成熟，应用领域不断拓展，成为污水处理领域的重要技术之一。
成熟阶段MBR 膜工艺核心设备02具有较高的装填密度、较低的价格和较小的占地面积，但易污染、清洗困难且通量衰减较快。
中空纤维膜平板膜管式膜具有优异的抗污染性能、较长的使用寿命和便于清洗维护的特点，但价格相对较高。
具有较高的通量和较好的耐污染性能，但占地面积较大且价格昂贵。
030201膜组件类型及特点曝气装置设计要点曝气量控制根据膜组件类型和规格，合理确定曝气量，以保证膜表面的冲刷效果和氧传递效率。
曝气方式选择可采用穿孔管曝气、微孔曝气或射流曝气等方式，根据实际需求进行选择。
曝气头布局曝气头的布局应均匀、合理，避免出现死角和短流现象。
第九章 膜分离过程ppt课件
编辑版pppt
33
第三节 膜的应用
微孔过滤的应用 在实验室中，微孔滤膜是检验有形微细杂
质的重要工具，主要用于微生物检测、微粒子 检测。在工业上主要用于灭菌液体的生产，反 渗透和超滤的我＝前处理，电子工业中超纯水 制造和空气过滤。例如采用聚碳酸酯核孔滤膜 来过滤除去啤酒中的酵母核细菌，使处理后的 啤酒不需加热就可以在室温下长期保存。
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4
第 一 节 膜和膜分离过程的分类与特性
3 复合膜 选择性膜层沉积于具有微孔的支撑 层上。只是两层材料不同，而非对称膜则是 同一材料。其性能不仅取决于有选择性的表 面薄层，而且受微孔支撑结构、孔径、孔分 布和多孔率的影响。
4 荷电膜 即离子交换膜，是一种对称膜，含 有高浓度的溶胀胶载着固定的正电荷或负电 荷，带有正电荷的膜为阴离子交换膜，从周 围流体中吸引阴离子。带有负电荷的膜称为 阳离子交换膜。
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第三节 膜的应用
五 纳米过滤（NF）
3
第 一 节 膜和膜分离过程的分类与特性
一 膜的分类
根据各种物理结构和化学性质，可将膜分为 下列几种：
1 对称膜 结构与方向无关的膜，根据制造方法 不同，这些膜或者具有不规则的孔结构，或所 有的孔具有确定的直径。
2 非对称膜 非对称膜有一个很薄的，但比较致 密的分离层和多孔支撑层。分离层为活性膜， 孔径的大小和表皮的性质决定了分离特性，厚 度决定传递速度，该层必需朝向待浓缩的原溶 液。多孔支持层只起支撑作用。
然后将多层膜片浸泡在沉淀液（冰水）中，由于溶剂
和沉淀液发生交换而形成凝胶。凝胶形成后通常在热
水中退火，从而改善了分离能力，并且提高了机械强
度，但渗透能力却有所下降。
膜分离的过程
膜分离的过程
什么是膜分离过程？
膜分离过程是指应用膜作为一种分离材料来处理物质的过程。
它可以帮助在流体中分离出不同的溶质，产生不同的浓度溶液，它的应用涵盖了污水处理、啤酒制造、水质净化等。
膜分离技术的基本原理是：在流体中，膜会有效地过滤细微悬浮物，它们的大小会被膜特定的孔径限制，只有尺寸较小的悬浮物（如颗粒、离子、生物活性物质等）才能通过膜，而大尺寸物质（细菌、反应产物、色素等）则被留在膜的外侧。
因此，可以通过选择膜的孔径，有效地分离出不同粒径的悬浮物，从而实现净化的目的。
膜分离过程包括四个主要步骤：第一步是膜的选择，根据要净化的物质，选择合适的膜材料、孔径大小、孔隙率等；第二步是膜层的渗透，使溶液渗透到膜内，从而实现分离；第三步是洗涤步骤，在洗涤过程中，将被留在膜内侧的粒子、有机物流失掉；第四步则是从膜内收集物质，得到清洗物质。
膜分离过程的优势在于它具有高效率、低成本、无污染等特性，它不仅能节省能源消耗，更可有效地回收有用的资源，是目前大多数分离处理过程的理想选择。
- 1 -。
膜技术--五种经典的膜分离过程
44
28
重
点
微滤、超滤、纳滤、反渗透定义 微滤、超滤、纳滤、反渗透原理 微滤、超滤的主要操作方式（错流和 死端操作） 四种膜的应用范畴（截留分子量） 能举出应用示例
29
思考题：
1. 试比较四种压力驱动型膜过程的特点及应用范畴。 2. 某厂家排出的工业废水，其主要成分为：杂质、悬浮物、 颗粒、大分子物质（分子量大于一万）、一定量的电解质。 要使该废水达标排放，至少需使用那些膜过程？
16
4.基本原理及操作模式 -反渗透
• • 反渗透是最精细的过程，因此又称“高滤” （hyperfiltration），它是利用反渗透膜选择性地只能 透过溶剂而截留离子物质的性质，以膜两侧静压差为推动 力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而实现对液 体混合物进行分离的膜过程, 反渗透过程的操作压差一般 为1.0-10.0Mpa，截留组分为（1-10）*10-10 m 小分子溶 质； • • 水处理是反渗透用的最多的场合，包括水的脱盐、软 化、除菌除杂等，此外其应用也扩展到化工、食品、制药、 造纸工业中某些有机物和无机物的分离等。
2
程
反渗透，纳滤,超滤，微滤，气体分离
压力驱动膜过程回顾
微滤是指大于0.1um的颗粒或可溶物被截 留的压力驱动型膜过程； 超滤是指小于0.1um大于2nm的颗粒或可 溶物被截留的压力驱动型膜过程； 反渗透是指高压下溶剂逆着其渗透压而 选择性透过的膜过程； 纳滤是指小于2nm的颗粒或可溶物被截留 的压力驱动型膜过程。
第九章膜分离过程ppt课件
聚砜类
聚酰(亚)胺类 非纤维素酯 类 聚酯、烯烃类 含氟(硅)类 其他
聚砜，聚醚砜，聚芳醚砜，磺化聚砜等
聚砜酰胺，芳香族聚酰胺，含氟聚酰亚胺等 涤纶，聚碳酸酯，聚乙烯，聚丙烯腈等
聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯，聚二甲基硅氧烷 等
壳聚糖，聚电解质等
8
功能膜的分类
2. 按膜的分离原理及适用范围分类 根据分离膜的分离原理和推动力的不 同，可将其分为微孔膜、超过滤膜、反 渗透膜、纳滤膜、渗析膜、电渗析膜、 渗透蒸发膜等。 3. 按膜断面的物理形态分类 可将其分为对称膜，不对称膜、复合 膜、平板膜、管式膜、中空纤维膜等。
_ n 2 2
H O H H O HH H O H O H
C H O H 2
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膜材料特征
从结构上看，每个葡萄糖单元上有三个羟基。 在催化剂（如硫酸、高氯酸或氧化锌）存在下，能 与冰醋酸、醋酸酐进行酯化反应，得到二醋酸纤维 素或三醋酸纤维素。
C6H7O2 + (CH3CO)2O ＝ C6H7O2(OCOCH3)2 + H2O
膜材料特征
（2）主要的非纤维素酯类膜材料
（i）聚砜类 O S 聚砜结构中的特征基团为 O 为了引入亲 水基团，常将粉状聚砜悬浮于有机溶剂中，用 氯磺酸进行磺化。 聚砜类树脂常用的制膜溶剂有：二甲基甲酰 胺、二甲基乙酰胺、N—甲基吡咯烷酮、二甲 基亚砜等。
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膜材料特征
聚砜类树脂具有良好的化学、 热学和水解稳定性，强度也很高， pH值适应范围为1～13，最高使用 温度达120℃，抗氧化性和抗氯性都 十分优良。 这类树脂中，目前的代表品种有：
1. 分离膜制备工艺类型 膜的制备工艺对分离膜的性能十分重要。同样 的材料，由于不同的制作工艺和控制条件，其性能 差别很大。合理的、先进的制膜工艺是制造优良性 能分离膜的重要保证。 目前，国内外的制膜方法很多，其中最实用的 是相转化法（流涎法和纺丝法）和复合膜化法。
膜分离PPT
功能
滤去0.1μm以上的颗粒 滤去0.1μm以上的颗粒 滤去0.1μm以上的颗粒 水——溶盐分离 混合气体分离 水——溶盐分离
推动力
压力差~200kPa 压力差1000kPa 压力差0.5~2MPa 压力差1~10MPa 压力差0.1~10MPa 浓度差
膜分离机理
筛分 筛分 溶解扩散 溶解扩散 溶解扩散 溶解扩散筛分
大分子
纳滤
● ● ● ● ●● ■ ■
糖 二价盐 游离酸 单价盐 不游离酸
水
1、微滤和超滤
微滤和超滤都是在静压差的推动力作用下进行的液相分离
过程。
在一定的压力作用下，当含有高分子溶质（A）和低分子溶 质（B）的混合溶液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶 质（如无机盐）透过膜，成为渗透液被收集；大于膜孔的高分 子溶质（如有机胶体）则被膜截流而作为浓缩液回收。 超滤所用的膜为非对称性膜，表面的孔不规则，不均一， 很难确定孔径，故通常用它能截留的物质的分子量来定义膜孔 的大小。
反渗透膜 P
纯水
盐水
π
纯水 盐水
纯水
盐水
(a)渗透
(b)渗透平衡
(c)反渗透
反渗透原理示意图
0 在一定温度和压力下，设纯水的化学位为 （T , p1） ，则
盐溶液中水的化学位为
（T , p1） 0 (T , p1 ) RT ln a
式中，a为溶液中水的活度，纯水的a=1，而溶液中的 a一般小于1，即 RT ln a 0 ，故 (T , p1 ) 0 (T , p1 )
• 澄清果汁
• 屠宰动物血液成分回收 • 植物蛋白的回收
• 浓缩葡萄糖氧化酶、胰蛋白酶等
• 浓缩以基因工程菌生产的新物质（干扰素、生长激素等）
第六章膜分离过程
截留分子量： 微滤 0.02～10μm 透析 3000 Dalton～ 几万Dalton 超滤 50 nm～100 nm或5000～50万 Dalton 纳滤 200～1000 Dalton或1 nm 反渗透 200 Dalton
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概述
膜分离法与物质大小（直径）的关系
RO NF UF MF
膜分离技术兼具分离、浓缩和纯化的功能，又有
使用简单、易于控制及高效、节能的特点
选择适当的膜分离技术，可替代过滤、沉淀、萃
取、吸附等多种传统的分离与过滤方法。
膜分离技术得到各国重视：国际学术界一致认为
“谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来”。
膜分离技术在短短的时间迅速发展起来，近30年
也可用作微滤膜和超滤膜。 它的最高使用温度和pH范围有限，一般使用温度
低于45～50℃，pH3～8。
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醋酸纤维特点：
①透过速度大 ②截留盐的能力强 ③易于制备 ④来源丰富 ⑤不耐温（30℃） ⑥pH 范围窄，清洗困难 ⑦与氯作用，寿命降低 ⑧微生物侵袭 ⑨适合作反渗透膜
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蛋白质、无机盐 缓冲液
无机盐
膜对溶质的截留能力以截留率R（rejection） 来表示，其定义为
R＝1－ Cp／Cb
式中Cp和Cb分别表示在某一瞬间，透过液 （Permeate）和截留液的浓度。
如R＝1，则Cp＝0，表示溶质全部被截留；
如R＝0，则Cp＝ Cb，表示溶质能自由透过膜。
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截 断 曲 线
得到的截留率与分子量之间的关系称为截断曲线。 质量好的膜应有陡直的截断曲线,可使不同分子量的溶质 分离完全；反之，斜坦的截断曲线会导致分离不完全。
中药提取液的膜分离工艺
中药提取液的膜分离工艺膜分离技术是近几十年发展起来的分离技术，以其常温操作、多数过程无相变、能耗低、分离效率高等特点，在许多领域获得应用，也已用于中药行业。
有较多报道采用超滤对中药提取液进行精制，以达到澄清、除杂的目的。
本试验拟将一有较好临床效果的复方中药煎煮液，开发成为颗粒剂产品。
随着中药理论和制剂技术的发展，传统的水提醇沉法除杂已暴露出一些缺点；且本复方中有石膏无机成分，又含活性成分如生物碱、甙类、黄酮类、酚类等，分子量都小于1000，采用醇沉法可能使其损失较大。
因此提出如下新工艺：药材煎煮粗滤微滤加辅药及赋形剂干燥蒸发浓缩超滤固体成药图1 膜分离工艺流程图新工艺以微波、超滤两级精制替代醇沉去。
微滤过程直接处理中药水提液，除去大量亚微粒、微粒及絮状沉淀，为超滤提供可靠的预处理。
超滤过程除去药液中淀粉、树胶、果胶、粘液质、蛋白质等可溶性大分子杂质。
预处理是保证超滤有效运行的关键。
目前常用的高分子微滤膜多采用死端过滤，随着过滤的进行，被截留微粒的积累形成滤饼，过滤阻力越来越大，膜通量则越来越小，无法长期连续运行。
另外，高分子材料存在着使用pH 范围窄、高压反冲再生技术难以采用等缺点。
本研究采用管式陶瓷微滤膜，其特点在于化学稳定性、热稳定性及高机械强度；超滤过程则采用单位装填面积高的中空纤维超滤膜。
1 实验部分1.1 实验装置微滤和超滤都是错流过滤的方式，实验装置及流程见文献1.2 膜及膜组件微滤采用南京化工大学膜科学技术研究所开发的内压管式陶瓷微滤膜，外径12mm，内径8mm。
成分为。
α-Al2O3，由支撑体、过滤层及顶层过滤膜构成，有关膜的制备等详见文献。
实验时采用单根膜管，长500mm，膜平均孔径0.2μm。
膜组件为不锈钢材质，采用无毒无味的硅橡胶为密封垫圈。
超滤采用中空纤维超滤膜，截留分子量50000，膜组件规格为50×265mm。
1.3 实验内容按方煎煮得提取液，浓度约为生药0.8g/ml。
第七章(上) 膜分离过程
③物质的渗透能力：不仅取决于扩散系数，而且还决定于它在膜中的溶解度。
④对于反渗透过程，溶剂（用L表示）
dC1
溶剂纯扩散可用Fick定律
J1=—D1 ———
dh
溶剂在膜中的溶解服从Herry（享利）定律
du1=-RTdlnc1=-RT dC1/C1
d(lnx)/dx=1/x
-c1
D1C1
dμ1
dc1＝———dμ1
一、膜分离过程的机理
3、膜分离过程的机理
1、（1）孔模型（筛分型） 用于描绘微过滤、超滤等过程所用的高孔率膜。 过程特点：以压力为推动力的膜分离技术，按不同膜孔径来分离物质，比膜孔小 的物质和溶剂（水）一起透过膜，而较大的物质则被截留。 溶剂的渗透流率取决于膜的孔隙率、孔径（d）、溶液的粘度（μ）、膜上、下 游压力差（△P）及溶剂在膜中的扩散途径（膜有效厚度l），其可表达为：
泡 压 法 测 孔 示 意 图
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一、膜分离过程的机理
②奋汞法：用水银代替水，因为水银不能湿膜，Q大于900，cos 小于 d=-4rcosQ/P ③电子显微镜观测法 （5）孔隙度计算
2、水通量 [m3/（m2.S）]
也叫透水率——是每单位时间内通过单位膜面积的水体积流量， 即是透过膜的速率。
大小形响因素：膜 的性质（厚度、化学成分、孔隙度） 系统条件（温度、膜 两侧的压力并、溶液盐浓度料
2、反渗透和超滤（推动力—压力差） 反渗透：在渗透实验装置的膜两侧造成一个压力差，1-8Mpa，并使其大于 渗透压，就会发生溶剂倒流，使浓度较高的溶液进一步浓缩，这一现象就叫 反渗透。 超滤：膜只阻挡大分子，在压力差推动下，水和盐等小分子透过。 微过滤：以多孔细小薄膜为过滤介质，在压力差推动下0.1Mpa使不溶物浓 缩（水和溶解物通过） 图9-2，膜的孔径范围，反渗透小（水过），超滤较小（按粒经选择分离微粒 和大分子）微过滤较大（不溶物截留，水和溶解物均过）。
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乳化器
破乳器
废水
净化水 分离器
回收分离 物 质
乳化液膜分离工艺示意图
净化水
生物膜处理系统
废水
预 处 理
一 级 分 离
二 级 分 离
三 级 分 离
液膜相
液膜相
膜相处理器
废油回收
含油废水连续液膜处理工艺示意图
含油液膜
液 膜
H2O H2O
废油回收
生物膜处理
含油废水
膜 在 化 工 生 产 中 的 应 用
膜 在 化 工 生 产 中 的 应 用
膜 在 化 工 生 产 中 的 应 用
头苞霉素C的回收
低TDS渗 透液
发 酵 液
MF
UF
RO
细胞收集
蛋白质、 色素去除
HPLC
•MF：0.2微米 •UF：1万分子量 •RO：聚酰胺反渗透膜
纯化的抗生素
石油化学和食品工 业的萃取过程，用 超滤回收溶剂；例 如从重碳氢化合物 中分离低碳氢化合 物； 在天然产品和医药 用产品的潜在应用 是将产品生产和超 滤分离相结合；如 将超滤与酶糖化作 用结合，生产葡萄 糖。 与化学络合反应结 合，生产生物活性 物质。
海水
搅拌槽
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ絮凝槽
加酸 （H2SO4） 去膜组件 0.5m筒式 过滤器
阻垢剂
氯气
活性炭过滤器
海水淡化预处理系统
加酸
深进水 0.5m筒式过滤器
阻垢剂
去膜组件
软化水处理中的预处理
浓缩液
1 段 渗 透 液
2 段 渗 透 液
3 段 渗 透 液
4 段 渗 透 液 产品水
高水回收率的反渗透级联工艺
试剂 回收液膜
脱盐装置的共同单元：
供给水吸入系统 预处理系统 反渗透膜 产品水后处理 动力回收系统
汽提、消毒 后处理 系统
分配
反渗透膜 单元 能量回收 系统 供水泵 预处理 系统 高压泵
浓 液 排 放
水源
•可降低能耗25～40％
•冲击式水轮泵 •反转泵
典型脱盐系统单元
氯 气
FeClSO4 阳离子聚电介质 重力过滤器