分离工程技术

膜分离技术及其水处理的工业应用

陈静

（安徽理工大学化工学院，安徽，232001）

摘要：综述了膜分离技术在废水处理中的应用进展。膜分离技术作为一种能耗低、设备简单、操作方便和分离性能好的分离技术，正日益受到广泛的关注。着重介绍了超滤、纳滤、乳化液膜及膜生物反应器等膜分离技术的特点及其在各种工业废水和生活废水处理中的应用。

关键词：膜分离技术超滤纳滤乳化液膜膜生物反应器

Abstract: membrane separation technology in wastewater treatment progress. Membrane separation technology as a low energy consumption equipment is simple, convenient and good separation performance separation technology, is increasingly widespread attention. Ultra-filtration, Nano-Filtration, Emulsion Liquid Membrane and Membrane bioreactor, membrane separation technology and its usage in various industrial wastewater and domestic wastewater treatment.

Keywords: membrane separation technology Ultra-Filtration Nano-Filtration Emulsion Liquid Membrane Membrane bioreactor

0 引言

膜分离技术是一种新型高效的分离技术，是对非均相体系中不同组分进行分离、纯化与浓缩的一门新兴的边缘交叉学科。它具有过程不发生相变及副反应、无二次污染、分离效率高、操作条件温和、能耗低等优点,是缓解资源短缺、能源危机和治理环境污染的重要措施,因而得到世界各国普遍重视,并在海水淡化、化工、印染、环保、食品、生化过程等领域得到了广泛应用。

目前膜分离技术被公认为20 世纪末至21 世纪中期最有发展前途的高科技之一[1]。在短短的几十年里膜技术迅速发展,受到世界的瞩目。扩散定理、膜的渗析现象、渗透压原理、膜电势等一系列研究为膜的发展打下了坚实的理论基础。相关科学技术的突飞猛进也使得膜的实际应用成为可能。

1 膜分离过程与膜分离技术

1.1膜分离过程

膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质,当膜两侧存在某种推动力(如压力差、浓度差、电位差、温度差等)时,原料侧组分选择性地透过膜,以达到分离、提纯的目的。不同的膜过程使用不同的膜,推动力也不同。

目前已经工业化应用的膜分离过程有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO) 、渗析(D) 、电渗析( ED) 、气体分离( GS) 、渗透汽化( PV) 、乳化液膜( ELM)、膜生物反应器(MBR)等。

1.2 膜分离技术

超滤(UF)、纳滤(NF)、乳化液膜( ELM)、膜生物反应器(MBR)这四大过程在技术上已经相当成熟,已有大规模的工业应用,形成了相当规模的产业,有许多商品化的产品可供不同用途使用。气体分离和渗透汽化是正在发展中的技术。其中气体分离相对较为成熟一些。目前已有工业规模的气体分离体系是:空气中氧和氮的分离;合成氨厂中氨、氮、甲烷混合气中氢的分离;天然气中二氧化碳与甲烷的分离。渗透汽化是这些膜过程中唯一有相变的过程,在组件和过程设计中均有特殊的地方。它主要用于有机物/水,水/有机物,有机物/有机物分离,是最有希望取代某些高能耗的精馏技术的膜过程。20世纪80年代中期进入工业化应用阶段。

2 膜分离技术的水处理应用

近年来，膜分离技术应用干废水处理是一项重大的技术突破，既能对废水进行有效的净化，又能回收一些有用的物质，因此在废水处理中得到了广泛的应用并显示了广阔的发展前景。本文主要对超滤膜，纳滤膜、乳化液膜以及膜生物反应器技术在废水处理中的应用和发展进行综述。

2.1 超滤膜分离技术在废水处理中的应用

2.1.1超滤膜简介

超滤(Ultra-Filtration ,UF)是一种压力驱动的膜分离过程，是根据分子的大小和形态而分离的筛选机理进行分离的。自20世纪60年代以来，超滤很快从实验规模发展成为重要的工业单元操作技术，它已广泛用于食品．医药，工业废水处理，高纯水制备及生物技术工业。在工业废水处理方面应用的最普遍的是电泳涂漆过程，城市污水处理及其他工业废水处理领域都是超滤未来的发展方向。

2.1.2超滤膜在废水处理中的应用

2.1.2.1含油废水处理

机械行业工件的润滑．清洗和石化行业的炼制及加工等会产生含油废水，其油一般为漂浮油、分散油和乳化油三种形式存在。．其中乳化油的分离难度最大，用电解或化学法破乳使油粒凝聚的费用较高，而超滤就不需要破乳直接可将油水分离，特别适用于高浓度乳化油的处理和回收。超滤处理乳化油废水时，界面活性剂大部分可透过，而超滤膜对油粒子完全阻止，随浓度增加油粒子粗粒化成为漂浮油浮于液面上，再用撇油装置即可撤除。陆晓千[ ]等用超滤膜技术处理清洗车床、设备等含油污水，颜色为乳白色，含油(1000～5000)mg/1，COD浓度高达(10000～50000)mg/l，经超滤膜处理后，颜色透明。含油低于10Ing/l，COD(1700～5000)mg/l，除油滤99％。

【】王静，张雨山．超滤膜和微滤膜在污(废)水处理中的应用研究现状及发展趋势

2.1.2.2城市污水的处理

污水再利用不仅减轻环境污染，而且也是解决水资源短缺的有效方法。城市污水经二级生化处理后进行超滤，可进一步降低水的浊度、色度及有机物。超滤出水可作为循环冷却水、造纸用水等对水质要求不太高的工业用水水源。

2.1.2.3电泳涂漆水处理