超濾技術(shù)與廢水處理論文
時間：2022-03-31 09:07:38
導(dǎo)語：超濾技術(shù)與廢水處理論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。
超濾技術(shù)實際上要歸類于膜分離技術(shù)中的一種，都是通過運用壓力差促使水體發(fā)生篩孔分離的過程。超濾技術(shù)自20世紀70年代被研發(fā)和廣泛應(yīng)用以來，憑借其突出于傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的優(yōu)勢，獲得了廣闊的發(fā)展空間。簡單來說，超濾技術(shù)就是一個關(guān)乎與膜孔徑大小的物理篩分流程，該流程主要是憑借膜兩側(cè)所產(chǎn)生的壓力差為主要動力，同時運用超濾膜的過濾功能實現(xiàn)水體不同分子的分離，其過濾分離過程既是將水、無機鹽、小分子物質(zhì)及無機物通過超濾膜，并在此過程中將膠體、微生物、蛋白質(zhì)、懸浮物等大分子與水體隔離開，從而實現(xiàn)凈化液體、完成該液體濃縮與分離的過程。同傳統(tǒng)污水分離處理技術(shù)相對比，新型超濾技術(shù)具有以下幾種突出優(yōu)勢：
①超濾技術(shù)在特定情況下可以達到一定的平衡值，緩解相關(guān)數(shù)值持續(xù)衰減的現(xiàn)象；
②超濾技術(shù)所涉及的范圍較廣，因此能夠有效將含有不同分子物質(zhì)的混合溶液進行分離并提取純粹液體；
③該超濾技術(shù)設(shè)備不僅體積較小同時還具有操作簡單、易于檢修等優(yōu)勢；
④超濾技術(shù)工作效率高；
⑤超濾技術(shù)對于幾乎不受運行環(huán)境的影響，且在運行過程中不存在相際間變化；
⑥由于超濾技術(shù)設(shè)備成本低，且運行耗能低，因此在應(yīng)用中所需投資較小；
⑦超濾設(shè)備在運行過程中主要利用膜兩側(cè)的壓力為主要分離動力，因此消耗能源較小，設(shè)備運行程序簡單明了。
2超濾膜以及超濾系統(tǒng)組件的種類
通常情況下超濾膜設(shè)備都是選用非對稱結(jié)構(gòu)，一般采用較為嚴密的多孔和皮層等多種支撐層組成過濾結(jié)構(gòu)，在超濾設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)支撐層的皮層一般都要低于孔徑的數(shù)量級，通過減小過濾時所產(chǎn)生的阻力，從而致使溶液中的大分子雜質(zhì)在通過皮層時，被有效隔離下來，最大限度保證過濾溶液的純凈度，最終實現(xiàn)超濾系統(tǒng)的過濾效果。超濾膜的主要材料有兩種：
①無機超濾膜；
②有機超濾膜。通常情況下，無機超濾膜囊括了多孔玻璃膜、陶瓷膜、氧化鋁膜等。而有機超濾膜中則包括聚醚砜膜、聚偏氟乙烯膜、及聚氯乙烯膜、聚酰亞胺膜、醋酸纖維膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯腈膜、聚碳酸酯膜、聚砜膜等模聚合物，其中最常使用的是醋酸纖維膜、聚砜膜、聚醚砜膜、聚丙烯腈膜、聚偏氟乙烯膜和聚酰亞胺膜等。現(xiàn)階段，有機超濾膜在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用率要高于無機超濾膜，另外，工業(yè)中所使用的超濾系統(tǒng)設(shè)備模塊主要包含有回轉(zhuǎn)式、中空纖維式、卷式、平板式、管式等等。
3超濾技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
具有高滲透性能的反滲透膜自20世紀60年代被研發(fā)應(yīng)用以來，在很大程度上推進了超濾技術(shù)的蓬勃發(fā)展。在開發(fā)初期，超濾技術(shù)常被應(yīng)用于廢料循環(huán)以及廢水處理中，經(jīng)過逐步的發(fā)展，逐漸被引用到效益較好的食品生產(chǎn)行業(yè)和金屬表面電泳涂裝方面。當下，超濾技術(shù)在長久的發(fā)展積淀之后，正式投入到以水資源凈化為主要方向的工業(yè)生產(chǎn)中，主要應(yīng)用方式包含提純物質(zhì)、處理廢水、凈化水質(zhì)等。超濾技術(shù)在近幾年的發(fā)展科研方向主要圍繞新型超濾膜展開，現(xiàn)階段已投入生產(chǎn)的超濾膜與以往超濾膜相比，在穩(wěn)定性和pH值適用范圍等方面占有充分的優(yōu)勢，因此，在含油廢水處理方面取得了較好的成效。超濾技術(shù)在現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用發(fā)展情況，可以分為以下幾個區(qū)塊來分析：
①熒光塑料膜。這種形式的超濾膜能夠較好的完成乳化金屬軋制廢水的處理工作，當該超濾設(shè)備運行效率升至30L/（m3•h）階段時，該超濾膜過濾時所形成的雜質(zhì)能夠運用50℃的熱水，并保持4~5m/s的水流速度進行沖洗。另外，為了充分溶解過濾過程中遺留在過濾膜上的雜質(zhì)，有效預(yù)防超濾膜發(fā)生氧化從而堵塞膜孔，可以采用氯化氫水溶液沖洗超濾膜；
②其他類型超濾膜。主要包括兩種類型：a.聚醚-聚酮膜，該類型超濾膜能夠有效隔離小分子化合物質(zhì)。b.聚醚-聚砜膜，該類型超濾膜具有穩(wěn)定的化學(xué)性能和良好的耐高溫性能；
③聚氯乙烯-聚丙烯腈膜。該類型超濾膜能夠有效使含乳化油類污水油水分離，經(jīng)過過濾之后水體可按常規(guī)排入下水道中，過濾出的油相可用于燃燒；
④多孔陶瓷超濾膜。該類型超濾膜表層附帶聚合物鏈，屬于混合膜。過濾水體可以在過濾過程中做出有選擇性的反應(yīng)，并且根據(jù)該反應(yīng)確定水體結(jié)構(gòu)與超濾膜之間的關(guān)系。
4超濾技術(shù)在廢水處理中的運用分析
4.1在生活廢水處理環(huán)節(jié)應(yīng)用超濾技術(shù)
通常情況下，人類生活所產(chǎn)生的廢水主要分為兩大領(lǐng)域：
①污染情況比較嚴重的廢水，此時需要其他高科技新興技術(shù)輔助超濾技術(shù)進行處理；
②污染情況比較輕微的廢水，這種情況比較易于解決，僅應(yīng)用超濾技術(shù)就能夠較好的處理。當遇到生活廢水污染情況較嚴重時，需要借助絮凝超濾耦合、膜生物反應(yīng)器、活性污泥超濾耦合等設(shè)備的輔助動力，協(xié)助超濾技術(shù)完成廢水處理工作。通過實驗數(shù)據(jù)證明，該處理流程所過濾出的水體能夠直接用于市政用水。通過一些科研學(xué)者的研究成果證明，在處理污染等級較高的生活廢水時，聚砜中空纖維超濾膜有較好的效果。另外，還有學(xué)者通過混凝、微濾顆粒活性炭以及顆粒活性炭等過濾方式，對生活污水進行了預(yù)處理后超濾對比試驗，實驗結(jié)果證明通過絮凝與超濾耦合技術(shù)對生活污水進行預(yù)處理后，有效提高了超濾膜的通量，化學(xué)需氧量去除率高達66%，而在超濾系統(tǒng)污水處理過程中合理融入絮凝處理技術(shù)，則能將化學(xué)需氧量去除率提升至78%；通過運用微濾顆粒活性炭對生活廢水進行處理后，該水體在超濾設(shè)備中的過濾阻力明顯下降，能夠獲得較為理想的污水分離效果。
4.2在食品加工工業(yè)廢水處理環(huán)節(jié)應(yīng)用超濾技術(shù)
由于食品生產(chǎn)加工種類繁多，因此生產(chǎn)和加工環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢水量與污染程度也存在較大差異，一般情況下，廢水中的化學(xué)需氧量濃度往往較高，如若不經(jīng)過濾處理直接排放出去，則會造成自然水體富營養(yǎng)化，并且引發(fā)水底沉積物質(zhì)散發(fā)異味，污染水質(zhì)破壞生態(tài)環(huán)境。應(yīng)用超濾技術(shù)進行污水處理后，該技術(shù)的截留和膜通量優(yōu)勢能夠有效處理高濃度的食品廢水，其中幾種聚醚砜超濾膜所截留的分子質(zhì)量大約在20~70KDa，當污泥停留時間和水力停留時間處于50d與60h時，化學(xué)需氧量的去除率保持在80~95%之間，通過進行各種超濾膜的通量變化比較，充分證明造成膜通量逐漸降低的主要因素是超濾膜表層所遺留的生物污染。另外，通過國外科研人員的相關(guān)實驗，運用各種集成技術(shù)針對肉類加工過程所產(chǎn)生的廢水進行處理，所產(chǎn)生的實驗對比數(shù)據(jù)證明，通過一系列集成技術(shù)輔助超濾技術(shù)進食品加工廢水處理，經(jīng)過處理得廢水能夠達到工廠回用質(zhì)量要求。
4.3在紡織印染工業(yè)廢水處理環(huán)節(jié)應(yīng)用超濾技術(shù)
通常情況下，紡織印染工業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水，往往含有高濃度的化學(xué)染劑殘留物，包括含氮化合物、助劑、殘留染料、纖維屑、漿料等，該工業(yè)廢水的主要特點表現(xiàn)為含氮量高、色度深、堿性強、機物濃度高等，對于此難度性較大的廢水處理，若采取普通過濾方法，將會在處理過程中遇到較大阻礙，并且能源消耗過大、成本投資較高，無法達到理想的處理效果。針對以上情況，應(yīng)用超濾技術(shù)能夠較好的解決普通過濾技術(shù)所出現(xiàn)的問題，并且能夠呈現(xiàn)較好的過濾效果。通過一些專家學(xué)者分別運用超濾技術(shù)、膜生物反應(yīng)器、活性泥污等方式處理紡織類工業(yè)洗滌廢水，以及運用超濾技術(shù)實現(xiàn)印鈔廢水的再生利用實驗，充分說明超濾技術(shù)在處理紡織印染工業(yè)廢水過程中，具有以下幾個方面的優(yōu)勢：
①通過運用超濾技術(shù)進行紡織洗滌工業(yè)廢水的過濾與循環(huán)使用之后，檢測到的數(shù)據(jù)表明可減少用水量88%，廢水中的化學(xué)需氧排放量降低至85%，通過實驗可有效循環(huán)使用洗滌劑，達到降低投資成本的目的；
②通過對膜生物反應(yīng)器所處理的廢水進行檢測發(fā)現(xiàn)，該廢水中的化學(xué)需氧量去除率高達99%，水體中的色度和氨氮含量去除率均達到73%，并且實現(xiàn)了滲透液的循環(huán)利用；
③通過對比活性污泥處理紡織印染工業(yè)廢水的處理效果發(fā)現(xiàn)，對于紡織印染工業(yè)領(lǐng)域超濾技術(shù)是最佳的廢水處理途徑；
④通過運用超濾技術(shù)處理印鈔廢水，并對超濾膜的再生情況進行實驗分析可知，通過深入清洗能夠有效實現(xiàn)超濾膜的循環(huán)使用，并且能夠恢復(fù)原始通量，在很大程度上延長了超濾膜的使用壽命，降低了投資成本。以某羊毛衫毛條廠為例，該廠在進行洗毛廢水處理過程中應(yīng)用了超濾技術(shù)，實際選用的超濾膜總體面積為70m2，所處理的具體水量為70m3/d，該超濾膜的表層流速為4m/s，單位時間內(nèi)通過超濾膜的水流量是38~42L/（m2•h）。其洗毛廢水中所含的TS、COD、羊毛脂在首次過濾中去除率可達83%、97%、99%以上，COD濃度指數(shù)由過濾前的69000mg/L降低至2800~47000mg/L左右，其中羊毛脂含量由過濾前的14800mg/L降低至150~270mg/L。
5超濾技術(shù)在廢水處理過程中的問題與未來發(fā)展趨勢分析
通過一系列的分析與研究發(fā)現(xiàn)，超濾技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用中所集中反映出的問題是超濾膜的污染問題。超濾膜在受到污染后，會在表層堆積過濾殘渣導(dǎo)致過濾性能下降，過濾阻力增大相應(yīng)的通量減小，大大降低超濾膜的使用壽命，這一現(xiàn)象嚴重影響了超濾技術(shù)對于廢水的處理效果。超濾膜的污染是污染水體與超濾膜之間相互作用所形成的必然結(jié)果，這一現(xiàn)象主要受到污染水體中的化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)、超濾膜性質(zhì)、污水處理過程中的各項條件因素的影響。因此，在超濾技術(shù)的未來發(fā)展中，應(yīng)當將研發(fā)重心投放在超濾膜的耐久性、抗污抗堵以及降低耗能等方面，同時有效提高超濾技術(shù)的設(shè)計水平，完善超濾設(shè)備的管理工作，克服超濾技術(shù)在廢水處理中的諸多問題。
6結(jié)束語
綜上所述，超濾技術(shù)以其分離效率高、設(shè)備操作簡單明了、投資成本低、能源消耗低、流程短等突出優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的廢水處理工作中。隨著科技的不斷進步，更多新型超濾膜品種將會逐步被研發(fā)出來，超濾技術(shù)也會在發(fā)展中不斷更新與完善，挖掘更多的應(yīng)用優(yōu)勢，有效擴展其應(yīng)用范圍，為我國的污水處理工作創(chuàng)造良好的技術(shù)條件。
作者:俞曉麗單位:余杭區(qū)環(huán)境保護局