隨著我國凈水及污水處理標(biāo)準(zhǔn)的不斷攀升，膜技術(shù)已經(jīng)從工業(yè)水處理行業(yè)轉(zhuǎn)移至凈水及市政污水領(lǐng)域。膜技術(shù)分類中：以壓力為推動力的膜分離技術(shù)可分反滲透（RO）、納濾（NF）、超濾（UF）以及微孔過濾（MF）四類；以制造膜的材料來分又可分有機(jī)合成材料膜、陶瓷膜以及其它材料，其中陶瓷膜相比有機(jī)聚合材料具有耐酸堿、抗微生物能力強(qiáng)、耐高溫、更強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)，但陶瓷膜只有管式組件，因此其膜過濾面積較??；而膜組件又分平板式、管式、卷式和中空纖維四種類型，其中卷式和中空纖維膜的過濾面積最大。

它們的區(qū)分是根據(jù)膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)時，則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02～10μm；超濾膜(UF)為0.001～0.02μm；逆滲透膜(RO) 為0.0001～0.001μm。

RO反滲透膜

技術(shù)綜述：一般水的流動方式是由低濃度流向高濃度，水一旦加壓之后，將由高濃度流向低濃度，亦即所謂逆滲透原理：由于 RO 膜的孔徑是頭發(fā)絲的一百萬分之五（ 0.0001 微米） , 一般肉眼無法看到，細(xì)菌、病毒是它的 5000 倍，因此，只有水分子及部分有益人體的礦物離子能夠通過，其它雜質(zhì)及重金屬均由廢水管排出。

最早應(yīng)用于海水淡化，自上世紀(jì)70年代進(jìn)入海水淡化市場之后發(fā)展十分迅速，RO用膜和組件已相當(dāng)成熟，組件脫鹽率可高達(dá)99.8%以上。近年來，功交換器和壓力交換器的開發(fā)成功使能量回收效率都高達(dá)90%以上，從而使應(yīng)用RO反滲透膜海水淡化的本體能耗在3KWh/m3淡水以下，成為從海水制取飲用水最廉價的方法。

除應(yīng)用于海水淡化之外，RO廣泛用于苦咸水淡化以及純水和超純水的制備，并成為其最經(jīng)濟(jì)的制備工藝過程。純水和超純水的制備在電子、電力、化工、石化、醫(yī)藥、飲料、食品、冶金等各行業(yè)廣泛采用；苦咸水淡化在西部大開發(fā)中將進(jìn)一步發(fā)揮作用。同時RO反滲透技術(shù)已應(yīng)用于電鍍、礦山、放射、垃圾滲濾液等廢水的濃縮處理，以及水回用或達(dá)標(biāo)排放等。

案例介紹：2008年7月9日正式投入運(yùn)行的北京市北小河再生水廠，其中采用RO反滲透膜生產(chǎn)1萬立方米更高品質(zhì)的再生水每天源源不斷供給奧運(yùn)中心區(qū)。其工藝流程圖如下：

超濾膜（UF）

技術(shù)綜述：一種孔徑規(guī)格一致，額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。采用超濾膜以壓力差為推動力的膜過濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料制得。最適于處理溶液中溶質(zhì)的分離和增濃，也常用于其他分離技術(shù)難以完成的膠狀懸浮液的分離，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大。超濾膜的制膜技術(shù)，即獲得預(yù)期尺寸和窄分布微孔的技術(shù)是極其重要的。孔的控制因素較多，如根據(jù)制膜時溶液的種類和濃度、蒸發(fā)及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜，用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚砜、聚丙烯腈、聚酰胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式，廣泛用于如醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、環(huán)境工程等。

案例分析：清河再生水回用工程是北京市污水處理和資源化的重要工程項(xiàng)目，是奧運(yùn)工程的配套項(xiàng)目。按照以下進(jìn)水條件進(jìn)行設(shè)計：設(shè)計進(jìn)水水量：≥88,000m3/d，設(shè)計水溫：13.1～25.4℃。核心處理單元為膜超濾膜池（ZeeWeed 1000系列中空纖維，采用“由外至內(nèi)”流動方式），出水滿足城市污水再生利用景觀用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18921-2002）娛樂性景觀環(huán)境用水（河湖類）。

納濾膜（NF）

技術(shù)綜述：納濾(簡稱NF) 介于反滲透和超濾膜之間,是近10 年發(fā)展較快的一項(xiàng)膜技術(shù),其推動力仍是水壓。納濾膜的開發(fā)始于20 世紀(jì)70 年代,最初開發(fā)目的是用膜法代替常規(guī)的石灰法和離子交換法的軟化過程,所以納濾膜早期也被稱為軟化膜。目前國際上的納濾膜多半是聚酰胺復(fù)合膜,切割分子量100～1 000 。主要用于去除直徑為1 nm 左右的溶質(zhì)粒子,對NaCl 脫除率在80 %左右。RO 膜幾乎對所有的溶質(zhì)都有較高的脫除率,但NF 膜只對特定的溶質(zhì)(如MgSO4 ) 具有高脫除率。NF 膜的最大特征是膜本體帶有電荷,這使它在很低操作壓力下(0. 5 MPa) 仍具有較高的脫鹽率。

案例分析（納濾在石油平臺廢水處理中的應(yīng)用）： 石油平臺產(chǎn)生的廢水,經(jīng)處理后,廢水排出船外,石油送至岸上。要求排放水的有機(jī)物( TOC) 含量必須小于48 mg/ kg。許多海岸平臺采用重力沉降器、除沫器、氣浮等設(shè)備分離油和水。這些設(shè)備根據(jù)相分離原理實(shí)現(xiàn)分離。在大多數(shù)情況下,由于原水中溶解有機(jī)物含量過高，很難降低到允許的限度。

廢水中的低分子量羧酸主要是由水溶性有機(jī)物構(gòu)成。它不溶于二氯二氟甲烷(氟利昂) ,骨架上具有4 個更大碳原子的羧酸溶于氟利昂。但具有4 個更大碳原子的羧酸不溶于水。因而，所選擇的膜應(yīng)能去除C5～C10 范圍內(nèi)的羧酸,以及去除其它水溶性有機(jī)物。C. Bartels 采用直徑76 cm、循環(huán)式納濾裝置,在平臺溫度30～40 ℃、料液速率1. 1 m/ min、壓力1.3 MPa 條件下進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果：由于C4和更大碳原子的羧酸溶于氟利昂, 因此選用己酸作為模擬有機(jī)物。廢水中加入40 000 mg/ kg的NaCl 模擬鹽含量的影響。對這種模擬液膜的性能較差。但當(dāng)pH 試液從初始3. 3增高時,膜的選擇性和通量增加。pH = 7 時,膜的脫除率約60 % ,膜A 的通量為151. 4 L/ d ,膜B 的通量為10210 L/ d。

微濾（MF）

技術(shù)綜述：它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。微濾膜的材質(zhì)分為有機(jī)和無機(jī)兩大類，有機(jī)聚合物有醋酸纖維素、聚丙稀、聚碳酸酯、聚砜、聚酰胺等。無機(jī)膜材料有陶瓷和金屬等。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應(yīng)用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細(xì)菌以及其他污染物，以達(dá)到凈化、分離、濃縮的目的。能截留0.1-1 微米之間的顆粒。微濾膜允許大分子和溶解性固體（無機(jī)鹽）等通過，但會截留住懸浮物、細(xì)菌及大分子量膠體等物質(zhì)。微濾膜的運(yùn)行壓力一般為0.7-7bar。

案例介紹：2004年湖南大學(xué)與長沙市第二污水凈化中心科技人員經(jīng)過三年的攻關(guān)，成功推出“浸沒式微濾膜與氧化溝組合”的城市污水回用處理新技術(shù)。湖南大學(xué)在全國首次將化工領(lǐng)域的微濾膜成功替代傳統(tǒng)的二沉池,不僅簡化了流程,而且具有投資小、占地少、污水處理效率高的優(yōu)點(diǎn),來自長沙市第二污水凈化中心、株洲市霞灣污水處理廠和岳陽市污水凈化中心的成果應(yīng)用表明,采用這種新技術(shù)運(yùn)行幾個月來,氧化溝對城市污水中污染物質(zhì)的去除效率明顯提高,特別是氮和磷的去除效果特別明顯。根據(jù)測量,新工藝運(yùn)行成本比傳統(tǒng)污水深度處理工藝低13%左右,其建設(shè)投資則低40%左右,如果湖南污水處理廠全部推廣該工藝,每年可節(jié)省污水處理運(yùn)行費(fèi)用2000多萬元。

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