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摘要:随着社会的不断发展和人们生活水平的日益提高,人们对物质生活的要求也越来越高,而资源是不可再生的,特别是水资源的匮乏和不可再生,将对人们的生产生活造成严重影响。对水和废水的处理,目前,最普遍、最适用的是膜技术,本文将详细的介绍在处理水和废水过程中膜技术使用的基本原理和特点,分析我国水和废水处理的膜技术现状,为我国水和废水的有效处理技术提供一些建议,促进水资源的利用率和废水的回收利用。
关键词:废水处理;膜技术;运用分析
0引言
随着我国社会的不断发展,生产生活的用水量的增加,产生了越来越多的生活废水和工业废水,而我国的水资源的匮乏,对废水的处理迫在眉睫,传统的水和废水的处理技术已经不能满足社会和人们的需要了,膜技术的运用对废水处理起到关键的作用,特别是对缺水地区水的再循环和废水的再利用,本文将对生活和工业生产中产生的废水膜技术的运用进行分析,介绍使用膜技术的优点和带来的经济效应。
1膜技术处理废水的基本原理及其特点
利用膜对混合物的各个组成选择性渗透的差异,来实现分离、提纯或浓缩的新型分离技术是膜分离处理。溶液中各种成分膜的渗透能力主要是由于于分子自身的大小和形状,分离膜和分子的化学物理性质以及渗透构成和分离膜的相互作用。和别的化学物理处理废水的技术相比较,膜技术在处理废水上有一些独有的特点与优势:节能环保,分离机理比较简单,温度变化不大,分离系数大,对那些被处理的物体没有化学或形态影响,而且不会造成二次污染,能够在常温下持续操作,能够直接放大,容易维修与自控,设备很紧凑,占地面积比较小。与此同时,还可以实现水循环利用的目标,污染物和废水也可以在无物理或化学变化的状态下被浓缩与脱水,而已经通过膜技术处理后的废水也可以直接运用到工厂中。
2膜技术处理废水的分类及其应用
膜技术一直都在不断的完善和发展,从它被采用以来,并且也被工作人员引入到废水处理上,现在就介绍一些比较常见的膜技术对废水的处理方法。
2.1反渗透
反渗透(ReverseOsmosis,简称RO)意思就是化压力为动力,借助反渗透膜的选择透过性(只可以透过水却不可以透过溶质),从某种含有各种微生物、有机物和无机物的废水中,把纯水的物质进行分离提取的过程。关于它的作用机理,有很多研究者提出了各种不一样的反渗透模型与机理。现在,国内这种技术还处在继续完善和发展之中。这个处理废水的方法可以用于工业污水、造纸废水、城市建设污水、制药废水等一些废水处理的过程中。
2.2微滤
微滤(MicroporousFiltration,简称MF)主要是以筛孔原理为主体的一种薄膜过滤,对其施加外部压力的情况下,盐类、溶剂、水及一些大分子物质都可以透过膜,只有那些超大分子物质与微细颗粒会被阻挡,从而实现废水分离净化的目标。
2.3电渗析
电渗析(Electrodialysis,简称ED)指的是以电位差作为推动力,并在直流电场的作用下,借助离子交换膜的一种选择透过性的特点,把溶液中的电解质分离出来,从而达到溶液的浓缩、淡化、纯化的目的。这是目前发展较成熟的一种膜分离技术,现在主要被用在处理废水上,多是被广泛应用于造纸废水、放射性废水、放射性废水等一些废水处理上。这项技术现在经常会与其它废水处理技术结合使用。研究者利用双极性膜电渗析法验证了处理含质量分数为0.2%醋酸废水的可行性。现在可以初步验证废水中的醋酸能够进行有效的清除,而且也能够回收大约36%的浓缩醋酸。
3生产生活中常见的水和废水处理
3.1生活污水
膜技术也可以处理生活中产生的污水,而且水质也能达到很高的要求,可以循环利用,甚至可以再次饮用。研究者设计了一个水循环利用的流程,如,洗浴水经过超滤处置处理后就可以回用,超滤处置能够有效地除去洗浴水中所存在的合成洗涤剂、大量皮肤分泌物、香料与污垢等物质以及一些病毒、真菌、细菌以及大肠杆菌等物质,从而达到回用水的标准。
3.2油田采出水
如今,我国很多油田已经开始进入开采石油的中期或者后期,这就导致油层需要注入的水量日益增加,采出水量也紧跟着增加。在有些干旱的地方,采出水是非常珍贵的水资源,处理采出水使之成为可以灌溉或饮用的水资源已经成为我国目前正在研究的技术之一。膜技术处理后油田的采出水能够被用在锅炉给水、蒸汽发生器或锅炉给水、油田注水、农业灌溉或饮用水。早期,一些研究者在大庆油田注水站进行了回注水的试验,利用的是空纤维超滤器。而且研发的膜组件一般在通量上和常规的中空纤维组件相比,大了3一4倍,在0.08MPa的压差下,它的稳定通量可以达到最大,使用清洗液对其进行清洗后,通量可以恢复到95%以上。但后期另一部分研究者的研究结果表明:关于含油废水的处理,选择以醋酸纤维素衍生物(CA)和聚偏氟乙烯(PVF)为材料的膜会好些。在开采近海的石油,应该把原油和水分开,再将原油输送到陆地上,而剩下的废水在处理之后可以直接排放。如今,我国主要是采用活性炭吸收的方法来降低、减少有机物含量的。尽管反渗透膜技术能够延长活性炭的使用年限,但是它也会脱除盐,其较高的操作压力对它的应用范围有很大的限制。所以采用脱盐率较低的纳滤膜技术是最为适合的一种处理方法,它不仅让废水能够达标排放,而且通量比较大,水的循环利用率高。
3.3高浓度有机废水
在处理高浓度有机废水的过程中,膜技术发在其中有着非常重要的作用,而且它已经在啤酒废水、制药废水、味精废水、含酚废水、制糖废水和乳化液废水等领域得到了广泛的应用。研究者在早期把超滤和反渗透进行了对比试验,结果显示采用超滤试验的效果不是很满意,由于它的新诺明的相对分子量大约有250,所以,之后采用反渗透进行试验,结果显示反渗透对新诺明废水中的COD有非常好的效果,从而达到浓缩回收的目标。
3.4造纸工业废水
最近几年,我国的中小型造纸黑液一般是采用超滤法与酸化法,主要是降低废水中的COD和BOD和提取黑液中的木质。由于膜分离技术的占地面积少与低成本等特点,使其深受造纸行业的重视。一些研究者也会采用微滤凝沉淀法来处理造纸废水,这个方法可以利用微滤回收纸浆,混凝沉淀可以去除造纸废水中的大部分污染物。
4膜技术处理废水的最新进展
4.1纳滤膜
一种新型的工业分离膜已经产生了,它就是纳滤膜(NanofiltrationMembrane简称NF膜),其表面是由一层不对称结构高分子和微孔支撑体相结合而成,以压力差作为它的推动力,对水中的低分子量有机溶质(200<MV<1000)进行截留,而盐类就可以全部或部分透过,最终使机溶质脱盐与浓缩可以同时进行。同时,纳滤膜具有耐溶性、热稳定性和耐酸/碱等非常好的性能。
4.2充气膜
充气膜(GasMembrane简称GM)也是一直都在不断发展、改进的技术,是由疏水性的多孔聚合物膜空隙中充斥气体构成的,所以,聚合物膜在本质上仅仅只是作为载体,膜的厚度在30um左右,一般是由疏水性好的高分子材料制作而成的,如聚丙烯等,膜的平均孔径大约为0.03um,它的空隙率大概为45%。它可以用于去除二氧化硫、氨气、硫化氢等气体物质。
5结束语
在水资源越来越紧张的今天,使废水可以回用利用的膜技术已经引起了全世界的关注。利用膜技术分离提取废水,并结合其他的处理技术,使处理废水的效果达到最达到最佳状态,同时,这也是往后发展研究的重点之一。在未来,膜技术将在废水处理中得到更为广泛的应用,在解决全世界水资源的危机中发挥非常重要的作用。
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