超濾技術在工業廢水處理中的應用
簡介:超濾是迅速崛起的一門分離技術,它在環境保護的水處理中有著廣泛的應用。文章簡要介紹了超濾技術的發展現狀,並對超濾分離法在電泳漆、化學纖維、紡織、造紙、印鈔、釀造、製革、石油和食品工業廢水處理中的應用進行了綜述。
早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯膠,可作為世界上第一次超濾試驗,到1960年,在Loeb和Sourirajan試驗成功不對稱反滲透醋酸纖維素膜的影響下,1963年Michaels開發了不同孔徑的不對稱CA超濾膜。基於CA膜物化性質的限制,1965年開始,不斷有新品種的高聚物超濾膜問世,並很快商品化,1965-1975年是超濾工藝大發展的階段,膜材料從初期的不對稱CA膜擴大到現在的聚碸(PSF)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚碸(PES)以及各種高分子合金膜等,膜組件有板式、卷式和中空纖維等,在不同的生產過程中都已成功的應用[1]。目前所用超濾膜較多由高分子材料製成,隨著工業上超濾技術的應用和發展,以金屬、陶瓷、多孔硅鋁等材料製成的無機膜,在20世紀80年代初期至90年代獲得了重要發展。如1980-1985年期間,美國UCC公司開發的載體為多孔炭、外塗一層陶瓷氧化鋯的無機膜可用作超濾膜管,美國Alcoa/SCT公司開發的商品名為Membralox的陶瓷膜管,能承受反沖,可採用錯流(CrossFlow)操作[2]。用無機膜進行超濾,比常規的分離技術更加經濟有效。目前工業所用的無機膜幾乎全部是多孔陶瓷膜或以多孔陶瓷為支撐體的復合膜。隨著粉末技術的發展,很多優質價廉的燒結金屬微孔管投入市場,它具有易於和金屬構件組合、加工等優點。近年來,國外還有人燒結不銹鋼微孔管內壁燒結孔徑為0.1納米的TiO2薄層,構成Scepter不銹鋼膜[3]。
近30年是超濾技術迅速發展的時期,超濾技術被廣泛地應用於飲用水制備、食品工業、制葯工業、工業廢水處理、金屬加工塗料、生物產品加工、石油加工等。
1 工業廢水處理中的應用
目前膜法水處理技術在環境過程中的應用,主要是超濾、反滲透、滲析和電滲析等方法用於處理各工業廢水。超濾技術因其操作壓力低、能耗低、通量大、分離效率高,可以回收和回用有用物質和水,特別是通量大的特點,使得超濾成為廢水處理工程採用的主要膜分離技術。
1.1 電泳漆廢水
國外超濾技術的較大規模應用開始於70年代,當時就是主要用於電泳塗漆工業。廢水中的漆料是使用漆料總量的10%~50%,採用超濾技術處理電泳漆廢水不僅可以減少漆的損失和回用廢水,而且可以使有害無機鹽透過超濾膜從而提高了電泳漆的比電阻,調節和控制、漆液的組成,保證電泳塗漆的正常運行。70 年代初期主要用CA膜管式超濾器處理陽極電泳漆廢水,70年代後期,改用框式、卷式、中空纖維式超濾器處理陰極電泳漆廢水。國內一些汽車廠、電泳漆行業也採用超濾技術,如長春汽車轎車廠從Aomicon公司引進中空纖維式陰極電泳漆專用超濾器,由30根直徑7.62cm的膜組件並聯而成,總膜面積約75 cm2,處理能力為1.5 t/h,裝有循環液定時自動換向系統,以減少膜污染,延長膜清洗周期。北京某汽車廠原排放電泳漆廢水量為200 m3/d,工件帶出漆液量19.13 L/h,經用超濾法處理後,保證了電泳槽漆液的電阻率大於500 Ω/cm,維持了電泳漆的固體含量穩定,對電泳漆的截留率為97%~98%,排水量降到5 m3/d,節省了大量補充的去離子水[4]。中國科學院生態環境研究中心研製出荷正離子的中空纖維膜組件,對比實驗表明結果良好,與進口膜性能相近,可以用於生產。無錫超濾設備廠對有關的超濾膜進行開發,以共聚丙烯腈為膜材料,二甲基乙醯胺為溶劑,添加適量致孔劑製取的荷正電荷超濾膜透液量大,性能穩定,油漆截留率高,抗污染性能好,也已用於生產。我國許多廠家引進國外超濾裝置,所以用性能優良的國產荷電超濾膜裝置取代進口裝置成為現在的新目標。
1.2 化纖、紡織工業廢水
化纖工業中有多種廢水可用超濾法處理與回收。如回收聚乙烯醇(PVA),國外不少工廠已用於生產。日本某工廠採用8 cm2的管式超濾器將PVA原液由0.1%濃縮到10~15倍,進口壓力為3.92×105 Pa,出口壓力為1.96×105 Pa,進料溫度55~66℃,膜的水通量為100~140 L/ (cm2·h),對PVA的分離率為98.2%,每天回收PVA 20 kg,運行良好[5]。
染料廢水種類繁多,組成復雜,主要包括含鹽、有機物的有色廢水;氯化及溴化廢水;含有微酸和微鹼的有機廢水;含有銅、鉛、鉻、錳、汞等陽離子的有色廢水;含硫的有機物廢水。廢水量大,濃度高,色度高,毒性大,是治理難度最大的工業廢水之一。上海印染廠最早採用醋酸纖維外壓管式超濾裝置處理還原染料廢水並回收染料獲得成功,中科院環境化學所也完成了用聚碸超濾膜管式和中空纖維式裝置處理染料廢水的現場實驗,脫色率為95%~98%,COD去除率60%~90%,濃縮液含染料15~20 g/L,並被印染廠引用於生產[6]。
洗毛廢水是紡織工業污染最嚴重的廢水之一,洗毛廢水中含有大量的懸浮物、油脂和合成洗滌劑,其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、醫葯工業的原料,也是很好的防腐劑和潤滑劑,具有較高的經濟價值。傳統回收羊毛脂的方法回收率較低,而採用超濾技術處理洗毛廢水取得了好的效果。國內的許多毛紡廠和洗毛廠採用超濾法處理洗毛廢水工藝,該工藝包括預處理、超濾濃縮、離心分離和水回用四個系統,比傳統的離心工藝羊毛脂回收率提高1~2倍。具體操作工藝條件為[7]:料液溫度50 ℃,操作壓力0.12~0.35 MPa,膜表面流速3 m/s,膜平均水通量40 L/(cm2·h),濃縮倍數為3~6倍,結果油脂截留率為98%~99%,COD截留率為90%~98%。
1.3 造紙工業廢水
造紙工業耗水量極大,造紙廢水主要來源於去皮、漿化、洗凈、漂白、抄紙等工序。用超濾技術處理造紙廢水既可以對廢水中某些有用成分進行濃縮回收,又可將透過水回用。開山屯化纖漿廠是國內制漿造紙行業中第一家引進了具有國際80年代先進水平的大型超濾設備,並成功地用於亞硫酸鹽制漿廢液的處理,在此基礎上又用自製聚碸膜代替進口膜而取得成功,實驗證明達到了DDS公司生產的FSN61PP超濾膜的水平。工藝為:將廢液預熱升溫到50~70℃,打開進料閥,廢液經過過濾器進入儲罐內,超濾始終控制入口壓力0.6 MPa,出口壓力0.3 MPa,膜的工作溫度60~65 ℃,膜工作面積2.25 cm2。結果成品的木質素磺酸濃度大於95%,還原物去除率大於85%,固形物的率大於30%,達到了對廢液中高分子木質素磺酸的有效分離、純化以及濃縮的目的。日本於1981年採用NTU-3508超濾組件建成了日處理4000 m3的管式膜裝置,是世界上最大規模的裝置。我國目前已具備生產此類超濾和反滲透膜組件的能力,並迅速推廣[8]。
1.4 印鈔廢水
我國印鈔業擦板廢液的處理一直是困擾印鈔行業的老大難問題。中科院上海原子核研究所與上海印鈔廠、南昌印鈔廠、西安印鈔廠等合作,從1993年開始進行了用板式超濾器處理擦板廢液的工作,並對原有的HPL-Ⅱ(A)型超濾器進行了改進,研製成功適用於處理印鈔擦板廢液的HPL-Ⅱ(B)型板式超濾器。經超濾處理後,透過膜的清液不含油墨,鹼的含量不變,對COD的去除率為99%以上,對固含量為3%的擦板廢液可濃縮至12%,廢液的回收率為75%,且比採用中和法處理廢液省力省大量資金。
1.5 釀造工業廢水
味精廢液是含大量菌體等有機物、氯化物的粘性液體,COD高達70 000 mg/L,廢液的排放對環境造成嚴重的污染,同時廢液中還含有一些價值很高的代謝副產物。味精廠用CA、PS、PVC等超濾膜對味精廢液進行處理,其操作條件為:操作壓力0.25MPa,操作溫度25℃,超濾濃縮倍數5~6倍,處理結果表明:透過液清澈透明,菌體去除率達98%以上。透過液經管道輸入醬油廠用來生產味精醬油;對濃縮液進行超濾可得到含蛋白質和脂肪及核酸的價值很高的代謝副產物;超濾谷氨酸發酵液,透過液清澈透明,用來提取谷氨酸可提高純度和提取率[9]。
1.6含油廢水的處理
乳化油廢水是一種常見的工業廢水,超濾法處理乳化油廢水應用已有20多年。在1979年,西德已有超過250個超濾設備被用於濃縮乳化油,所用膜組件為管式、卷式和板式,1989年膜生產單位提高為能處理乳化油廢水的系列膜設備。採用荷電中空纖維膜處理含有氫氧化鈉、磷酸鹽、碳酸鈉、硼酸鈉、亞硝酸鈉和非離子或陰離子表面活性劑的乳化油廢水時,在溫度50℃,進口壓力0.12 MPa,出口壓力0.10 MPa時,透過液通量達25~33 L/(cm2·h),透過液含油量僅十幾mg/L。對於含有氫氧化鈉、鹽等水溶液和部分表面活性劑的透過液稍加調整即可回用脫脂。濃縮液進入油-水分離器,分離出來的油品可回收形成無排放體系。目前,上海寶鋼採用Abcor公司管狀膜的大型超濾設備來處理乳化油廢水。中科院上海原子核研究所選用PSF100型超濾膜採用3塊HPM型隔板並聯成板式超濾器,在料液流速1.6 m/s,平均壓力0.3 MPa,自然升溫等運行條件下,先後進行2次連續濃縮運行,結果表明:油分截留率大於99%,COD的去除率達到95%,體積濃縮比高,超濾平均通量為30 L/(cm2·h),處理乳化油廢液效果很好[10]。
含原油廢水中含油量通常為100~1000 mg/L,超過國家排放標准(10 mg/L),故排放前必須進行除油處理。可採用中空纖維超濾膜組件和超濾設備,在操作壓力為0.10 MPa,廢水溫度40℃,膜的透水速度可達60~120 L/(cm2·h),可以把含原油100~1000 mg/L的廢水處理達到環境排放標准10 mg/L以下,也使處理後的水質達到了低滲透油田的注水標准[11]。
金屬加工過程中產生大量的含有切削油、懸浮物和洗滌劑的廢水,必須進行處理才能排放。超濾處理可把廢水分離成兩部分:濃縮液中含有油和懸浮顆粒,透過液中幾乎不含油。用超濾與微濾聯合進行處理,先用微濾把油濃縮至10%,其中微濾膜的透水能力為250 L/(cm2·h),在進行超濾處理,可回收85%的清洗劑。用超濾處理鋼廠冷壓車間的壓延油廢水時,先用80目篩網過濾後,含油廢水進入循環槽,再經60目篩網過濾後進入超濾膜,超濾濃縮液進入油-水分離器,分離出的油含油量大於90%,可進行燃燒處理,分離出的水返回循環槽進行超濾處理。超濾透過液可循環使用,超濾過程中的透水量和透過液的油分濃度都很穩定,不受供給水中油分濃度的影響。
處理石油開采產生的含油廢水,可在油田用膜分離器中進行超濾與反滲透(或納濾)的組合操作。先使分離出的水進入中空纖維超濾膜,透過液再進入反滲透膜(或納濾膜),不但去除了懸浮物,還去除了溶解鹽和溶解油,以滿足特殊水質的要求。
用超濾處理各種乳化油廢水的開發還在進行,分離效率已基本解決,而要攻克的難關是膜的污染與清洗問題[12]。
1.7 製革工業廢水
製革工業脫毛用的原料主要是Na2S和石灰,其廢水產生量約占皮革污水總量的10%,且毒性大,硫化物含量達2 000~4 000 mg/L,懸浮物和濁度值都很大,是皮革工業中污染最為嚴重的廢水。在對廢水進行處理時,用超濾法分離其中蛋白質,採用磺化聚碸類膜進行超濾,把浸灰廢液的濃度提高5~10倍,膜不會出現堵塞現象,其處理效果優於一般凈化技術。
超濾可回收40%的Na2S、20%的石灰和68%~70%的液體,回收大量的蛋白質,據估算,每噸鹽腌皮可獲得30~40 kg的角蛋白,因而具有較好的經濟效益[13]。
1.8食品工業廢水
生產大豆分離蛋白質會產生大量的高濃度有機廢水,用超濾法處理起廢水,既可回收經濟價值很高的可溶性蛋白和低聚糖,又解決了環保問題,並且與傳統的處理方法相比,運行費用低,產出效益高,回收產品質量穩定,操作簡便。
馬鈴薯生產澱粉的廢液有機物含量高,COD通常在10 000 mg/L左右,國外應用超濾技術去除馬鈴薯澱粉排放廢水中的COD並濃縮回收可溶性蛋白質,國內也用膜裝置為聚碸(PS)和聚丙烯腈(PAN)中空纖維超濾膜組件進行實驗,工藝條件為:操作壓力0.10 MPa,進料流量70 L/h,室溫,超濾前調整料液pH 3.5左右(接近蛋白質等電點,截留率高)。實驗結果表明超濾效果較好,廢水的COD值由8 175 mg/L降為3 610mg/L,COD去除率為55.8%。膜污染後用40 ℃、0.1 mol/L的NaOH溶液來清洗,恢復率在90%左右[14]。
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2. 100kd的膜包超濾的過程可以除掉蛋白核酸嗎
不可以。超濾膜包是一種親水性聚醚碸超濾膜為半透膜,不適用膠黏劑,採用湍流式結構設計,無死體積,無死角,使用方便,回收率高的合適過濾膜組件。根據查詢相關資料顯示,100kd的膜包超濾的過程不可以除掉蛋白核酸。膜並不是一個剛性的篩子,並不是標定100kD的膜包,就表示所有大於100kD的蛋白就全部被截留,小於100kD的蛋白就全部被透過。
3. 核酸提取中除去蛋白質的方法主要有哪幾種
可以用氯仿抽提之後離心,離心後分三層,下層有機層中有一些脂溶性的雜質,中間層白色絮狀沉澱是蛋白,上清液中即含有核酸。也有很多試劑盒,是可以把核酸掛在柱子上,把蛋白質等雜質離心掉,這個方法即快捷又方便。
凝膠過濾,這是很容易去除小分子雜質物質的方法。
如果蛋白樣本和核酸的分子大小差別比較大,可以考慮用超濾的方法。
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一,以大分子與小分子分離為目的 。
加入核酸酶消化三個小時。
比如加一定量的DNAase 和RNAse酶消化。
(3)核酸超濾管擴展閱讀:
核酸模板在核酸聚合酶、引物、四種單脫氧核苷酸存在條件下復制或轉錄時,如果在四管反應系統中分別按比例引入四種雙脫氧核苷酸,只要雙脫氧核苷酸摻入鏈端,該鏈就停止延長,鏈端摻入單脫氧核苷酸的片段可繼續延長。
如此每管反應體系中便合成以共同引物為5』端,以雙脫氧核苷酸為3』端的一系列長度不等的核酸片段。反應終止後,分四個泳道進行電泳。以分離長短不一的核酸片段(長度相鄰者僅差一個核苷酸),根據片段3』端的雙脫氧核苷酸,便可依次閱讀合成片段的核苷酸排列順序。
4. 去除核酸中的蛋白質的方法有哪些
想要在已經抽提的蛋白標本中去除核酸,可以考慮以下幾種方法:
凝膠過濾,這是很容易去除小分子雜質物質的方法。
如果蛋白樣本和核酸的分子大小差別比較大,可以考慮用超濾的方法。
超濾是以壓力為推動力的膜分離技術之一,以大分子與小分子分離為目的。
加入核酸酶消化三個小時。
比如加一定量的DNAase 和RNAse酶消化。
核酸用AIEX也可以除去,不過要選擇合適的pH值。
使用超聲把核酸降解。
用氯仿抽提之後離心。
5. 超濾的應用
超濾膜的最小截留分子量為500道爾頓,在生物制葯中可用來分離蛋白質、酶、核酸、多糖、多肽、抗生素、病毒等。超濾的優點是沒有相轉移,無需添加任何強烈化學物質,可以在低溫下操作,過濾速率較快,便於做無菌處理等。所有這些都能使分離操作簡化,避免了生物活性物質的活力損失和變性。
由於超濾技術有以上諸多優點,故常被用作:
(1)大分子物質的脫鹽和濃縮,以及大分子物質溶劑系統的交換平衡。
(2)大分子物質的分級分離。
(3)生化制劑或其他制劑的去熱原處理。
超濾技術已成為制葯工業、食品工業、電子工業以及環境保護諸領域中不可缺少的有力工具 。 超濾技術的關鍵是膜。膜有各種不同的類型和規格,可根據工作的需要來選用。早期的膜是各向同性的均勻膜,即常用的微孔薄膜,其孔徑通常是0.05mm 和0.025mm。近幾年來生產了一些各向異性的不對稱超濾膜,其中一種各向異性擴散膜是由一層非常薄的、具有一定孔徑的多孔皮膚層(厚約0.1mm~1.0mm),和一層相對厚得多的(約1mm)更易通滲的、作為支撐用的海綿層組成。皮膚層決定了膜的選擇性,而海綿層增加了機械強度。由於皮膚層非常薄,因此高效、通透性好、流量大,且不易被溶質阻塞而導致流速下降。常用的膜一般是由乙酸纖維或硝酸纖維或此二者的混合物製成。近來為適應制葯和食品工業上滅菌的需要,發展了非纖維型的各向膜,例如聚碸膜、聚碸醯胺膜和聚丙烯腈膜等。這種膜在pH 1~14都是穩定的,且能在90℃下正常工作。超濾膜通常是比較穩定的,若使用恰當,能連續用1~2年。暫時不用,可浸在1%甲醛溶液或0.2%NaN3中保存。超濾膜的基本性能指標主要有:水通量[cm3/(cm2?h)];截留率(以百分率%表示);化學物理穩定性(包括機械強度)等。
超濾裝置一般由若干超濾組件構成。通常可分為板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種主要類型。由於超濾法處理的液體多數是含有水溶性生物大分子、有機膠體、多糖及微生物等。這些物質極易粘附和沉積於膜表面上,造成嚴重的濃差極化和堵塞,這是超濾法最關鍵的問題,要克服濃差極化,通常可加大液體流量,加強湍流和加強攪拌。
在生物製品中應用超濾法有很高的經濟效益,例如供靜脈注射的25%人胎盤血白蛋白(即胎白)通常是用硫酸銨鹽析法、透析脫鹽、真空濃縮等工藝制備的,該工藝流程硫酸銨耗量大,能源消耗多,操作時間長,透析過程易產生污染。改用超濾工藝後,平均回收率可達97.18%;吸附損失為1.69%;透過損失為1.23%;截留率為98.77%。大幅度提高了白蛋白的產量和質量,每年可節省硫酸銨6.2噸,自來水16000噸。目前國外生產超濾膜和超濾裝置最有名的廠家是美國的Milipore公司和德國的Sartorius公司。國內的知名廠家有立升。
超濾在廢水處理中的應用
(1)還原性染料廢水處理;
(2)電泳塗漆廢水處理;
(3)含乳化油廢水處理;
(4)生活污水處理 一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。採用超濾膜以壓力差為推動力的膜過
濾方法為超濾膜過濾。超濾膜大多由醋酯纖維或與其性能類似的高分子材料製得。最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,也常用於其他分離技術難以完成的膠狀懸浮液的分離,其應用領域在不斷擴大。以壓力差為推動力的膜過濾可區分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。它們的區分是根據膜層所能截留的最小粒子尺寸或分子量大小。以膜的額定孔徑范圍作為區分標准時,則微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;逆滲透膜(RO)為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜最適於處理溶液中溶質的分離和增濃,或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。超濾膜的制膜技術,即獲得預期尺寸和窄分布微孔的技術是極其重要的。孔的控制因素較多,如根據制膜時溶液的種類和濃度、蒸發及凝聚條件等不同可得到不同孔徑及孔徑分布的超濾膜。超濾膜一般為高分子分離膜,用作超濾膜的高分子材料主要有纖維素衍生物、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺及聚碳酸酯等。超濾膜可被做成平面膜、卷式膜、管式膜或中空纖維膜等形式,廣泛用於如醫葯工業、食品工業、環境工程等。我們都知道篩子是用來篩東西的,它能將細小物體放行,而將個頭較大的截留下來。可是,您聽說過能篩分子的篩子嗎?超膜--這種超級篩子能將尺寸不等的分子篩分開來!那麼,到底什麼是超濾膜呢? 超濾膜是一種具有超級「篩分」分離功能的多孔膜。它的孔徑只有幾納米到幾十納米,也就是說只有一根頭發絲的1‰!在膜的一側施以適當壓力,就能篩出大於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2~20納米的顆粒。超濾膜的結構有對稱和非對稱之分。前者是各向同性的,沒有皮層,所有方向上的孔隙都是一樣的,屬於深層過濾;後者具有較緻密的表層和以指狀結構為主的底層,表層厚度為0.1微米或更小,並具有排列有序的微孔,底層厚度為200~250微米,屬於表層過濾。工業使用的超濾膜一般為非對稱膜。超濾膜的膜材料主要有纖維素及其衍生物、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚碸、聚丙烯腈、聚醯胺、聚碸醯胺、磺化聚碸、交鏈的聚乙烯醇、改性丙烯酸聚合物等等。
超濾廚飲用兩用機:①PP棉濾芯、②活性碳、③納米膜表超濾膜濾芯、④復合濾芯,五級過濾設備多加了一個後置活性炭,六級的多加了一個礦化濾芯就成立市場上見到的直飲水機。更多級的就加更多針對性的濾芯。 (1)增壓泵超濾膜以力差為推動力進行過濾,當原水的水壓不能滿足過濾需求時,系統需要增加泵加壓,以實現超濾膜分離作用,由於超濾膜的工作壓力較低,一般小於O·7MPa,故在系統設計時,一般選用離心泵,選擇離心泵的主要依據是揚程、流量、泵體材質,其次是泵的體積大小、外觀造型和價格等。
①揚程和流量的選擇根據超濾系統設計中所需要的進水工作壓力,跨膜壓差和通水流量,來選擇泵的揚程和流量。一般選擇水泵的揚程和流量應當等於或略大於設計供水量和工作壓力,以滿足超濾系統的正常運行。
②泵體材質的選擇根據原水水質的情況來選擇合適的泵體材質以減少投資成本,其材質不能與原水中的成分產生任何反應,也不能有溶解現象。當原水的pH值為6.5~8.5時可選用鑄鐵泵體;當原水為海水時,應選耐海水腐蝕的塑料泵體;醫葯和食品工業水處理卻一般選擇使用不銹鋼泵體。
化學清洗泵一般選擇耐化學葯劑的泵體。
(2)減壓閥 當原水水壓大於系統設計水壓時,要對原水進行減壓。一般採用可減靜壓的減壓閥來實現,減壓閥減壓的精度視超濾系統而定。另根據原水的水質選擇適合材質的減壓閥,一般可選的材質為銅、不銹鋼、鐵、塑膠。
(3)物理清洗和化學清洗系統 清洗系統主要由配葯箱、凈水箱、循環泵組成,採用氣水混合清洗的還包括空壓機,一般物理清洗分為等壓沖洗和反沖洗。等壓沖洗時是關閉產水閥,全開濃水閥,使原水以快於正常工作狀態時的流速沖刷膜表面,去除污垢。反沖洗是關閉原水閥採用循環泵,將凈水箱中的水從產水口打入膜組件。使凈水按正常過濾的反方向透過膜,沖刷掉膜表面的污染物,並使其從濃水口排出,反沖洗後,馬上進行等壓沖洗。能更有效地將被截留的污染物排出,為了加強清洗效果,順沖時,可採用氣水混合液進行沖洗。
化學清洗系統是用循環泵將配葯箱內的清洗液送入超濾系統,進行循環清洗和浸泡,靠化學葯品的作用去除膜表面的污垢,以恢復膜的產水能力,維持設計流量要求。
(4)消毒滅菌系統超濾的消毒滅菌系統所用設備和操作程序與化學清洗系統相同,僅需要將清洗液換成滅菌液即可,一般使用的滅菌劑為次氯酸鈉和過氧化氫,在選擇滅菌劑時要考慮劑膜的材質和滅菌劑濃度。例如Ps材質膜不能採用含有陰離子表面活性劑的滅菌劑,否則會對膜造成不可逆的通量損失。
(5)自動化計量、監控和儀表
①計量水流量採用流量表來計量,流量計有轉子流量計、浮子流量計、電磁流量計、掙針式流量計等。在超濾系統中大多採用玻璃浮子(轉子)流量計,主要是顯示直觀,價格低,一台超濾系統最少需要設置兩個流量計以便觀察,一個是產水流量計,一個是濃水流量計或原水進水流量計。 流量計規格的選擇是根據系統的流量大小而定,浮子流量計的選擇通常選用的量程為1.5~2倍的實際最大測量流量。
②監控系統及儀表超濾系統在運行時,必須嚴格按照設計參數進行操作,這需要系統的相關參數進行監控,其中主要的監控項目是水質、流量、壓力,可以手動操作,也可採用儀表和可編程式控制制器對系統進行自動控制。
對水質的監控可採用水質監測儀進行,對水壓的監控可採用壓力開關和壓力表進行,對流量的控制可採用電子流量計進行監測,並將監測信號反饋到PLC中,然後來控制泵,閥門及清洗系統,從而實現系統的自動化。
壓力是超濾系統的一個重要參數,故在壓力表選擇時,要注意其精度和耐用性。壓力表量程的選擇,以使用壓力能使指針處於刻度盤的1/2~2/3位置為宜,並要考慮水錘對壓力表的沖擊。
6. 什麼是超濾膜技術
超濾膜的技術:
超濾膜技術是以壓力差動力的一種半透膜,在過濾膜的技術上可以分為超濾膜過濾、微孔膜過濾和逆滲透膜過濾三類。這個是根據超濾膜所能截留的雜質或分子量的大小區分的,如果是椐據膜的孔徑大小區分的話,微孔膜(MF)的額定孔徑范圍為0.02~10μm;超濾膜(UF)為0.001~0.02μm;反滲透膜為0.0001~0.001μm。由此可知,超濾膜適於處理溶液中溶質的分離和增濃,或採用其他分離技術所難以完成的膠狀懸浮液的分離。
1.超濾膜化學穩定性高,可耐高溫、耐酸、耐鹼,因此對進水水質要求不高,通用性強;
2.超濾膜技術原理簡單,容易實現自動化運轉,節約勞動力,且操作簡便、易於維護,運行安全穩定;
3.超濾膜技術屬於物理方法,在水處理過程中並不需加任何化學葯劑,因此可有效的防止水體出現二次污染的情況;
4.超濾膜技術效率高,處理水量大,尤其是對污染較小的城市飲用水處理方面,展現出高的應用效率。
超濾膜技術是一種新型水處理技術,與傳統水處理技術相比,超濾膜技術的效率高、能耗低、處理水量大等優勢在水處理過程中很有成效,隨著技術發展日益成熟,超濾膜技術不僅在工業污水處理中得到了較為廣泛的應用,而且在城市飲用水凈化領域也體現出較為廣闊的應用前景。
7. 超濾膜是什麼東西
超濾(簡稱UF)是以壓力為推動力,利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程。 超濾是一種膜分離技術,超濾分離的對象主要為大分子物質,因此,超濾的過濾精度也常以分子的質量單位Dalton(道爾頓)來定義。其分子切割量(CWCO)一般為6000到50萬。
超濾膜為多孔性不對稱結構。超濾過濾過程是以膜兩側壓差為驅動力,以機械篩分原理為基礎的一種溶液分離過程,使用壓力通常為0.01~0.3 MPa,篩分孔徑從0.002~0.1μm,截留分子量為000~100,000 道爾頓左右。
超濾起源於1748 年,Schmidt 用棉花膠膜或璐膜分濾溶液,當施加一定壓力時,溶液(水)透過膜,而蛋白質、膠體等物質則被截留下來,其過濾精度遠遠超過濾紙,於是他提出超濾這一術語。1896 年,Martin 制出了第一張人工超濾膜。20世紀60 年代,分子量級概念的提出,是現代超濾的開始,70 年代和80 年代是高速發展期,90 年代以後開始趨於成熟,進入到21 世紀得到廣泛應用。我國對該項技術研究較晚,上世紀70 年代尚處於研究期限,80 年代末,才進入工業化生產和應用階段。近30 年來,超濾技術的發展極為迅速,不但在特殊溶液的分離方面有獨到的作用,而且在工業給水方面也用得越來越多。例如在海水淡化、純水及高純水的制備中,超濾可作為預處理設備,確保反滲透等後續設備的長期安全穩定運行。在食品飲料、礦泉水生產中,超濾也發揮了重要作用。因為超濾僅去除水中的懸浮物、膠體微粒和細菌等雜質,而保留了對人體健康有益的礦物質。
超濾膜對於細菌和大多數病菌、膠體、淤泥等具有極高的去除率。膜的公稱孔徑越小,去除率越高。超濾膜通常使用的材料都是高分子聚合物。超濾膜材質從最初的不對稱CA膜擴大到現在的PS(聚碸)、鋼襯膠S(聚醚碸)、PP(聚丙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)等。
膜組件結構有板式、卷式、管式和中空纖維四種,從分離層的位置劃分為:內壓、外壓兩種。中空纖維膜是超濾膜的最主要型式之一,呈毛細管狀,經噴絲紡制而成。其內表面或外表面為緻密層,或稱活性層,內部為多孔支撐體。緻密層上密布微孔,溶液就是以其組份能否通過這微孔來達到分離的目的。原液在中空纖維膜內孔或外側加壓流動,被過濾液體則從另一側流出。中空纖維超濾膜主要分為:內壓膜、外壓膜兩種。