第3章水的超濾

1、第三章水預(yù)處理、3.1混凝澄清處理、水預(yù)處理概念混凝澄清處理機(jī)制常用混凝藥劑混凝澄清處理的主要影響因素混凝模擬、3.2常用混凝澄清設(shè)備概述、混合設(shè)備泥渣循環(huán)型澄清池水處理循環(huán)澄清池、3.3過(guò)濾處理和常用過(guò)濾設(shè)備、過(guò)濾處理的作用：濁度降低、有機(jī)物、細(xì)菌去除過(guò)濾的基本概念過(guò)濾工藝的類(lèi)型：根據(jù)入水水質(zhì)可以分為直接過(guò)濾、凝集澄清過(guò)濾、凝集過(guò)濾，根據(jù)水流方向分為下游、上游、2流過(guò)濾的過(guò)濾層結(jié)構(gòu)可以分為單層、二層、三層的閥門(mén)單閥門(mén)、雙閥門(mén)、無(wú)閥門(mén)。 濾材種類(lèi)：必須滿(mǎn)足相應(yīng)使用條件的過(guò)濾作業(yè)過(guò)程：周期性反洗、正洗、過(guò)濾重力式無(wú)閥過(guò)濾池：壓力式過(guò)濾器：超過(guò)3.4 (微)過(guò)濾、超濾：是以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)

2、之一。 以大分子和小分子的分離為目的。 超濾從1748年開(kāi)始，Schmidt用棉膜或盧膜過(guò)濾溶液，一旦施加一定的壓力，溶液(水)就會(huì)透過(guò)膜，蛋白質(zhì)、膠體等的過(guò)濾精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)濾紙，所以他提出了超濾這個(gè)詞，1896年，Martin 超濾根據(jù)施加的操作壓力和所使用的膜的平均孔徑，分為微過(guò)濾、超濾、反滲透3種。 區(qū)別：微濾膜：膜孔徑通常在0.11m之間，能夠屏蔽浮游物、細(xì)菌、部分病毒、污染物以及大小的膠體，用于微孔濾膜的操作壓力通常小于4104 Pa。 超濾：膜孔徑通常在0.0020.1m之間。 超濾所用的操作壓為4104 Pa7105 Pa，用于分離大分子溶質(zhì)。 反滲透：膜的平均孔徑最小，一般在0.

3、001m(1nm )以下，使用的操作壓力大于超濾，經(jīng)常達(dá)到35105 Pa140105 Pa，分離小分子溶質(zhì)，如海水脫鹽、超純水等。 修訂脫鹽率一般為99%，實(shí)際脫鹽低，5年后的脫鹽率一般低于97%，本節(jié)主要介紹超濾技術(shù)，反滲透以后學(xué)習(xí)。 超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，成本低廉，不需要增加化學(xué)試劑，特別是超濾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和，與蒸發(fā)、凍干相比，相無(wú)變化，不會(huì)引起溫度、pH值的變化，因此可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。 在生物大分子的制造技術(shù)中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水、濃縮等。 超濾法也有限度，不能直接得到干粉制劑。 關(guān)于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到1050的濃度。 3.4.1超濾技

4、術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有超濾裝置為板式、管式(內(nèi)壓列管式和外壓管束式)、輥式、中空絲式等形式。 超濾膜的結(jié)構(gòu)可分為海綿狀和指狀孔，海綿狀的孔結(jié)構(gòu)壓實(shí)性能好，指狀結(jié)構(gòu)的膜沒(méi)有耐壓。 濃差分極是膜分離過(guò)程的自然現(xiàn)象，如何最小限度地減輕這種現(xiàn)象，是超濾技術(shù)的重要課題之一。 目前采取的措施是提高膜面水流速度，減小邊界層厚度，立即從軟管中除去陷阱溶質(zhì)，即采取物理或化學(xué)清洗措施。 由于膜的表層表面具有薄而致密的細(xì)孔表層，如果膜孔發(fā)生污垢堵塞，則會(huì)引起不可逆污染，無(wú)法在膜內(nèi)孔的流路中清洗污染，3.4.2超濾裝置的現(xiàn)狀和問(wèn)題點(diǎn)是，中空纖維超濾膜由高分子聚合物材料制成。 膜截面結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，即膜表面具有薄而致密的細(xì)孔表層

5、，表層下由厚的粗孔層支撐，能承受水力差壓。 超濾過(guò)程是膜表面過(guò)濾過(guò)程。工藝分離性能主要以膜表皮層孔徑公布。 以往的超濾膜都不是單一的孔徑，而是以一定的孔徑分布存在，其孔徑從納米到微米。 各廠家生產(chǎn)了不同孔徑的膜，更準(zhǔn)確地說(shuō)是不同孔徑分布的膜。 很明顯，孔徑分布越窄，分離性能越好。 如果膜的分離皮層上存在過(guò)多或過(guò)大的孔，膜的透水能力會(huì)因?yàn)榇罂滋峁└蟮耐高^(guò)量而增加，但由于分離性能惡化，生產(chǎn)水的水質(zhì)降低，膜孔堵塞，膜通量衰減快，反洗效率低，最終難以使用。 因此，判斷超濾膜優(yōu)劣的不僅僅是其透水能力，主要看其孔徑分布的寬窄和有無(wú)大孔缺陷的存在。 3.5、超濾膜、3.5.1優(yōu)質(zhì)超濾膜的特點(diǎn)，阻斷曲線a是

6、質(zhì)量好、孔徑分布狹窄、大孔少的超濾膜阻斷曲線b是質(zhì)量差、孔徑分布寬、大孔缺陷多的超濾膜，是3.5.2水處理常用的超濾膜材料，影響膜的親疏水性和電荷性親水性能好，材料化學(xué)性能穩(wěn)定，抗氧化性能強(qiáng)，3.5.3常用的超濾膜材料的性能比較，PES*未改性的PAN*改性后接觸角越小的材料越親水，被污染后越容易恢復(fù)，所謂抗污染性能好，經(jīng)過(guò)許多實(shí)踐，膜表面親水，水處理制膜材料由醋酸纖維等親水性材料構(gòu)成時(shí)，這樣的膜為親水超濾膜。 這種膜親水性?xún)?yōu)異，但化學(xué)穩(wěn)定性稍差，只能在狹小的PH范圍內(nèi)使用。 由聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯等防水高分子聚合物材料形成的防水膜，化學(xué)性能更穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，被廣泛采用。 為了改善防水

7、膜的污染能力，目前各廠商采用不同的化學(xué)改性方法，將原來(lái)的防水膜改性為偏親水性。 這種膜也稱(chēng)為親水超濾膜。 目前常采用的是這種改性的親水超濾膜，其親水改性程度因廠家不同而改性方法不同。3.5.5常見(jiàn)問(wèn)題、3.5.6各典型超濾膜的運(yùn)行方式和單元設(shè)置、1. NORIT、(內(nèi)壓、臥式)； 四組件連接殼式構(gòu)造，兩端進(jìn)水，中間出水，設(shè)置全流過(guò)濾的水反洗系統(tǒng)，與過(guò)濾狀態(tài)相反，設(shè)定為以0.5h間隔流動(dòng)的化學(xué)強(qiáng)化反洗CEB，間隔為12h。 2 .海德拉巴、(內(nèi)壓、縱型)膜元件為殼結(jié)構(gòu)，設(shè)置全流、錯(cuò)流都能過(guò)濾的水逆洗系統(tǒng)，空氣增強(qiáng)逆洗系統(tǒng)AEB (使纖維絲孔徑膨脹)化學(xué)增強(qiáng)逆洗CEB，間隔12h。 3. ZENON :外壓浸漬式、PVDF簾式薄膜。 反洗方式：氣水化洗滌維護(hù)性洗滌： NaClO和HCl交替循環(huán)洗滌，在線洗滌恢復(fù)性洗滌： HCl循環(huán)洗滌，膜列分離，3.6壓力式超濾裝置預(yù)過(guò)濾器的選擇，1 .自洗盤(pán)式過(guò)濾器：過(guò)濾精度100m 200 m，自動(dòng)反洗。 2 .濾芯式過(guò)濾器： PALL大流量濾芯、過(guò)濾方式與以往的濾芯相同，需要手動(dòng)