膜分離技術(shù)在污水回用中的應(yīng)用
1前言
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)人均水資源占有量?jī)H相當(dāng)于世界人均水資源占有量的1/4,在全國(guó)600多個(gè)城市中有400多個(gè)存在供水不足問(wèn)題,2003年缺水比較嚴(yán)重的城市達(dá)到157個(gè),全國(guó)城市缺水年總量達(dá)60億立方米。近年來(lái),隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,污染物排放量也在逐年增加。2003年,全國(guó)工業(yè)和城鎮(zhèn)生活廢水排放總量為460億噸。全國(guó)城市污水排放量348.9億m3,污水處理率只有42.2%。按“十五”計(jì)劃要求:2005年,城市污水集中處理率要達(dá)到45%。
據(jù)專(zhuān)家測(cè)算,如果以城市供水量為基準(zhǔn)值100%計(jì)算,僅采取節(jié)水方式可以將用水效率提高到120%,而采用節(jié)水與水再生利用方式可使用水效率提高到180%。因此,可行的節(jié)水、水回用和水循環(huán)利用方案,可大大提高用水效率。目前我國(guó)污水再生利用進(jìn)展緩慢,只有少數(shù)幾個(gè)缺水城市建設(shè)了規(guī)模較小的再生水回用設(shè)施。同步規(guī)劃和建設(shè)污水再生利用設(shè)施,實(shí)現(xiàn)由單一的污水處理達(dá)標(biāo)排放向污水綜合利用轉(zhuǎn)變,是緩解城市水資源短缺的重要措施。以北京為例,到2008奧運(yùn)年,北京市城市污水處理率的目標(biāo)是由目前的56%提高到90%以上,再生水回用規(guī)模將由目前的排水量的1%提高到50%左右。
通過(guò)對(duì)城市污水廠二級(jí)處理的出水進(jìn)行深度處理,回用為工業(yè)冷卻水,工藝用水,澆灌水,或消防用水等,污水實(shí)現(xiàn)再資源化,使城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念中的水環(huán)網(wǎng)構(gòu)成水生態(tài)良性循環(huán)。
在污水回用領(lǐng)域中,超濾/微濾與反滲透/納濾的集成技術(shù)以其高效除濁和除鹽能力的有機(jī)結(jié)合,以其占地面積小、對(duì)環(huán)境污染少、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣的優(yōu)勢(shì),以其規(guī);a(chǎn)帶來(lái)的成本的不斷下降,以其可靠的應(yīng)用技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)正逐漸在國(guó)內(nèi)得以推廣應(yīng)用。
2膜分離技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展
2.1超濾和微濾技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展
膜的分離譜圖請(qǐng)見(jiàn)圖1。超濾和微濾用于去除細(xì)微顆粒物。超濾膜對(duì)水中的顆粒物的去除率,跟超濾膜分離層本身的孔徑有關(guān)。通常超濾膜的分離精度在5~50nm,即0.005~0.05µm;而微濾膜的分離精度通常為0.1μm以上。在一般的地表水處理應(yīng)用中,通常選擇截留分子量是10~20萬(wàn)道爾頓,對(duì)應(yīng)截留精度在10~30nm的超濾膜,因?yàn)檫@一范圍的超濾膜能完全除去水中的病毒。
超濾和微濾采用表面過(guò)濾機(jī)理,象一個(gè)細(xì)篩。膜表面的孔徑大小一致,流道均勻。比膜表面孔徑大的顆粒物被截住,留在膜的給水/濃水側(cè)。小顆粒隨著液體透過(guò)膜。這種選擇性透過(guò)功能使得超濾膜非常適用于那些對(duì)過(guò)濾水質(zhì)有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。如果膜表面完整性良好,去除效果可以得到保證。除此之外,超濾技術(shù)比傳統(tǒng)過(guò)濾還有結(jié)構(gòu)緊湊(節(jié)省占地33%)、自動(dòng)化程度高(可實(shí)際無(wú)人操作)、化學(xué)藥品用量少(節(jié)省投資、廢液排放少)等優(yōu)點(diǎn)。
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