如何進(jìn)行水處理？

衡美水處理為您介紹一項(xiàng)污水處理的***知識(shí)——反滲透膜、超濾膜、納濾膜區(qū)別。

一、反滲透膜、超濾膜、納濾膜對(duì)比

反滲透膜：是極精細(xì)的一種膜分離產(chǎn)品，其能有效截留所有溶解鹽份及分子量大 于100的有機(jī)物，同時(shí)允許水分子通過(guò)。反滲透膜廣泛應(yīng)用于海水及苦咸水淡化、鍋爐補(bǔ)給水、工業(yè)純水及電子級(jí)高純水制備、飲用純凈水生產(chǎn)、廢水處理和特種分離等過(guò)程。反滲透膜的運(yùn)行壓力一般介于苦咸水的12bar 到海水的70bar。

微濾膜：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(wú)機(jī)鹽）等通過(guò)，但會(huì)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。

超濾膜：能截留0.002-0.1 微米之間的大分子物質(zhì)和蛋白質(zhì)。超濾膜允許小分子物質(zhì)和溶解性固體（無(wú)機(jī)鹽）等通過(guò)，同時(shí)將截留下膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大分子有機(jī)物，用于表示超濾膜孔徑大小的切割分子量范圍一般在1000-500000之間。超濾膜的運(yùn)行壓力一般1-7bar。

納濾膜：能截留納米級(jí)（0.001微米）的物質(zhì)。納濾膜的操作區(qū)間介于超濾和反滲透之間，其截留有機(jī)物的分子量約為200-800MW左右，截留溶解鹽類的能力為20%-98%之間，對(duì)可溶性單價(jià)離子的去除率低于高價(jià)離子，納濾一般用于去除地表水中的有機(jī)物和色素、地下水中的硬度及鐳，且部分去除溶解鹽，在食品和醫(yī)藥生產(chǎn)中有用物質(zhì)的提取、濃縮。納濾膜的運(yùn)行壓力一般3.5-30bar。

二、反滲透膜與超濾膜的優(yōu)劣對(duì)比

反滲透膜的孔徑只有超濾膜的1/100比例大小，因此反滲透水處理設(shè)備能夠有效去除水質(zhì)當(dāng)中的重金屬、農(nóng)藥等化學(xué)污染物，超濾凈水器對(duì)此則是無(wú)能為力的。而超濾凈水器能去除的顆粒污染物及細(xì)菌，反滲透全能去除。

（一）反滲透和超濾，核心部件都是膜元件。主要區(qū)別一共有兩點(diǎn)：

1、出水水質(zhì)和衛(wèi)生部門的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，給大家舉一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明，出水細(xì)菌指標(biāo)，超濾凈水器按照“一般水質(zhì)處理器”，菌落總數(shù)為100個(gè)/毫升;而反滲透水處理設(shè)備則為20個(gè)/毫升，要求較為嚴(yán)格，當(dāng)然反滲透水處理設(shè)備出水水質(zhì)也要比超濾凈水器好很多。

2、反滲透水處理設(shè)備是分質(zhì)供水，純水供應(yīng)飲用，濃水用來(lái)洗滌;而超濾凈水器一般都是用作洗滌用水;當(dāng)自來(lái)水水質(zhì)較好時(shí)也可以用作飲用水超純水設(shè)備。

（二）超濾凈水器的優(yōu)點(diǎn)：一般不用泵、不耗電，無(wú)電氣安全問(wèn)題;接頭少、水壓低，故障率及漏水概率相對(duì)較低;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜；

其缺點(diǎn)是：去除水中化學(xué)污染物效果差;對(duì)供水特發(fā)事件效果較差;出水口感稍差;不能降低水的硬度，如自來(lái)水硬度高，煮水容器可能會(huì)結(jié)垢。

超濾膜可去除溶液中的大分子、膠體、蛋白質(zhì)、微粒等，具有使用壓力低、產(chǎn)水量大、便于操作的特點(diǎn)。通過(guò)測(cè)試中空纖維超濾膜裝置深度凈化制酒原水的處理效果，證明超濾膜凈水裝置能有效地消除水在管網(wǎng)中的二次污染，進(jìn)一步提高水質(zhì)。

（三）反滲透水處理設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)：水質(zhì)安全，能夠有效去除水質(zhì)當(dāng)中的各種有害雜質(zhì);對(duì)于供水特發(fā)事件效果較好;出水口感較好;能夠有效降低水質(zhì)的硬度，煮水容器不易結(jié)垢；

其缺點(diǎn)是：用泵、耗電，有電氣安全問(wèn)題;接頭多、水壓高，故障率及漏水概率相對(duì)較高;結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、價(jià)格相比較貴。

二、超濾膜及納濾和反滲透的區(qū)別

（一）超濾膜

超濾膜是一種加壓膜分離技術(shù)，即在固定的壓力下，使小分子溶質(zhì)和溶劑穿過(guò)孔徑的特制的薄膜，而使大分子溶質(zhì)不能透過(guò)，留在膜的一邊，從而使大分子物質(zhì)得到了部分的純化。

超濾技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，成本低廉，不需增加任何化學(xué)試劑，尤其是超濾技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件溫和，與蒸發(fā)、冷凍干燥相比沒(méi)有相的變化，而且不引起溫度、pH的變化，因而可以防止生物大分子的變性、失活和自溶。在生物大分子的制備技術(shù)中，超濾主要用于生物大分子的脫鹽、脫水和濃縮等。超濾法也有局限性，它不能直接得到干粉制劑。對(duì)于蛋白質(zhì)溶液，一般只能得到10～50％的濃度。 家用 工業(yè)用 都可以。

超濾技術(shù)的關(guān)鍵是膜。膜有各種不同的類型和規(guī)格，可根據(jù)工作

的需要來(lái)選用。

（二）納濾

納濾，介于超濾與反滲透之間?，F(xiàn)在主要用作水廠或工業(yè)脫鹽。

脫鹽率達(dá)百分之90以上。反滲透脫鹽率達(dá)99%以上 但，若對(duì)水質(zhì)要求不是特別高，利用納濾可以節(jié)約很大的成本。

（三）反滲透

反滲透，是利用壓力表差為動(dòng)力的膜分離過(guò)濾技術(shù)，源于美國(guó)二

十世紀(jì)六十年代宇航科技的研究，后逐漸轉(zhuǎn)化為民用，目前已廣泛運(yùn)用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域。

用作太空水、純凈水、蒸餾水等制備；酒類制造及降度用水； 醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備；化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備； 鍋爐補(bǔ)給水除鹽軟水；海水、苦咸水淡化；造紙、電鍍、印染等行業(yè)用水及廢水處理。

四、六種膜處理方法

電滲析是在外加直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性，使離子從一部分水中遷移到另一部分水中的物理化學(xué)過(guò)程。電滲析淡化器，就是利用多層隔室中 的電滲析過(guò)程達(dá)到使水除鹽的目的。 電滲析在廢水處理工程中的應(yīng)用主要是廢水脫鹽，以及有用物質(zhì)的回收和利用。

在一些生物化工廢水中， COD 以及含鹽量都非常高。用生化法處理這些廢水時(shí)，由于高濃度的鹽分導(dǎo)致細(xì)菌無(wú)法生長(zhǎng)，因此，可先用電滲析器對(duì)這些廢水進(jìn)行脫鹽，降低含鹽量后再進(jìn)行生化處理。 在造紙廢水、電鍍廢水等含有可回收的無(wú)機(jī)鹽類，可以用電滲析進(jìn)行回收利用。

五、微濾、超濾、納濾、反滲透區(qū)別表

六、不同膜在水處理中應(yīng)用：正滲透、反滲透、超濾、納濾

（一）正向滲透(FO)的原理

用只能透過(guò)溶劑而不能透過(guò)溶質(zhì)分子的半透膜將溶劑和溶液隔開(kāi)，溶劑分子將在滲透壓的作用下自發(fā)地從溶劑側(cè)透過(guò)膜進(jìn)入溶液側(cè)，這就是滲透現(xiàn)象，也即所謂的“正向滲透”。

1、正向滲透膜在水處理中的應(yīng)用

（1）海水淡化

FO用于海水淡化是其研究非常廣泛的領(lǐng)域之一。早期的應(yīng)用研究主要見(jiàn)于一些專利中，但這些研究大都不成熟，可行性不高。

（2）工業(yè)廢水處理

早期有研究報(bào)道了FO膜用于低濃度重金屬?gòu)U水的處理，但由于其采用的RO（反滲透）膜污染嚴(yán)重，通量下降迅速，因而未得到深入開(kāi)展。

（3）垃圾滲濾液處理

美國(guó)俄勒岡州科瓦利斯市的CoffinButte垃圾填埋場(chǎng)每年可產(chǎn)生(2-4)×104 m3的垃圾滲濾液，為達(dá)到土地利用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，***將出水的TDS降到100 mg/L以下。

（二）反滲透膜技術(shù)

1、反滲透(RO)的原理

反滲透是一種以壓力為推動(dòng)力的膜分離過(guò)程在使用中為產(chǎn)生反滲透壓需用水泵給含鹽水溶液或廢水施加壓力以克服自然滲透壓及膜的阻力使水透過(guò)反滲透膜,，將水中溶解鹽或污染雜質(zhì)阻止在反滲透膜的另一側(cè)。

2、反滲透膜在水處理中的應(yīng)用

（1）反滲透膜在水處理方面的常規(guī)應(yīng)用

水是人們賴以生存和進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)必不可少的物質(zhì)條件。由于淡水資源日益缺乏，世界上反滲透水處理裝置的能力已達(dá)到每天數(shù)百萬(wàn)噸。

（2）反滲透膜在城市污水方面的應(yīng)用 目前，反滲透膜在城市污水深度處理方面的應(yīng)用尤其是污水處理廠二級(jí)出水回用及中水回用等，已受到高度重視。

（3）反滲透膜在重金屬?gòu)U水處理方面的應(yīng)用 含重金屬離子廢水的常規(guī)處理方法都只是一種污染轉(zhuǎn)移, 即將廢水中溶解的重金屬轉(zhuǎn)化成沉淀或更加易于處理的形式，其常規(guī)處置常常是進(jìn)行填埋，而重金屬對(duì)地下水和地表水環(huán)境造成二次污染的危害依然長(zhǎng)期存在。

（4）反滲透膜在含油廢水方面的應(yīng)用

含油廢水是一種量大面廣的工業(yè)廢水，若直接排入水體，會(huì)在水體表層產(chǎn)生油膜阻礙氧氣溶入水中從而致使水中缺氧、生物死亡、發(fā)出惡臭，嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境。油3.5mg/L、總有機(jī)碳(TOC)(16 ~23) mg/L的油田采出水處理到鍋爐用水水質(zhì)于是處理后的水回用于電站鍋爐給水。

（三）微濾和超濾膜技術(shù)

1、超濾（UF）和微濾（MF）的基本原理

超濾和微濾都是在靜壓差的推動(dòng)力作用下進(jìn)行液相分離的過(guò)程，從原理上說(shuō)并沒(méi)有什么本質(zhì)上的差別，同為篩孔分離過(guò)程。在壓力作用下，當(dāng)含有高分子的溶質(zhì)和低分子溶質(zhì)的混合溶液流過(guò)膜表面時(shí)，溶劑和小于膜孔的低分子溶質(zhì)（如無(wú)機(jī)鹽）透過(guò)膜，成為滲液被搜集;大于膜孔的高分子溶質(zhì)（如有機(jī)膠體）則被膜截留而作為濃縮液回收。能截留分子量500以上、106以下分子的膜分離過(guò)程稱為超濾;只能截留更大分子（通常被稱為分散顆粒）的膜分離過(guò)程稱為微濾。

2、超濾和微濾膜的應(yīng)用

超濾、微濾技術(shù)可以有效去除顆粒狀物質(zhì)，包括微生物，如隱胞蟲(chóng)子、賈第蟲(chóng)、細(xì)菌和病毒。還可降低消毒副產(chǎn)物前體物的濃度和限制消毒過(guò)程中氧化劑需求量來(lái)減少消毒副產(chǎn)物。但對(duì)水中有機(jī)物的去除率很低，僅在20%以下。超濾和微濾的使用范圍比較廣，能夠適用于處理不同的水質(zhì)量。

（四）納濾膜技術(shù)

1、納濾（NF）原理

納濾（NF）是一種新型分子級(jí)膜分離技術(shù)，是目前世界膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。NF膜孔徑在1nm以上，一般在1-2nm;對(duì)溶質(zhì)的截留性能介于RO與UF膜之間;RO膜幾乎對(duì)所有的溶質(zhì)都有很高的脫除率，但NF膜只對(duì)特定的溶質(zhì)具有高脫除率。NF膜能夠去除二價(jià)、三價(jià)離子，Mn≥200的有機(jī)物，以及微生物、膠體、熱源、病毒等。納濾膜的一個(gè)很大特征是膜本體帶有電荷，這是它在很低壓力下(僅0.5MPa)仍具有較高脫鹽性能和截留分子量為數(shù)百的膜也可脫除無(wú)機(jī)鹽的重要原因，也是NF運(yùn)行成本較低的主要原因。NF適合各種含鹽水源，水利用率一般為75%~85%，海水淡化時(shí)在30%~50%，沒(méi)有酸堿廢水排放。

2、納濾膜在水處理中的應(yīng)用

（1）納濾膜在飲用水中的應(yīng)用

納濾操作壓力小，是飲用水制備和深度凈化的成熟工藝。

目前，大多數(shù)城市的給水水源均受到不同程度的污染，而自來(lái)水廠的常規(guī)處理工藝對(duì)水中有機(jī)物去除率不高，當(dāng)采用氯殺菌消毒時(shí)，氯又會(huì)與水中的有機(jī)物會(huì)生成鹵代副產(chǎn)物。Peltier等 4年的跟蹤研究表明：采用納濾系統(tǒng)后水中的DOC降低到平均0.7mg C/L，出水余氯的含量由0.35mg/L降到0.1mg/L，網(wǎng)線中三鹵甲烷(THMs)的形成比未采用納濾系統(tǒng)時(shí)減少了50%。另外，由于生物降解型溶解有機(jī)碳(BCOD)的減少，改進(jìn)了產(chǎn)水的生物穩(wěn)定性。

納濾技術(shù)能夠去除絕大部分的Ca、Mg等離子，因此脫鹽(desalination)是納濾技術(shù)應(yīng)用廣泛的領(lǐng)域。膜法水處理技術(shù)在投資、操作和維修及價(jià)格等方面與常規(guī)的石灰軟化和離子交換過(guò)程相近，但具有無(wú)污泥、不需再生、完全除去懸浮物和有機(jī)物、操作簡(jiǎn)便和占地省等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用實(shí)例較多。納濾可以直接用于地下水、地表水和廢水的軟化，還可以作為反滲透(Reverse osmosis，RO)、太陽(yáng)能光伏脫鹽裝置(Photovoltaic powered desalination system)等的預(yù)處理。

（2）納濾膜在海水淡化中的應(yīng)用

海水淡化是指將含鹽量為35000mg/L的海水淡化至500mg/L以下的飲用水。

（3）納濾膜在廢水處理中的應(yīng)用

A、生活污水

生活污水一般用生物降解/化學(xué)氧化法結(jié)合處理，但氧化劑的用量太大，殘留物多。薛罡等采用微絮凝纖維球過(guò)濾.超濾.納濾組合工藝對(duì)賓館洗浴廢水進(jìn)行了小試試驗(yàn)。超濾出水水質(zhì)可達(dá)到回用至賓館廁所沖洗、綠化等環(huán)節(jié)的用水要求，納濾出水水質(zhì)可達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749.85)，可以回用至賓館洗衣、洗浴等用水要求更高的環(huán)節(jié)。

B、紡織、印染廢水

紡織廢水中含有的染料很難用生物的方法去除，Hassani研究了酸性、活性、直接和分散染料水溶液的濃度、壓力、總?cè)芙庑怨腆w和無(wú)機(jī)鹽含量等對(duì)納濾膜截留性能的影響。

C、制革廢水

制革廢水含有高濃度的有機(jī)物、硫酸鹽和氯化物，酸洗工序的廢液電導(dǎo)值達(dá)到75 mS/cm。Bes-Pia采用NF技術(shù)回收了制革廢水，所得到的高濃度硫酸鹽濃水回到酸洗段，而氯化物的產(chǎn)水打回裂化反應(yīng)鼓。

D、電鍍廢水

電鍍工廠往往產(chǎn)生大量廢液，盡管采取酸化、化學(xué)無(wú)害化、沉降和分離污泥等復(fù)雜處理步驟，產(chǎn)水含鹽量高，不能重新回用。

E、造紙廢水

在紙漿和造紙業(yè)中，勻漿、漂白和造紙等工序都需要大量的水。實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)的(半)密閉循環(huán)是紙漿廠、造紙廠節(jié)約水資源降低排放量的成熟途徑。傳統(tǒng)活性污泥法的產(chǎn)水中還含有部分有色化合物、微生物、抗體和少量的生物分解物，懸浮固體等，僅能被用于制造包裝紙，不能用于更別紙的生產(chǎn)。另外，該法不能減少無(wú)機(jī)鹽的含量。Koyuncu對(duì)比了水→納濾以及造紙廢水→活性污泥→納濾兩種處理工藝的實(shí)用性，實(shí)驗(yàn)表明：兩種方法的出水質(zhì)量相似，第二種方法的產(chǎn)水通量更佳，出水可以用于別紙。但納濾產(chǎn)水仍然含有部分一價(jià)鹽，需要再增加低壓反滲透裝置脫除鹽類才能保證循環(huán)水的質(zhì)量。

（五）滲析和電滲析

1、滲析

滲析(Dialysis，簡(jiǎn)稱D)是溶質(zhì)在自身的濃度梯度作用下，從膜的上游傳向膜的下游的過(guò)程。

滲析是首先被發(fā)現(xiàn)并研究的膜分離技術(shù)，但因?yàn)槭艿奖旧眢w系的限制，滲析過(guò)程進(jìn)行緩慢，效率低下，滲析過(guò)程的選擇性不高，因此滲析過(guò)程主要用于脫除含有多種溶質(zhì)溶液中的低分子量組分，如血液滲析，即以滲析膜代替腎來(lái)去除尿素、肌酸酐、磷酸鹽和尿酸等有毒的低分子量組分，以緩解腎衰竭和尿毒癥患者的病情。

2、電滲析

電滲析(Electrodialysis，簡(jiǎn)稱ED)是在直流電場(chǎng)的作用下，以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜對(duì)溶液中的陰陽(yáng)離子的選擇性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮、淡化、精制和提純。

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