膜技术在废水处理中的应用
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内蒙古金桥电厂MBR污水处理回用 Jin ciao Power Plant MBR 日平均处理量: 30,000 m3/d
❖ 日本某食品加工厂于1998年建成并运行的一套小型的废水 回收处理系统，其处理规模为140T/D。其处理流程见2-4。
图2-4
该厂主要生产冷冻食品，其废水被收集到预先设置的转盘式生物接触器 中，再送人初级曝气箱，然后送人浸没式膜生物反应器(MBR)中，MBR 出水经消毒后由泵送到冷却水塔和洗涤系统，部分水再送到反渗透装置 进一步处理，最后供给锅炉用水。
MBR膜技术概述
图2-3
膜生物反应器 （MBR） 极为简洁可靠的 处理技术
MBR的突出优势
十分方便与传统技
术对接，升级改造
6
现有污水处理厂。
最大限度利用生物
1
技术和膜过滤技术
的优势，出水水质
稳定。
节省建设投资和运 行成本，节省宝贵 5 的土地资源。
MBR优势
在极低的压差条件 2 下滤除所有的悬浮
ConteBaidu Nhomakorabeats
1. 膜技术概述 2. 污水治理中的主要膜过程及其应用 3. 膜技术的发展前景
一. 膜技术概述
❖1.1 膜技术简介 ❖1.2 膜技术的发展 ❖1.3 膜技术在废水处理中的应用概述
1.1膜技术简介
❖ 膜技术是20世纪60年代后迅速崛起的一门分离技术， 它是利用特殊制造的具有选择透过性能的薄膜，在外 力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种分离 方法。
反渗透原理
P＞π π
（a）渗透
（b）渗透平衡 图2-5 渗透与反渗透现象
（c）反渗透
发生反渗透的条件
发生反渗透的 必要条件是
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
在实际的反渗透过程中膜两边的静压差还要克服透 过膜的阻力。因此，在实际应用中需要的压力比理论 值大得多。
RO反渗透膜工作原理图
❖ 常用的膜技术包括电渗析、超滤、微滤、反渗透和纳 滤。电渗析属于以电势梯度作为驱动力，而后四种膜 法属于以压力梯度作为驱动力。
压差驱动膜滤去除杂质的范围
常见的膜材料
1.2 膜技术的发展
❖ 我国50年代开始研究电渗析；60年代开始研究反 渗透；80年代以来对各种新型膜分离过程展开了研究， 国内膜技术应用逐渐扩大到电力及其他行业，后期纳 滤作为一种新型膜分离技术被研究开发；至90年代， 膜技术应用在饮用水处理方面取得普及。
❖ RO技术目前主要用于海水和苦咸水淡化，锅炉给水和纯 水制备，在废水处理领域中，RO主要用于处理电镀废水、 酸性矿山废水、城市污水、照相洗印废水和放射性废水 等。可同时实现物料回收和水的净化回用。
❖ NF的最大应用领域是水的软化和有机物的脱除。在某些 行业也颇具优势，如有机合成工业废液的处理，染料的 脱盐、纯化与浓缩，酸液、碱液的处理，含有机溶剂的 废液处理，石油开采和提炼过程中的油水分离和灌注水 处理，放射性废水处理等。
图2-1 超滤和微滤工作原理
❖ UF已广泛应用于各个领域。如食品工业、生物、医药制 品的分离提纯、人工肾等。在环保领域，UF已广泛应用 于电泳漆废水、造纸废水、染料废水等工业废水的处理。
❖ MF采用适当的预处理方法可用于下列废水废液的处理： ①重金属离子去除；②贵金属的回收；③日化废水(如洗 衣房废水)处理；④地下水(如有害废水场、小水体、水池 清洁、泉或井)的清理。
❖ 在中水回用中，MF、UF工艺目前使用最多的是与 活性污泥反应池组成膜生物反应器（MBR），以截 留活性污泥和尚未被反应、降解的大分子有机物以 及细菌、病毒等微生物，将其送回反应池，继续反 应，以提高对污水中有机物、含氯含磷的营养物及 细菌、病毒的脱除效果。
❖ 其典型工艺流程为:(见图2-2)
图2-2
❖ 2.4 渗透汽化膜分离技术(PV) ❖ 2.5 膜集成技术
2.1 微滤和超滤膜技术
MF和UF都是在静压差的推动力作用下进行的液相 分离过程，从原理上说并没有什么本质上的差别，同 为筛孔分离过程，微滤和超滤的工作原理如图2-1所示。
原料液
浓缩液
膜 透过液
通常能截留分子量在 500～500000分子的膜分 离过程称为超滤，只能截 留更大分子的膜分离过程 成为微滤。
物和病毒、微生物。
4
污染治理与 水资源利用 一体化。
3 具备除磷、脱氮的 功能且出水直接满 足杂用水水质要求 标准。
MBR及超滤在中国污水回用的应用
北京清河奥运会污水回用工程 Qing he Water Reuse 日平均处理量: 80,000 m3/d
北京燕山石化厂 Yan Shan Petrochemical, China 日平均处理量: 26,000 m3/d
中国膜技术发展现状
1.3 膜技术在废水处理中的应用概述
❖ 膜分离技术是新兴的综合性技术，它涉及多种学科的 内容，经过近30年的发展，膜技术已实现了工业化应 用，广泛有效地用于海水与苦咸水淡化、石油化工、 生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺 织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域，形 成了独立的新兴技术产业。
2.2 反渗透和纳滤
❖ 反渗透和纳滤用于将低分子量的溶质（如无 机盐、葡萄糖、蔗糖等）从溶剂中分离出来。 ❖ 反渗透和纳滤的分离原理是相同的，其差别 在于分离溶质的大小，反渗透需要使用流体阻力 大的致密性膜，因而需要较高的压力；纳滤所需 的压力则介于反渗透与超滤之间，其膜孔径在纳 米级范围内，有时也称纳滤膜为低压反渗透膜。
膜技术用于废水处理的应用范围
二. 污水治理中的主要膜过程及其应用
❖ 2.1 微滤和超滤膜技术（MF和UF） ❖ 2.2 反渗透和纳滤(RO和NF) ❖ 2.3 电膜分离技术
➢ 2.3.1电渗析和倒极电渗析技术(ED和EDR) ➢ 2.3.2 电去离子技术(EDI) ➢ 2.3.3 双极膜技术(BMP)
❖ 天津海晶集团反渗透海水淡化示范工程：
图2-6
2.3 电膜分离技术
❖ 电膜过程是指电渗析（ED）、倒极电渗析 （EDR）、电去离子（EDI）、双极膜（BPM）等膜 分离过程，是根据离子交换膜（IEM）的不同应用工 艺，选择性地去除液体混合物中的离子而实现的。
2.3.1 电渗析(ED)
❖ 电渗析（ED）是在直流电场作用下，以电位差为 推动力，利用离子交换膜的选择透过性（即阳膜理论 上只允许阳离子通过，阴膜理论上只允许阴离子通 过），使水中阴、阳离子作定向迁移，从而实现溶液 的浓缩、淡化、精制和提纯。
❖ 日本某食品加工厂于1998年建成并运行的一套小型的废水 回收处理系统，其处理规模为140T/D。其处理流程见2-4。
图2-4
该厂主要生产冷冻食品，其废水被收集到预先设置的转盘式生物接触器 中，再送人初级曝气箱，然后送人浸没式膜生物反应器(MBR)中，MBR 出水经消毒后由泵送到冷却水塔和洗涤系统，部分水再送到反渗透装置 进一步处理，最后供给锅炉用水。
MBR膜技术概述
图2-3
膜生物反应器 （MBR） 极为简洁可靠的 处理技术
MBR的突出优势
十分方便与传统技
术对接，升级改造
6
现有污水处理厂。
最大限度利用生物
1
技术和膜过滤技术
的优势，出水水质
稳定。
节省建设投资和运 行成本，节省宝贵 5 的土地资源。
MBR优势
在极低的压差条件 2 下滤除所有的悬浮
ConteBaidu Nhomakorabeats
1. 膜技术概述 2. 污水治理中的主要膜过程及其应用 3. 膜技术的发展前景
一. 膜技术概述
❖1.1 膜技术简介 ❖1.2 膜技术的发展 ❖1.3 膜技术在废水处理中的应用概述
1.1膜技术简介
❖ 膜技术是20世纪60年代后迅速崛起的一门分离技术， 它是利用特殊制造的具有选择透过性能的薄膜，在外 力推动下对混合物进行分离、提纯、浓缩的一种分离 方法。
反渗透原理
P＞π π
（a）渗透
（b）渗透平衡 图2-5 渗透与反渗透现象
（c）反渗透
发生反渗透的条件
发生反渗透的 必要条件是
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
在实际的反渗透过程中膜两边的静压差还要克服透 过膜的阻力。因此，在实际应用中需要的压力比理论 值大得多。
RO反渗透膜工作原理图
❖ 常用的膜技术包括电渗析、超滤、微滤、反渗透和纳 滤。电渗析属于以电势梯度作为驱动力，而后四种膜 法属于以压力梯度作为驱动力。
压差驱动膜滤去除杂质的范围
常见的膜材料
1.2 膜技术的发展
❖ 我国50年代开始研究电渗析；60年代开始研究反 渗透；80年代以来对各种新型膜分离过程展开了研究， 国内膜技术应用逐渐扩大到电力及其他行业，后期纳 滤作为一种新型膜分离技术被研究开发；至90年代， 膜技术应用在饮用水处理方面取得普及。
❖ RO技术目前主要用于海水和苦咸水淡化，锅炉给水和纯 水制备，在废水处理领域中，RO主要用于处理电镀废水、 酸性矿山废水、城市污水、照相洗印废水和放射性废水 等。可同时实现物料回收和水的净化回用。
❖ NF的最大应用领域是水的软化和有机物的脱除。在某些 行业也颇具优势，如有机合成工业废液的处理，染料的 脱盐、纯化与浓缩，酸液、碱液的处理，含有机溶剂的 废液处理，石油开采和提炼过程中的油水分离和灌注水 处理，放射性废水处理等。
图2-1 超滤和微滤工作原理
❖ UF已广泛应用于各个领域。如食品工业、生物、医药制 品的分离提纯、人工肾等。在环保领域，UF已广泛应用 于电泳漆废水、造纸废水、染料废水等工业废水的处理。
❖ MF采用适当的预处理方法可用于下列废水废液的处理： ①重金属离子去除；②贵金属的回收；③日化废水(如洗 衣房废水)处理；④地下水(如有害废水场、小水体、水池 清洁、泉或井)的清理。
❖ 在中水回用中，MF、UF工艺目前使用最多的是与 活性污泥反应池组成膜生物反应器（MBR），以截 留活性污泥和尚未被反应、降解的大分子有机物以 及细菌、病毒等微生物，将其送回反应池，继续反 应，以提高对污水中有机物、含氯含磷的营养物及 细菌、病毒的脱除效果。
❖ 其典型工艺流程为:(见图2-2)
图2-2
❖ 2.4 渗透汽化膜分离技术(PV) ❖ 2.5 膜集成技术
2.1 微滤和超滤膜技术
MF和UF都是在静压差的推动力作用下进行的液相 分离过程，从原理上说并没有什么本质上的差别，同 为筛孔分离过程，微滤和超滤的工作原理如图2-1所示。
原料液
浓缩液
膜 透过液
通常能截留分子量在 500～500000分子的膜分 离过程称为超滤，只能截 留更大分子的膜分离过程 成为微滤。
物和病毒、微生物。
4
污染治理与 水资源利用 一体化。
3 具备除磷、脱氮的 功能且出水直接满 足杂用水水质要求 标准。
MBR及超滤在中国污水回用的应用
北京清河奥运会污水回用工程 Qing he Water Reuse 日平均处理量: 80,000 m3/d
北京燕山石化厂 Yan Shan Petrochemical, China 日平均处理量: 26,000 m3/d
中国膜技术发展现状
1.3 膜技术在废水处理中的应用概述
❖ 膜分离技术是新兴的综合性技术，它涉及多种学科的 内容，经过近30年的发展，膜技术已实现了工业化应 用，广泛有效地用于海水与苦咸水淡化、石油化工、 生化制药、医疗卫生、冶金、电子、能源、轻工、纺 织、食品、环保、航天、海运、人民生活等领域，形 成了独立的新兴技术产业。
2.2 反渗透和纳滤
❖ 反渗透和纳滤用于将低分子量的溶质（如无 机盐、葡萄糖、蔗糖等）从溶剂中分离出来。 ❖ 反渗透和纳滤的分离原理是相同的，其差别 在于分离溶质的大小，反渗透需要使用流体阻力 大的致密性膜，因而需要较高的压力；纳滤所需 的压力则介于反渗透与超滤之间，其膜孔径在纳 米级范围内，有时也称纳滤膜为低压反渗透膜。
膜技术用于废水处理的应用范围
二. 污水治理中的主要膜过程及其应用
❖ 2.1 微滤和超滤膜技术（MF和UF） ❖ 2.2 反渗透和纳滤(RO和NF) ❖ 2.3 电膜分离技术
➢ 2.3.1电渗析和倒极电渗析技术(ED和EDR) ➢ 2.3.2 电去离子技术(EDI) ➢ 2.3.3 双极膜技术(BMP)
❖ 天津海晶集团反渗透海水淡化示范工程：
图2-6
2.3 电膜分离技术
❖ 电膜过程是指电渗析（ED）、倒极电渗析 （EDR）、电去离子（EDI）、双极膜（BPM）等膜 分离过程，是根据离子交换膜（IEM）的不同应用工 艺，选择性地去除液体混合物中的离子而实现的。
2.3.1 电渗析(ED)
❖ 电渗析（ED）是在直流电场作用下，以电位差为 推动力，利用离子交换膜的选择透过性（即阳膜理论 上只允许阳离子通过，阴膜理论上只允许阴离子通 过），使水中阴、阳离子作定向迁移，从而实现溶液 的浓缩、淡化、精制和提纯。