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超滤膜分离的基本原理范文1
【关键词】环境工程；水处理；超滤膜技术；应用
中图分类号： P642 文献标识码： A
引言
超滤膜技术是通过净化、分离或者浓缩的膜来将溶液进行分离的技术，并且超滤膜技术主要是介于微滤和纳滤之间的。超滤膜不仅是悬浮颗粒以及胶体物质的有效屏障，而且能够实现对“两虫、藻类、细菌、病毒以及水生生物”的去除，最终能够真正实现溶液的精华、分离以及浓缩的工作。与传统的工艺相比较，在水处理这一方面，超滤膜技术具有低耗能、低操作压力、高分离效率、大通量以及可回收有用物质的优点，所以超滤膜技术能够广泛应用于饮用水净化、生活污水的回收以及海水淡化等水处理中。
1 超滤膜技术的基本原理以及特点
1.1 超滤膜技术的基本原理
超滤主要是在压力的作用下，溶剂与部分的低分子量溶质穿过膜上微孔从而可以到达膜的另一侧，截留高分子溶质以及其他乳化胶的原理主要是筛分作用，并且有时候在膜的表面的化学特性也起着一定的截留作用。在进行超滤分离的时候，通过对料液施加压力，高分子物质以及胶体物质由于膜表面以及微孔的一次吸附，并且通过膜表面的机械筛分作用等方式被超滤膜阻止，然而水、无机盐以及低分子物质透过膜。
1.2 超滤膜技术的特点
超滤膜技术具有以下的特点如下：第一，在去除杂质这一方面效率比较高，并且与传统的方法相比较，产水水质比较好；第二，能够彻底消除或者减少化学药剂的使用，并且能够避免没有必要的二次污染；第三，超滤膜技术系统易于自动化，并且可靠性比较高；第四，化学稳定性较好，并且又耐酸、耐碱以及耐水解的性能，从而能够广泛应用于各种领域中；第五，由于耐热温度可以达到140度，并且通过采用超高温的蒸汽以及环氧乙烷来进行杀菌消毒，并且使得超滤膜技术能够在较宽的PH范围内使用，也可以在强酸、强碱以及各种有机溶剂条件下使用；第六，高过度精滤，能够将水中的99.99%的胶体、细菌以及悬浮物等有害物质去除掉；第七，在处理工业废水过程中，由于一般技术不能够达标，因此要采用超滤膜技术来进行废水处理，确保工业废水的再利用。
2 超滤膜技术在水处理中的具体应用
2.1 净化饮用水
近几年，随着我国水污染问题的不断出现，这就使得我国出现了新的水质问题，然而在净化饮用水中应用超滤膜技术的时候，可以将水中的水蚤、藻类、原生动物以及细菌等去除掉，并且能够很好的处理水中的致病微生物、浊度、天然有机物以及微量有机污染物，最终能够使得水质满足人们的日常需要。
2.2 处理造纸废水
超滤膜技术主要应用在造纸废水中，在一般情况下，造纸废水膜分离技术主要包括：对副产品的回收，从而能够发展对木素产品的综合利用；能够去除漂白废水中的有毒物质等。
2.3 处理含油废水
含油废水主要存在以下几种状态：浮油、分散油以及乳化油。浮油以及分散油比较容易处理，然而在乳化油中含有表面活性剂，并且在水中会出现微米级大小的离子，然而通过采用超滤膜技术，能够通过膜将水和低分子的有机物中COD以及BOD去除掉，最终能够实现油水的分离。
2.4 回用城市污水
城市污水是一种重要的水资源，随着我国水污染问题的越来越严重，这就使得超滤膜技术广泛应用在城市污水回用，从而使得超滤膜技术开始引起了人们的关注。
2.5 海水淡化
在经过了半个世纪的发展，海水淡化技术趋于成熟，近几年，随着膜技术的不断发展，这就使得膜技术开始广泛应用于海水淡化。然而在这一过程中，由于膜污染出现了问题，从而在处理海水方面中反渗透系统面临了一些困难，通过使用超滤膜技术，能够很好的控制海水水质，并且反渗透系统能够将入水的质量得到提高。
3 超滤膜技术在水处理中的问题
超滤膜技术在水处理中的问题主要表现在以下几个方面：第一，膜污染的问题严重影响了超滤膜的应用。超滤膜的污染主要包括：吸附污染、沉淀污染以及生物污染。在控制超滤膜污染中通常采取合理选用膜组件、进行膜面的预处理等方法。所以，为了能够延缓膜污染，就要不断提高超滤膜系统的处理能力，从而使得运行费用降低。第二，不管是压入式超滤膜还是浸入式的超滤膜都需要通过压力进行驱动。第三，缺乏成熟的膜技术以及其他技术联用的水处理方法，从而在一定程度上制约了膜技术的发展。第四，超滤膜技术在小规模农村饮用水的处理过程中，由于缺乏相关理论的支持，从而使得超滤膜技术在农村没有得到广泛的推广。
结语
随着社会经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，从而使得供水行业面临着巨大的挑战。供水行业所面临的挑战如下：第一，生产以及生活排放的污染物较多，水中污染物中的有机污染物比较多。第二，城市居民不断提高生活饮用水水质标准，并且对饮水中的污染物限值做出了严格的规定。为了能够使得自来水符合居民的相关标准，这就要采用超滤膜技术来净化自来水，从而能够减少水中的悬浮颗粒以及胶体等物质，最终使得自来水能够符合相关的规定。
参考文献
[1]张安辉,游海平.超滤膜技术在水处理领域中的应用及前景[J].化工进展,2010(S2):23-24.
超滤膜分离的基本原理范文2
【关键词】水处理 膜技术 反渗透 超滤
最新资料显示，到目前，世界上约有100个国家缺水，26个国家严重缺水，40%的人口遭受缺水之苦，每年约有2500万人因水污染而死亡，有10亿人喝不到干净的饮用水。我国人均水资源占有量，仅相当于世界人均水资源占有量的四分之一，在全国600多个城市中，有400多个城市供水不足。随着社会的发展，工业用水日益增加，废水排放量增长速度极快，水体污染问题日益突出。为了保证生活、生产用水，国家越来越重视水资源的保护和高效利用，采取高投入、严标准，促进水处理行业的全面发展。膜技术被称为是21世纪的水处理技术，是近几十年来发展最迅速，应用前景最广的技术。与传统水处理技术相比，膜技术具有节能、投资少、操作简便、处理效率高等优点 ，膜技术的应用给人类带来了巨大的环境和经济效益。
1 膜技术的发展
1748年法国阿贝.诺伦特首次揭示了膜分离技术现象；1863年杜布福特制成第一个膜渗析器，开始膜分离技术新纪元；1950年朱达制成具有实用价值的离子交换膜；1953年美国里德教授在OWS开始反渗透的研究；1961年美国Hevens公司首先推出管式膜组件制造法；1964年美国通用原子公司研制出螺旋式反渗透组件；1967年美国杜邦公司研究出尼龙-66中孔纤维膜组件； 1970年E.卡斯勃尔研制成含流动载体的液膜，使膜技术提高到创新水平；90年代出现了纳滤。
在我国，1965年开始反渗透的研究，1975年开始超滤研究，与国际基本同步，成为仅次于欧美、日本的膜技术大国，在反渗透、超滤、微滤、纳滤、电渗析等领域都进行了成功的研究并已形成市场化工业体系。由于水源日益匮乏、污染严重，膜分离技术受到世界各技术先进国家的高度重视。近30年来，美国、加拿大、日本和欧洲等国家，一直把膜技术定位为高新技术，投入大量资金和人力，促进膜技术迅速发展，使用范围日益扩大。极大带动给水处理、纯水生产、海水淡化、苦咸水淡化、污水处理等水处理行业的变革。
2 膜分离技术的基本原理和特点
2.1 膜分离技术的基本原理
由于分离膜具有选择透过特性，所以它可使混合物质有的通过、有的留下。但不同的膜分离过程使物质留下、通过的原理有的类似，有的完全不一样。总的说来， 分离膜之所以能使混在一起的物质分开，不外乎两种手段。
（1）根据混合物物理性质的不同――主要是质量、体积大小和几何形态差异， 用过筛的办法将其分离。微滤膜分离过程就是根据这一原理将水溶液中孔径大于100nm的固体杂质去掉的。（2）根据混合物的不同化学性质。物质通过分离膜的速度取决于以下两个步骤的速度：首先是从膜表面接触的混合物中进入膜内的速度（称溶解速度）；其次是进入膜内后从膜的表面扩散到膜的另一表面的速度，二者之和为总速度。总速度愈大，透过膜所需的时间愈短，总速度愈小，透过时间愈久。例如反渗透一般用于水溶解盐去除。这是因为反渗透膜是亲水性的高聚物，水分子很容易进入膜内，在水中的无机盐离子则较难进入，所以经过反渗透膜的水就被除盐淡化了。
2.2 膜分离技术的特点
（1）膜分离过程不发生相的变化，与其它方法相比能耗较低，因此又称节能技术。（2）膜分离过程是在常温下进行的，因而特别适于对热敏感的物质，如废水中有价值的重金属、化学药品、生产原料等的分离、分级、浓缩与富集过程。而用膜法处理饮用水，其出水水质只取决于膜自身的性质，如膜孔径、膜的选择性等，与原水水质无关。（3）膜分离技术不仅适用于有机物和无机物、病毒、细菌的分离，而且还适用于许多特殊溶液体系的分离，如溶液中大分子与无机盐的分离，一些共沸物或近沸点物系的分离等，而后者是常规方法无能为力的。（4）膜分离是一种物理过滤过程，故不会产生副产物。（5）膜分离法装置简单、操作简易、便于维修且分离效率高。
3 膜分离技术简介
3.1 膜分离技术的分类
3.1.1 按膜的过滤精度分
膜分离技术有微滤、超滤、纳滤和反渗透。（1）微滤（MF）：过滤精度（?m）0.1～10，过滤压力（Mp）0.1～0.3，截留分子量（Daltons道尔顿）>100000，去除悬浮颗粒、细菌、部分病毒及大尺度胶体，主要用于饮用水去浊、中水回用、纳滤或反渗透系统预处理。（2）超滤（UF）：过滤精度（?m）0.002～0.1，过滤压力（Mp）0.1～0.5，截留分子量（Daltons道尔顿）10000～100000，去除胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物，主要用于饮用水净化，中水回用，纳滤或反渗透系统预处理。（3）纳滤（NF）：过滤精度（?m）0.001～0.003，过滤压力（Mp）0.3～1.5，截留分子量（Daltons道尔顿）200～1000，去除多价离子、部分一价离子和分子量200～1000Daltons的有机物，主要用于脱除水的硬度、色度及放射性镭，部分去除溶解性盐，工艺物料浓缩等。（4）反渗透（RO）：过滤精度（?m）0.0004～0.0006，过滤压力（Mp）>1，截留分子量（Daltons道尔顿）>100，去除溶解性盐及分子量大于100Daltons的有机物，主要用于海水及苦咸水淡化、锅炉给水、工业纯水制备、废水处理及特种分离等。
3.1.2 按膜的材质分
（1）无机膜。一、金属膜：是20世纪90年代由美国研制成功的，以多孔不锈钢为基体、TiO2陶瓷为膜层材料的一种新型金属-陶瓷复合型无机膜。具有良好的塑性、韧性和强度，以及对环境和物料的适应性，是继有机膜、陶瓷膜之后性能最好的膜材料之一。国外新研制的金属膜采用不对称结构，以粗金属粉末作支撑材料，以同种合金的细粉末喷涂作有效滤层（厚度小于200μm） ，其孔径分布集中在1～2μm 之间，属微滤（MF） 范围，颗粒物难以进入滤膜内部堵塞滤道而滞留在膜表面，形成表面过滤。与传统多孔烧结金属滤材相比，不对称金属膜滤通量高3～4倍，压降较小，反冲洗周期长达6～8个月，且反冲效果较好。随着纳米技术的发展，金属纳米粉的制备技术日趋成熟，这为更高精度的金属膜提供了材料基础，纳米金属膜的发展前景十分广阔。二、陶瓷膜：陶瓷膜的研究始于20世纪40年代，80年代初期成功地在法国的奶业和饮料业推广应用后，陶瓷膜分离技术和产业地位逐步确立，应用也已拓展至食品工业、生物工程、环境工程、化学工程、石油化工、冶金工业等领域，成为苛刻条件下精密过滤分离的重要新技术。我国无机膜的研究始于20世纪80年代末，通过国家自然科学基金以及各部委的支持，以南京工业大学为代表的陶瓷膜研究团队，已经能在实验室规模制备出无机微滤膜及超滤膜等。进入90年代，原国家科委（现科学技术部）对无机陶瓷膜的工业化技术组织了科技攻关，推进了陶瓷微滤膜的工业化进程。国家“863”计划也将“无机分离催化膜”项目列入其中，至21世纪初，我国已初步实现了多通道陶瓷滤膜的工业化生产，并在相关的工业过程中获得了成功的应用。2002年第七届国际无机膜大会在中国召开，标志着我国的无机膜研究与工业化工作已进到国际领先水平。
（2）有机膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。从20世纪80年代初开始，采用耐热性、耐化学稳定性、耐细菌侵蚀和较好机械强度的特种工程高分子材料作为膜材料，克服了用纤维素类材料所制膜易被细菌侵蚀、不适合酸碱液清洗、不耐高温和机械强度较差等弱点。在这30多年中，先后出现了聚砜（PSF）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚酮（PEK）、聚醚砜（PES）等多种特种工程高分子材料，这些材料的出现使得膜的品种和应用范围大大增加。
3.1.3 按形状分
有卷式、管式、平板式和中空纤维式如图1所示。
3.2 膜法处理技术与传统处理装置的比较
以地表水处理至超纯水为例：
3.2.1 传统工艺
原水 斜管沉淀池 活性炭滤池（GAC） 机械过滤器 活性炭过滤器 阴、阳离子交换器 混和离子交换器 出水。
3.2.2 全膜法工艺
原水 微滤膜（MF）过滤 超滤（UF） 反渗透（RO） 二级反渗透（RO） 电除离子（EDI） 出水。
两种工艺对比，传统工艺的不足之处有：工艺复杂、占地面积大；不易实现自动控制、劳动强度大；频繁的反洗、填料的老化、破碎导致效率低、水质不稳定、制水周期短；阴、阳离子再生频繁，需消耗大量酸碱，导致劳动强度大、影响效率低、废液污染环境、运行费用高等。
膜技术具有以下优势：精度高、范围广，不仅可以去除不溶性物质，还能有效去除溶解性物质，适应各种水源，及出水水质要求；采用单元式组件，占地小、节省土地和构筑物建造费；药剂的用量大幅减少，降低运行费用；可实现自控，操作、维护方便，减少约50%劳动力成本。
4 我国水处理行业未来市场
4.1 整体行业发展
《环境保护法》、《水污染防治法》、“水十条”、水质标准的修改（如生活饮用水卫生标准水质指标由35项增至106项）等，随着一系列法律、政策的出台，相关水质指标的提升，充分体现出国家对水资源保护、治理的力度之前所未有。
2015年，我国水处理行业快速发展的一年，行业内发生了许多大事件：国家水污染防治专项资金规模增加至130亿元；国务院出台第二批206个PPP示范项目，其中城市给排水、河水综合治理、管网建设，仅三项投资额合计1310亿元；计划3年内投资865亿元，将武汉、南宁、重庆等16个城市作为海绵城市试点，并将给予专项资金扶持。有分析人士表示，仅仅16个城市总投资需求就在3000亿元以上，而我国共有332个地级行政区，保守估计每个地级市投资60亿元，则全国未来3-5年内投资总额至少达到2万亿元；水利部正在组织编制《全国农村饮水安全巩固提升工程“十三五”规划》，计划到2020年全面解决贫困地区饮水安全问题，力争使贫困县农村集中式供水人口比例提高到80%左右。据环保部《黑臭水体治理技术政策》编制组介绍，我国80%以上的城市河流受到污染，有很多甚至出现季节性和常年性水体黑臭现象，90%以上的城市地表水域受到严重污染。从政策层面和生产、生活对水的需求来看，水处理行业已进入快速发展期，未来市场空间很大，并将成为国家长期支柱性产业。
超滤膜分离的基本原理范文3
关 键 词： 膜处理技术反渗透浓缩液处理
Abstract：This paper expounds the basic principles of membrane technology and several conventional technology, using reverse osmosis treatment for waste water produced by the wastewater concentrate difficult to deal with such issues, using the method of Fenton, iron carbon micro electrolysis, combination method and directly back to the usage of concentrated liquid for processing, for film processing technology of concentrated liquid treatment on the technology reference.
Key Words：Membrane technology; Reverse osmosis; Concentrate processing
中图分类号:TS205.4文献标识码：A 文章编号：
1膜分离技术
分离作为化工行业中一个重要的生产环节，其过程及方法可以有多种，基于分离对象不同的物理化学性质，可以有凝胶色谱、离子交换、结晶、蒸馏、离心、萃取、吸附等许多方法。而以高分子膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离净化和浓缩技术，因其操作过程大多无相变化，可常温连续操作，工艺简便易于放大，高效节能且污染小等优点而得到广泛应用。所有分离过程都是利用在某种环境中混合物各组分性质的差异进行分离。膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，借助于外界能量或膜两侧存在的某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离、浓缩或提纯的目的。不同的膜分离过程中所用的膜具有一定结构、材质和选择特性;被膜隔开的两相可以是液态，也可以是气态;推动力可以使压力梯度、浓蘸度、电位梯度或温度梯度，所以不同的膜分离过程分离体系和适用范围也不同。膜分离方法按其分离对象可分为气体(蒸汽)分离和液体分离;按其用途又可分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)，微滤(MF)，渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透蒸发(P、zAP)、乳化液膜(ELM)和与其它过程相结合的分离过程一一膜蒸馏和膜萃取等。其中，反渗透、超滤、微滤、电渗析分离过程己较为成熟，气体分离和汽化以及纳滤是正在开发中的技，且将是后的发展重点。
膜分离技术主要可分为以下四类。
（1）微滤
微孔过滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，在静压差的作用下，小于膜孔的粒子通过膜，比膜孔大的粒子则被阻挡在膜面上，从而使大小不同的组分得以分离，其作用相当于“过滤”。由于每平方厘米膜面中约包含 1 千万至 1 亿个小孔，孔隙率占总体积的 70%～80%，故阻力小，过滤速度快，可以去除溶液中的微粒、胶粒及细菌等微生物。
（2）超滤
超滤技术就是利用一种活性膜，在外界压力作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高（500～500000 u）的物质，而小分子物质则透过膜，它对水中细菌和某些病毒有很好的去除效果。超滤膜截留作用主要表现在三个方面：膜表面孔径的机械筛分作用、膜孔阻塞作用、膜表面及膜孔对杂质的吸附作用。
（3）纳滤
纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离过程。它具有两个特性：对水中分子量为数百的有机小分子成分具有分离功能；对于不同价态的阴离子存在 Donnan 效应。物料的荷电性，离子价数和浓度对膜的分离效率有很大的影响。
（4）反渗透
反渗透(ReverseOsmosiS)简称反渗透，源于美国航天技术，是六十年展起来的一种膜分离技术，其原理是废水在高压力的作用下通过反渗透膜，水中的溶剂由高浓度向低浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的，由于它与自然界的渗透方向相反，因而称它为反渗透。反渗透可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和98%以上的溶解性盐类。该方法具有运行成本低、操作简单、自动化程度高、出水水质稳定等特点，以及可以使现代工业回收水高于12次的使用寿命。[1]与其他传统的水处理方法相比具有明显的优越性，广泛运用于水处理行业。膜分离技术凭借其超于常规处理方法的诸多优点正在诸多领域占据着越来越重要的位置。
以上四种膜处理技术常用工艺，其中反渗透技术以其处理出水效果好、工艺简单、操作简便等优点成为目前国内外最流行的膜处理技术，可是反渗透所产生的浓缩液因为成分复杂、浓度较高等特点，已经成为水处理仲的一个难题。目前国内采用反渗透系统的浓缩倍数一般为3~5倍，净水量为原液的70~80%，占原液体积20~30%的浓缩液富集有机、无机污染物和盐类，它的进一步处理成为一个难题。目前国内外多采用浓缩液回流调节池进行处置。反渗透法脱盐时，水中无机阴、阳离子存留在在反渗透浓缩液中 ,当淡水回收率在 75 %时 ,浓缩液中各种离子的浓度比进水的离子的浓度增加 4 倍，所以本文将对反渗透的浓缩液处理方法进行探讨。
2国内外反渗透浓缩液处理方式
2.1国内反渗透浓缩液处理方式
（1）回流法：RO浓水回流可提高回收率 ,增大膜表面冲洗流速,减少污堵;但回流率过高 ,又会使进水盐度升高 ,增加膜的负担 ,影响膜寿命。
（2）回用作生产用水。由于 RO浓水中无悬浮物 ,含阻垢剂且有压力 ,可用作过滤装置的反冲洗水、 除尘水、 冲灰冲渣水、 冷却水;或经过简单处理后混入原水回收。如果浓水中含环境优先控制污染物 ,则需慎重使用。
（3）资源化利用。可采用水力涡轮增压器、 功交换器和压力交换器等利用余压产能;海水淡化厂的 RO浓水用于制盐 ,可节约盐田 ,缩短晒盐周期;预处理后适当勾兑 ,可用于海产品养殖。
（4）蒸馏浓缩。膜蒸馏 (MD)技术是一项新技术,在常压下利用温差可将浓水尽可能地回收 (回收率 > 95% )甚至结晶化,但目前经济、高质量的疏水微孔膜尚未研发成熟。
2.2国外反渗透浓缩液处理方式
美国饮用水工业调查分析了产水量 > 95 m3/d的 137个膜装置的类型和浓水处理方式 (如表1所示 ) ,其浓水的处理程度很低 ,故寻求更经济和环境友好的浓水处理技术迫在眉睫。
表1 美国膜技术调查数据[2]
3浓缩液处理技术
3.1、蒸发浓缩法
蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程,由2部分组成:加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。反渗透浓缩液在处理时 ,水从浓缩液中沸出 ,污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱 ,因此会保留在浓缩液中 ,只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气 ,最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把浓缩液浓缩到不足原液体积2 %～10 %。[3]此时 ,蒸发处理是经济低廉的 ,它也就成为惟一可同时有效控制渗滤液和填埋气体的工艺。与常规处理不同 ,蒸发对水质特性 ,如BOD、 COD、 SS、 DS及进料温度的变化不敏感 ,但pH是蒸发的重要影响因素 ,pH影响浓缩液中挥发性有机酸和氨的离解状态 ,从而改变它们的挥发程度,另外 ,酸性条件下对蒸发器金属材料腐蚀性较强。
3.2 Fenton法
Fenton试剂在水处理中的作用主要包括对有机物的氧化和混凝两种作用。
Fenton法是一种高级氧化法 目前主要分为以下几种：普通Fenton法、光Fenton法、电 Fenton法等J. H. Fenton在1984年发现二价铁和H2O2组合能氧化多种有机物，而且其氧化范围广原因是H2O2 能被 Fe2+催化分解生成羟基自由基 HO 并引发更多的其他自由基 由于羟基自由基氧化能力仅次于氟 具有很强的氧化性 因此能氧化绝大多数有机物该方法具有氧化效率高且范围广和反应速度快的特点。
3.3铁碳微电解法
微电解法是基于金属材料(铁、铝等)的电化学腐蚀原理，将铁屑或者铁屑一炭粒浸泡在电解质溶液中形成无数微小的腐蚀原电池(包括宏观电池与微观电池) ，微观电池是由铁屑本身的以颗粒状态分布的炭化铁引起的;宏观电池则是铁屑加入宏观阴极材料如石墨、焦炭、活性炭等使其直接接触而形成的，相当于在铁屑微观电池腐蚀的基础上，进一步强化了腐蚀或电解作用)来处理废水的，它是絮凝、吸附、卷扫、共沉、电化学还原等多种作用综合的结果，其中铁屑作为阳极被腐蚀，而炭粒或者炭化铁作为阴极.
3.4脱除过饱和法
该类方法主要针对反渗透浓缩液中无机垢为限制提高回收率的情况。脱除过饱和度将反渗透浓缩液进行处理回用的方法主要有电解法，诱导法和絮凝法。 其中，电解法是利用电流降解溶液中的阻垢剂，使溶液中的碳酸钙分子和硫酸钙分子在高浓度的情况下自动沉淀出来。诱导法是在溶液中加晶种，让溶液中的碳酸钙分子和硫酸钙分子长到晶种上，从而降低溶液中成垢离子的浓度。絮凝法是利用絮凝剂加速碳酸钙分子和硫酸钙分子的聚集， 使大分子的碳酸钙和硫酸钙沉淀。
3.5 Fenton-双泥SBR法
Fenton试剂在偏酸性条件下，产生的·OH是一种氧化能力很强的自由基，可使废水中的有机结构发生碳链裂解，使难于生物降解的大分子有机物裂解为易于微生物降解的小分子有机物， 或者完全矿化为CO2和H2O。双泥 SBR 根据渗滤液水质复杂多变的特点， 可以灵活地调整工艺参数，节省碳源。对低C /N比的污水，本身很难满足反硝化脱氮所需的碳源，往往需外加碳源。不过经过Fenton法处理后的污水可能生化较差，难以进行生物处理，需要将废水与生化污水混合，以提高废水的可生化性，所以Fenton-双泥SBR法。
3.6浓缩液利用及回用
3.6.1含锌废水回用
采用纳滤（NF）-反渗透（RO）组合工艺对电镀漂洗含锌废水进行分离浓缩，产水回用于镀件清洗，浓缩液的Zn2+含量达到镀液的回用要求，（见图1）。
图1 工艺流程图如下
含锌废水间歇排入进水箱，经提升泵依次进入微滤（MF）NF和RO装置 RO产水收集回用，NF RO浓缩液均回流至进水箱，不断分离浓缩，直至 RO产水电导率不能满足回用要求（>25 S cm-1）后，排空进水箱内浓缩液，开始下一批次运行 收集的浓缩液经 RO膜二级浓缩后返回镀槽回用，产生的淡水进入 NF-RO工艺的进水箱，可以实现废水的零排放。
与传统膜法回收工艺相比，该工艺具有水回收率高 溶质浓缩倍数大 投资成本及运行费用低等优点，产水及浓缩液均具有回收利用价值。
3.6.2含镍电镀废水回用
运用化学沉淀—膜过滤法处理回收电镀漂洗含镍废水中的镍，能够充分发挥化学沉淀法和膜分离技术的优点，回收的Ni(OH)2浓度高，用H2SO4溶解后能直接返回生产工序。
该法一般由两部分组成，即原水预处理部分和反渗透部分（见图2）。
图2 原水预处理部分和反渗透部分
预处理系统由原水池、 提升泵、 袋式滤器、 除油过滤器及保安滤器组成。废水经过预处理后， 由一级输送泵送入一级RO装置进行连续浓缩。经过该系统的处理， 废水中80%的水分被分离出来，产水电导率≤150μS/cm，直接回用到电镀生产作漂洗用水。而绝大部分的金属离子被膜截留在浓缩液中，进入二级浓缩系统，浓缩倍数达到5。一级RO系统的浓缩液由二级输送泵进入二级RO装置进行循环浓缩。。经过该系统的处理，二级浓缩液再浓缩了10倍以上，并送至蒸发系统，两极RO产水均进入RO产水箱回用到生产线上，形成良性的清洁化生产的循环用水系统。浓缩液经蒸发后直接回到电镀槽使用。
3.6.3玉米浸渍液再利用
超滤和反渗透联用是把玉米浸渍水分离成为小体积的浓缩液和大体积工艺回用水的实用方法。超滤得不到高纯度工艺回用水而且不能回收乳酸等有用物质 , 通过超滤截留大分子蛋白质、淀粉等 , 使下步反渗透过程能够顺利进行。用反渗透直接分离玉米浸渍水由于透过速率太慢 , 膜分离进程无法进行。超滤可采用截留相对分子质量(MWCO)为 6000的超滤膜,反渗透可采用氯化钠截留率98%的反渗透膜。
3.6.4茶叶深加工
在茶叶深加工中，浓缩是干燥的必经工序，用以制备高浓度的浓缩液或固体提取物，便于贮藏和运输。当前的浓缩方法大多是采用真空蒸发浓缩和冷冻浓缩。其中前者工业化应用较多;后者的品质较好，但生产量不太高。由于这两种浓缩技术涉及到相变，不仅能耗大，而且真空蒸发浓缩易使热敏性物质发氧化、聚合、转化而损失。
采用反渗透膜进行茶汁浓缩的初步探讨，证实了反渗透技术浓缩茶汁可行性。对绿茶、红茶、乌龙茶茶汁采用蒸发、超滤+反渗透、超滤+蒸发、反渗透四种工艺分别进行浓缩，分析表明，各工艺对三种茶汁中主要化学成分的截留率以及产品感官品质的影响明显不同。超滤十反渗透和反渗透工艺截留主要化学成分量最大，且香味品质最佳;超滤+反渗透和超滤+蒸发工艺从茶汁中去除蛋白和果胶的效果以及所得茶浓缩汁的澄清度最佳;比较研究认为超滤+反渗透是四种浓缩工艺中的最佳工艺。
3.6.5沼液回收利用
针对沼液量大,营养元素偏低的问题，国内外采用真空浓缩和脱水等手段来浓缩沼液以减少其体积和提高营养元素含量。作为浓缩技术的主要类型，膜技术尤其是反渗透膜在特定压力条件下可截留几乎所有的污染物质，只允许水分子通过。针对沼液具有与渗滤液相类似的特性，采用反渗透工艺浓缩沼液，同时降低沼液对环境的潜在污染。
图3沼液回收利用
（见图3）经反渗透系统处理后的沼液体积大幅降低,减少了储存与运输的难度,提高了农业回用的可能性。但是,受膜的性质、运行费用等诸多因素限制,沼液浓缩倍数(沼液原液体积/浓缩液体积)直接影响设备投资和运行费用.另外,目前一些反渗透系统已经具备了较为先进的自动控制系统,通过设置预期回收率(产生清水量/原液量)也可以实现对系统的控制.因此,通过试验确定沼液的最佳浓缩倍数,并以此作为重要的控制参数有较强的实际意义。
3.6.6反渗透浓缩液作为超滤反洗水
超滤+反渗透是较为常用的中水回用组合工艺，通常是使用超滤过滤水反洗超滤膜,但会降低水的利用率。对于死端过滤, 一般系统回收水率约为 92 %。其中, 约 7 %用于反冲洗。假设一级反渗透回收率为 75 % ,则上一级反渗透的浓水排放率为 25%。经简单计算可知, 超滤和一级反渗透两项的耗水率就高达 45 % ,即使反渗透回收率为 85%,总耗水率也达到 28 %, 可见水的利用率不高。但如果将超滤的浓水作为超滤的反洗水, 则超滤和一级反渗透的耗水率为 35 %、 总耗水率为19 %, 耗水率下降 9 % ~10 %。可见, 反渗透浓水作为超滤反洗水能极大地提高水的利用率。粗略计算获得的两种方法的反洗耗水率（如表 2）所示。
表2反洗耗水率比
如果反洗水采用的是一级反渗透的浓水,正常情况下,不会有机械杂质随浓水进入超滤装置 (一般反洗水进入超滤前都要经过保安过滤器, 过滤精度大都为5μm) ,但是浓水中可能有结晶颗粒(如CaCO3、CaSO4)会污堵超滤孔。
正常情况下,浓水不会在超滤反洗过程产生结晶,因为运行时RO的进水中已经加入了阻垢剂,以保证在RO浓水侧不产生沉积、结晶。但阻垢剂有时效性,随着时间的延长, 阻垢剂逐渐失效。此时,如果水中的Ca2+、Mg2+等与 CO2-3、SO2-4离子的浓度积达到结晶条件,则可能形成颗粒污堵超滤膜。但是阻垢剂是会失效,这个过程比较缓慢(一般需要几天)。因此,可利用这个时间差设置一定容积的超滤反洗水箱,以保证水箱里的浓水是RO系统的新鲜浓水。这样即使有一定结垢倾向的RO浓水,也可反洗UF膜而不至于在UF系统中发生沉淀。
4结语
膜处理的浓缩液主要是盐分、溶解性有机物等，处理难度大，因此寻找经济高效的浓缩液处理方法，对保护环境的意义重大。本文介绍了几种常用的浓缩液处理方法，主要可以分为两大类，去除浓缩液中的污染物与浓缩液回收利用；对于一些特殊的浓缩液，如含有较高价值成分的浓缩液，可以通过各种手段，使浓缩液回用至生产中或是成为产品而得到合理的利用；对于另外一些没有再回收利用价值的浓缩液就针对不同的水质成分而使用各种化学、生物方法使浓缩液中的污染物去除。另外，选择合适的处理方法还要考虑法律许可、处理费用、当地条件、工程规划、公众的可接受性等因素。
参考文献：
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超滤膜分离的基本原理范文4
一、工程概况
（一）渗滤液水质分析
垃圾渗滤液水质浓度高，变化幅度大，其水质的变化情况与填埋场垃圾成份、垃圾处理规模、降雨量、温度、地形地质情况、填埋年限、垃圾降解状况等多因素密切相关。垃圾进场填埋的动态性和降雨的不均匀性，导致渗滤液水质变化幅度极大，随着填埋年限的延长，污水中污染物的浓度、比例逐渐呈现不可逆转的变化。
根据广东现行各填埋场多年实测数据总结，结合此生活垃圾填埋场的垃圾性质、处理规模以及有关水文气象资料等，确定本工程渗滤液处理系统进水水质如下：
表1渗滤液处理站设计进水指标
（二）渗滤液处理排放要求
本项目的垃圾渗滤液处理后水质需达到《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）排放浓度限值要求，具体执行下表中的指标。
表2 本项目污水排放标准
二、工艺路线的比选
垃圾渗滤液处理的工艺组合有多种选择，目前国内外垃圾渗滤液的主要工艺路线有以下三种：
（1）生化处理工艺为主，结合一定深度处理技术
这是最广泛采用的处理工艺组合。生化处理工艺中，各种厌/好氧和兼氧生化工艺组合可去除绝大多数有机物和氨氮，但由于渗滤液中污染物浓度高以及生化工艺对难降解有机物去除的局限性，生化处理渗滤液不能直接处理达标，必须结合相应的深度处理工艺才能满足较高的排放要求。
根据现行垃圾渗滤液处理排放标准，较可靠的深度处理工艺以膜处理工艺为主。可供比选的膜系统有纳滤膜和反渗透膜。根据应用研究和类似工程经验，只有反渗透膜处理能满足新标准中对污水中所有种类污染物的去除要求。
（2）膜处理技术为主，配以物化预处理技术
膜处理技术是水处理领域中最安全可靠的技术之一。
渗滤液难降解有机物浓度高，膜处理技术经较简单的物化预处理后，往往会导致浓缩液比例过高、膜系统压力高、膜寿命短等问题。
（3）蒸发工艺为主，配以其它相应流程
蒸发是使挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程，水从渗滤液中沸出，污染物残留于浓缩液。pH是蒸发的重要影响因素，可能造成蒸发反应器结垢和腐蚀蒸发器金属材料的问题。国内尚无成熟的大规模工程应用实例，也缺乏可靠的工艺设计参数选取和设备选型，而且蒸发工艺设备价格昂贵，采用此工艺可能会导致运营成本高、维护困难等问题。
（4）本项目工艺路线的确定
对于水质成份复杂的渗滤液，不应采用单一处理单元，必须是以一种主体工艺配套相应技术组合。从污染负荷去除的经济角度，综合各工艺路线的优缺点，对本项目工艺流程路线作如下考虑：只有反渗透膜处理能满足对污水中所有种类污染物的去除要求，工艺路线中必须有膜处理工艺。
（a）采用生化处理单元将有机污染物和含氮化合物最大限度去除，降低后续处理单元技术的难度。去除有机物和氨氮，这是第一步， 同时，为发挥后续工艺的处理性能留下空间，此为工艺配置之需。
（b）选择经济可靠的反渗透膜处理技术使绝大部分出水达标排放，降低浓缩液产生总量。经过第一步生化处理，渗滤液中高浓度难降解有机物得以去除，方能发挥膜处理工艺的优势，亦使得膜不易堵塞；另一方面，膜处理工艺弥补了生化处理深度不足的问题，选择经济可靠的反渗透膜处理技术，更能体现处理工艺的性价比。
（c）理论上蒸发技术处理浓缩液是最为彻底的工艺，但国内缺乏较成功的工程实例和运营经验，从投资稳妥的角度考虑，采用浓缩液外运处理可大为降低投资，但长期运行有一定的不确定性。蒸发工艺不宜直接用于处理渗滤液，因投资巨大，维护非常不便且缺少应用实例。
三、工艺流程路线中相应各处理单元的比选
（一） 好氧处理工艺单元选择
随着填埋年限增长，垃圾渗滤液氨氮含量升高，进水可生化性下降，需采用投加碳源等措施，这会使运行成本大增，并且垃圾堆体本身就是厌氧处理室，因此生化处理工艺无需采用厌氧工艺；另一方面，在生化处理工艺中，好氧处理工艺是能使有机污染物降解得最彻底、最经济。垃圾填埋场渗滤液处理规模较小而水质复杂多变，因而要求处理工艺必须简单灵活、安全可靠，污泥量少。
目前处理工艺技术成熟的好氧处理构筑物有SBR系统、氧化沟、二段活性污泥法、接触氧化及MBR工艺等。
1、SBR 工艺
适宜于渗滤液的流程应包括厌氧、好氧过程，对反应周期、时间段设置、曝气量、进水配水等均有特殊的要求，必须注意防止NH3-N积累。
1、氧化沟
氧化沟对初期渗滤液的处理有效，只要系统设计合理，管理得当，有机物浓度可控制在渗滤液二～三级标准内。其抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，能适应渗滤液水质的复杂变化。在运行上，尽管对短期的冲击负荷适应性强，但对于长期水质变化，操作上调整有限，处理效率不够稳定。从渗滤液处理的长期性考虑，采用氧化沟非最佳选择。
3、二段活性污泥法、接触氧化等
二段活性污泥法、接触氧化等工艺基本原理相同，但后者需增加填料，使得投资加大，同时，对于水质变化的适应性不如SBR工艺。
4、外置式膜生化反应器（MBR）工艺
膜生化反应器（MBR）是80年代末开发的废水处理系统专利技术，在欧洲已有许多同类的渗滤液处理业绩，其应用实例多，工艺成熟，优点突出。
在好氧单元中，MBR 处理系统独具优势，其污泥负荷高，占地面积小；而膜技术实现水利停留时间和污泥龄的完全分离使得脱氮效率得到很大提高，故作为本项目的推荐工艺。
（二）深度处理单元选择
本项目出水水质要求高，必须在生化处理后加入深度处理工艺。
渗滤液的深度处理工艺有混凝沉淀、化学氧化、蒸发、膜处理等技术。《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）中规定2008年7月1日起生活垃圾填埋场渗滤液（常规污水处理设施排放口）COD 排放值须小于100mg/L。技术上看，填埋场垃圾渗滤液处理要达到此要求，目前唯一可靠的深度处理只有膜处理技术。
膜处理分为反渗透、超滤、纳滤以及微滤等。微滤及超滤膜分离属于压力推动的精密过滤，其能很好的分离固体物质，但对COD的去除率无法满足深度处理要求；纳滤和反渗透膜属于致密膜范畴，分离机理相近，但纳滤膜对有机物及氨氮的截流能力低，作为深度处理工艺难以满足本项目出水要求，因此，本项目深度处理应选择反渗透膜工艺。这样，当生化系统运行不稳定时，仍能通过反渗透单元保证最终出水全部达标。
目前在国内填埋场运用较多的反渗透膜组件主要有卷式和碟管式，广州兴丰填埋场采用的是卷式膜组件，碟管式膜组件在重庆、上海等地多有运用，北京则两者均有。目前，卷式膜组件价格低于碟管式膜组件，从运行成本来看，碟管式膜组件系统运行压力和运行成本均大于卷式膜。
本设计方案优先选用常压卷式膜组件运用于深度处理单元。
（三）浓缩液回灌布置
反渗透工艺产生20-25%的浓缩液，主要为难降解和大分子有机物，基本无可生化性。目前的处理方法有回灌和蒸发，本项目拟采用回灌填埋场的方式进行处理。
通过浓缩液回灌可有效均衡渗滤液水量及水质，加速垃圾堆体稳定化及填埋气的产生速率。
四、工艺流程分析
根据以上工艺路线与处理单元选择分析，综合考虑到此渗滤液处理规模亦并不太大，本项目采用以下处理工艺流程：
工艺流程图描述：
渗滤液由收集系统汇入调节库，用潜水泵打入水质均衡系统。均衡池渗滤液经生化进水泵提升，经过滤后进入膜生化反应器MBR系统。
在膜生化反应器MBR系统中，反硝化池、硝化池、后续反硝化池、末端氧化池组成一个完整的好氧生化反应系统。污水进入系统，以内回流方式在反硝化、硝化池之间循环，去除大部分有机污染物和总氮。硝化池出水进入后续反硝化池，外加碳源维持系统内微生物活性，最终完成剩余系统总氮去除，反应系统末端设末端氧化池，通过潜水曝气保证出水中各类污染物能满足后续深度处理的要求。
生化池泥水混合液进入外置式超滤系统，通过膜的过滤作用实现泥水分离，污泥回流到生化池以提高池中污泥浓度，部分剩余污泥排入污泥浓缩池。透过液排入超滤清水储罐，进入下一处理流程。
MBR处理后出水进入反渗透系统处理后出水可满足排放标准。
浓缩液回灌至填埋堆体，产生的剩余污泥经浓缩后进入脱水车间，经离心脱水机脱水后，污泥运往填埋场填埋。
结语
随着国家对于污水排放标准控制的日趋严格，填埋场垃圾渗滤液工程的工艺设计应具有以下的针对性：