1.UF(超濾)
UF能截留0.002~0.1微米之間的顆粒和雜質,UF膜允許小分子物質和溶解性固體(無機鹽)等通過,但將有效阻擋住膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物,用於表徵UF膜的切割分子量一般介於1,000~100,000之間,RO膜兩側的運行壓力一般為0.2~7bar。
2.RO(反滲透)
RO是最精密的膜法液體分離技術,它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物,但允許水分子透過,醋酸纖維素RO膜脫鹽率一般可大於95%,RO復合膜脫鹽率一般大於98%。它們廣泛用於海水及苦成水淡化,鍋爐給水、工業純水及電子級超純水制備,飲用純凈水生產,廢水處理及特種分離等過程,在離子交換前使用RO可大幅度地降低操作費用和廢水排放量。RO膜的運行壓力,當進水為苦鹹水時一般大於5bar,當進水為海水時,一般低於84bar。
一、處理細菌效果不同
由於反滲透膜的孔徑更為狹小,能夠對水中的雜質和細菌數量得到有效的控制。反滲透膜處理過的水菌落總數比超濾膜凈化後的菌落總數少許多,因此反滲透膜處理水中細菌的能力要比超濾膜性能更為優越。
二、凈化後的水使用方向不同
常情況下反滲透膜凈化後的水分為兩種,一種純水可供飲用,一種濃水可供洗滌使用。使用超濾凈水器凈化的水通常只能做洗滌用水,其水質不符合飲用水的標准。
三、化學污染物處理效果不同
反滲透膜的孔隙僅超濾膜的百分之一,因此能夠有效地去除水中的重金屬和農葯的化學污染物,不僅能夠去除其中的顆粒污染物及較大的雜質,在化學處理方面反滲透膜效果比超濾膜更為突出。
② 超濾和反滲透有什麼區別
1、使用膜清洗不同
超濾:超濾用的膜可以通過反洗來有效的清洗膜面,以保持其高流速。
反滲透:反滲透用的膜不能反洗。
2、原理不同
超濾:超濾是一種加壓膜分離技術,即在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜,而使大分子溶質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。
超濾原理也是一種膜分離過程原理,超濾利用一種壓力活性膜,在外界推動力(壓力)作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高的物質,而水和小的溶質顆粒透過膜的分離過程。
反滲透:把相同體積的稀溶液(如淡水)和濃液(如海水或鹽水)分別置於一容器的兩側,中間用半透膜阻隔,稀溶液中的溶劑將自然的穿過半透膜,向濃溶液側流動,濃溶液側的液面會比稀溶液的液面高出一定高度,形成一個壓力差,達到滲透平衡狀態,
此種壓力差即為滲透壓,滲透壓的大小決定於濃液的種類,濃度和溫度,與半透膜的性質無關。若在濃溶液側施加一個大於滲透壓的壓力時,濃溶液中的溶劑會向稀溶液流動,此種溶劑的流動方向與原來滲透的方向相反,這一過程稱為反滲透。
3、優點不同
超濾:超濾技術的優點是操作簡便,成本低廉,不需增加任何化學試劑,尤其是超濾技術的實驗條件溫和,與蒸發、冷凍乾燥相比沒有相的變化,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。
反滲透:壓力是反滲透分離過程的主動力,不經過能量密集交換的相變,能耗低;反滲透不需要大量的沉澱劑和吸附劑,運行成本低;反滲透分離工程設計和操作簡單,建設周期短;反滲透凈化效率高,環境友好。
③ 為什麼超濾膜凈水器更健康
RO膜反滲透純水機往往作為賣家的重點宣傳,因為其工藝比超濾凈水器復雜,售價和後期維護成本都遠遠高於超濾凈水器。但是,我們真的需要RO膜反滲透純水機嗎?其實RO膜反滲透純水根本不應該作為家庭飲用水的,作為工業用水才更符合其使命,但因為有利可圖商家的誤導加上大部分家庭對純水和凈水的理解不夠透徹,因此RO膜反滲透純水機現在大行其道。
RO膜反滲透純水機,廣告總是如何宣傳我們的自來水是多麼的不安全,通過TDS測試值讓你感覺純水是多麼的高大上。TDS是溶解性固體總量,包括礦物質。TDS僅能測出水中的可導電物質,原TDS在17的純水經電解水機電解後所得鹼性水的TDS值大約就在300左右,而且無法測出細菌、病毒等物質。有些品牌瓶裝的礦泉水TDS就很高,你能說它不合格?然而恰恰相反。而且純水是死水,並不是生命之水。廣告總是宣傳人體所需的礦物質,95%以上是通過食物攝取的。可是這里有個漏洞,95%並不是全部,並且剩下的5%可能食物中根本吃不來或者很少,這種危害是慢性的。
純凈水進入人體後,因為它不含各種正負離子,所以溶解性能很強,這樣不僅可以把各種有害廢物和有害微量元素溶解,並排出體外。同時,也可以溶解人體非常需要的各種必需微量元素,而被排出體外。純凈水的分子結構,經過凈水器處理後會發生重排現象,使純水分子的結構變為極度串聯和線團化。這種水分子,不易通過細胞膜,會導致身體內有益的生命相關元素向體外流失。有些敏感的人感覺越喝越渴,越渴越想喝。長期喝純凈水會感覺無力。這對正在長身體的青少年有比較突出的副作用。為此,上海市已明確規定,限制中小學生飲用純凈水。
超濾凈水器發展多年,現在基本所有品牌除了山寨產品質量幾乎沒有差別,0.01的過濾精度,加上碳吸附除味,使得超濾凈水器的過濾精度和口感達到穩定程度,各個廠家幾乎沒有什麼賣點,無非新產品可以更方便地更換濾芯,這種產品的濾芯可能不通用價格又很貴,這不僅增加了購買成本而且增加了後期維護成本。
我們買凈水器主要是過濾水質和提升口感,自來水廠的水出廠時本身就是合格的,大多是出廠之後的二次污染,尤其是高層供水系統屬於三次污染,但是重金屬超標在自來水中是罕見的,主要是雜質、顏色和口感方面的,除了不能過濾礦物質,超濾凈水器在功能上和RO膜反滲透相差無幾,然而,這恰恰是RO膜反滲透純水機作為飲用水的劣勢。
超濾凈水器應該作為普及的家庭產品,然而,由於產品沒有差異性加上沒有利潤可圖,消費者正在受到商家的誤導而越來越多地購買RO膜反滲透純水機,這是很可悲的事情
④ 超濾膜以什麼為截流指標
超濾膜的3項標准中,關於截留性能的測試,都採用標准HY/T050—1999的方法。在該標版准中,權規定用於超濾膜截留性能的測量的基準物質為以下幾種:聚乙二醇(分子質量為6000、10000、20000u);細胞色素C(分子質量為13000u);卵清蛋白(分子質量為45000u);牛血清蛋白(分子質量為67000u)。
詳細可見:網頁鏈接
⑤ 超濾膜凈水器有什麼作用
超濾膜,是一種孔徑規格一致,額定孔徑范圍為0.001-0.02微米的微孔過濾膜。在膜的一側施以適當壓力,就能篩出小於孔徑的溶質分子,以分離分子量大於500道爾頓、粒徑大於2~20納米的顆粒.
一支超濾膜由成百到上千根細小的中空纖維絲組成,一般將中空纖維膜內徑在0.6-6mm之間的超濾膜稱為毛細管式超濾膜,毛細管式超濾膜因內徑較大,不易被大顆粒物質堵塞。
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。
國內超濾膜主要是PVC膜和PAN膜,尤其出名的是海南立升的PVDF和PVC合金膜,PAN膜大多倚靠進口
PAN膜:
● 具有優良的化學穩定性,有耐酸、耐鹼以及耐水解的性能,能廣泛應用於各種領域;
● 膜絲具有很好的強度和柔韌性;
● 經過親水改性,產水量大,並具備很強的抗污染性。
● 膜絲配方材料少,工藝容易控制,不會出現象PVC原料配方材料多而導致膜本身的異味問題。
PVDF膜:
● 耐紫外線,有優良的耐污染和化學侵蝕性能;
● 耐熱溫度可以達到140℃,可採用超高溫的蒸汽和環氧乙烷殺菌消毒;
● 能在較寬的PH(1-13)范圍內使用,可以在強酸和強鹼和各種有機溶劑條件下使用。
按進水方式的不同,超濾膜又分為內壓式和外壓式兩種:
1、內壓式:
即原液先進入中空絲內部,經壓力差驅動,沿徑向由內向外滲透過中空纖維成為透過液,濃縮液則留在中空絲的內部,由另一端流出 ,市面上的不銹鋼類型的,基本都是這種模式,缺點,不易沖洗干凈.優點,結構簡單,易生產易更換,生產和使用成本較低
2、外壓式:
中空纖維超濾膜則是原液經壓力差沿徑向由外向內滲透過中空纖維成為透過液,而截留的物質則匯集在中空絲的外部,世保康屬於這種類型,易沖洗,缺點是對工藝要求高,膜的品質也有要求.所以生產的廢品率高.導致產品生產成本增高.
下面是店家自己的看法:
目前國內超濾凈水器主要分兩種類型,一個是以立升為代表的不銹鋼罐體的設備,一個是以安吉爾為代表的,四級或者五級的組合式超濾凈水.
下面就把兩種類型的特點介紹一下
不銹鋼體的產品給人看上去檔次不錯,因為其安裝簡單,單純的過濾效果不錯,為大多數消費者所接受,但存在的問題也是比較多的.
1:不銹鋼體的超濾凈水器的主要成本不是膜,是外殼不銹鋼體,一般象立升這類品牌,外殼和內芯成本比例關系是3:1.大牌廠家的不銹鋼材料是進口的,這個在成本上就會體現出來,如果選擇國產的不銹鋼材料,就可能會是2:1或者1:1.
可能有朋友會問,那到底進口和國產的用起來有什麼區別嗎.
09年中央電視台曾經報道過,有些不銹鋼類型的凈水設備,因為選擇的材料不好,導致金屬材料在水裡緩慢釋放重金屬.使出水重金屬超標准很多.危害人體健康.
所以店家提醒,如果選擇不銹鋼外殼類型的,要注意選擇大牌有質量保證的產品,以免凈水效果沒達到反而污染水質,就得不償失了.
2:不銹鋼超濾設備的另一個缺點是異味,一般這類超濾產品,結構比較單一,主芯可能就是一個中空膜芯,也有增加一個芯,裡面用活性碳和KDF以及其它添加劑的,但實際效果並不明顯.
因為中空膜是高分子有機物,而有機物會被細菌分解,發出異味.現在大多數低檔的產品,還是用的PVC膜,除了易被分解之外,該膜本身的味道在水溫超過30度後會釋放出來,所以很多超濾產品過濾後口感並不好,用PVDF和PAN膜的產品本身味道要小些,但也逃脫不掉時間長被細菌分解的結局.所以,當膜上某個地方被細菌分解掉後,這塊部位實際也就沒有過濾效果了.
3:因為超濾膜的過濾只是單純的物理過濾,對水裡的重金屬,有害化合物,異味等,沒有效果
所以這類超濾凈水器是不屬於直飲的
上海世博會上,立升搞的直飲水台,是大型顆粒碳+不銹鋼體超濾+強紫外線殺菌的組合式的,這類在商用是可實現的,但家用的空間上是不可能的,成本也高了許多
多級式組合超濾凈水器
這類產品近幾年在國內品牌出現的比較多,代表性的品牌有:
傳統多級組合的:安吉爾,沁園
韓式快接式組合:水魔方,九陽(海狼星)
超濾概念型的盒式組合:一般箱體壁掛的超濾產品都屬於這類(只是宣傳上不稱自己為超濾)
這類產品的結構組成主要是:PP棉,粗顆粒活性碳,細顆粒活性碳,中空膜,(五級的話,後面會多級活性碳芯)
快接式的一般是:PP,前置活性碳,中空膜,後置碳.
產品的優點:多級分層過濾,能延長超濾膜的使用壽命,使用活性碳芯,有效避免超濾膜對水裡的重金屬,有害化合物,異味等的過濾不足.
缺點:傳統式的,要經常更換每一級的芯,如果前置瓶質量不好,多次開合容易漏水
快接式的,更換到很簡單,但是單級芯材料少,更換頻率就高些,導致使用成本偏高
超濾中空膜是膜殼式安裝,要經常拿出來沖洗
超濾凈水器的通用缺點:
單純的膜過濾達不到直飲標准,需要添加其它如KDF,活性碳等
對北方地區重水垢水質沒有去垢效果,使用起來壽命很短
後置活性碳,也因為工藝上,碳不能完全除菌,所以出水細菌會多些
組合式的,更換頻率高,動手能力差的客戶無法自己解決問題,快接式方便但成本偏高.
解決方法:
盡量把超濾作為前置過濾,後面用帶膜的活性碳芯,如阿誇莎娜,3M,康麗根等等.直飲選擇合格的產品很重要
超濾產品要保證排污沖洗,以保證其使用壽命.
如果不得以選擇後置碳,盡量選擇載銀的,並且更換的勤一些.
⑥ 反滲透與超濾的區別
君浩環保解答:
反滲透是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術。
超濾膜是一回種加zd壓膜分離技術,即答在一定的壓力下,使小分子溶質和溶劑穿過一定孔徑的特製的薄膜,而使大分子溶版質不能透過,留在膜的一邊,從而使大分子物質得到了部分的純化。
簡單的說:
反滲透:脫鹽效果好,一般用於深度水處理,製作純水,高純水系統。
超濾處理:過濾水質作用,脫鹽能力差,可用於製作礦泉水等。
⑦ 超濾膜可以濾掉銅綠假單胞菌嗎
論過濾精度來說,超濾膜的精度沒有納濾膜和反滲透膜的精度高。
超濾能容截留0.002~0.1微米之間的顆粒和雜質,超濾膜允許大分子物質和溶解性固體(無機鹽)等通過,但將有效阻擋住懸浮物、膠體、蛋白質、細菌和大分子有機物,用於表徵超濾膜的切割分子量一般介於1,000~500,000之間,超濾膜兩側的運行壓差一般為0.3-5bar。
反滲透是最精密的膜法液體分離技術,它能阻擋所有溶解性鹽及分子量大於100的有機物,但允許水分子透過,醋酸纖維素反滲透膜脫鹽率一般可大於95%,反滲透復合膜脫鹽率一般大於98%。它們廣泛用於海水及苦鹹水淡化,鍋爐給水、工業純水及電子級超純水制備,飲用純凈水生產,廢水處理及特種分離等過程,在離子交換前使用反滲透可大幅度地降低操作費用和廢水排放量。
詳情可見官網:網頁鏈接
⑧ 透析,微濾,超濾,納濾,反滲透,電滲析,滲透氣化等膜分離技術各自的特點
1.透析(dialysis)是通過小分來子經過半源透膜擴散到水(或緩沖液)的原理;
2.微濾適用於細胞、細菌和微粒子的分離,在生物分離中,廣泛用於菌體的分離和濃縮,目標物質的大小范圍為0.01-10 μm,一般用於預處理;
3.超濾技術的優點是沒有相的轉變,無需添加任何強烈的化學物質,可以在低溫下操作,過濾速度較快,便於無菌處理等,一般用於預處理;
4.納濾 特點是能截留小分子的有機物並可同時透析出鹽,集濃縮與透析於一體;
操作壓力低,因為無機鹽能通過納米濾膜而透析,使得納米過濾的滲透壓遠比反滲透為低,所以納米過濾所需的外加壓力比反滲透低得多;
5.反滲透法具有設備構型緊湊,佔地面積小、單位體積產水量及能量消耗少等優點;
6.電滲析的特點時可以同時對電解質水溶液起淡化、濃縮、分離、提純作用、可以用於蔗糖等非電解質的提純,以除去其中的電解質、在原理上,電滲析器是一個帶有隔膜的電解池,可以利用電極上的氧化還原效率高;
7.滲透氣化對共沸物系和近沸物系等難分物系的分離, 顯示特有的優越性。
⑨ 超濾膜凈水器好還是反滲透凈水器好
區別一:RO反滲透凈水效果更好
實際上,超濾和反滲透凈水器的結構是相似的。它們在上半部都上配備了PP棉、活性炭和其他粗濾元件,最後的差別是在超濾膜、反滲透的過濾能力。超濾式凈水器的過濾精度約為0.01-0.1微米,反滲透膜的過濾精度可達0.0001微米,這就好比孔徑大小的篩子做對比,明顯孔距更小的篩子過濾精度更高。
在過濾效果方面,超濾凈水器可去除水中的鐵銹、沉澱物、細菌、病毒、殘余氯、異色氣味,而反滲透凈水器可進一步濾除重金屬物質(如:汞、鉛、銅、鋅、無機砷),但人體所需的鈣和鎂離子也隨廢水一起排出。所以 RO反滲透凈水器的輸出幾乎是純凈水。但是現在RO膜後端可增加弱鹼濾芯,可向水中添加有益人體健康的微量元素,從而解決了這個問題。
區別二:RO反滲透凈水器需要用電
反滲透凈水器通過增加滲透壓來實現純水逆著自然滲透方向的反向運動。它需要高水壓才能「推動」,因為中國自來水水壓較小,所以RO反滲透凈水器要用增壓泵正常工作,因此許多反滲透凈水器需要連接到主電源使用。但是不用擔心,增壓泵只在凈水器工作時工作,功率也較低。
超濾凈水器是物理類型的過濾。超濾凈水器可以在水壓達到標準的區域內通常無壓力地過濾凈化水。此外,一些超濾凈水器採用單濾芯過濾濾器,其在空間佔用和安裝條件方面較低。
區別三:超濾凈水器的出水流量較大
如果沒有加壓,RO反滲透凈水器甚至不會為您生產純凈水,其精細的過濾結構將大大降低水流量。RO膜過水量越大,產水值也越高。例如,一般500G 的RO機出水量是1.3升/每分鍾。而超濾不需要擔心流動問題。它們的水輸出一般為1.5升/每分鍾。如果用水量大,水流量應該是樂觀的。
區別四:RO反滲透凈水器有廢水率
因為RO膜的外表一些殘留物質(如碳酸鈣、硫酸鈣、硅)就會在反滲透膜表面沉積下來,為了防止RO膜堵塞,就需要用水不斷沖洗RO膜。因此你想獲得純凈的健康水,你必須犧牲一定比例的廢水。通常,超濾凈水器的廢水很少,但要記得定期更換凈水器濾芯。
相反,反滲透凈水器為了確保反滲透膜的壽命,增加廢水比可以防止反滲透膜的結垢。通常,反滲透凈水器的廢水率從最早的5:1增長到2:1或甚至1:1,隨著科學技術的不斷發展,廢水率將越來越低。同時,被稱為「廢水」的水也很乾凈,它的純度高於原水,但低於純水,可以用來洗衣服、拖地或沖廁所。
區別五:兩種凈水器的不同適用范圍
如果您的家在惡劣的環境、水污染嚴重,請務必選擇RO反滲透凈水器(凈水器)。凈化效果非常好,非常徹底,其過濾精度非常高,只允許水分子通過,可以有效去除水中的鐵銹、沉積物、大分子有機物、重金屬、細菌、病毒等,出水是純凈水。然而,由於RO凈水器需要使用電力並使用更多的水,因此成本會更高一些。
如果水質不是太差,食品級超濾凈水器就行了。超濾凈水器可去除水中的鐵銹、沉積物、大分子有機物、細菌、病毒等,純物理過濾、無電,只需要自來水壓足夠即可。
無論是RO反滲透凈水器還是超濾凈水器,它們都有優點和缺點。現在水資源受到污染的時代,安全才是我們首選需要考慮的問題。當然,如果您想購買適合自己的凈水器,最重要的是根據您所在地的水質獲得正確的凈水效果。
⑩ 為什麼採用微錯流方式工作的超濾膜可以一定程度降低膜污染
1、概述
通常所說的膜污染是指在MBR運行過程中,細胞混合液中的微生物菌群及其代謝產物、固體顆粒、膠體粒子、溶解性大分子等由於與膜存在物理化學作用、機械作用而引起在膜表面或膜內孔吸附、沉積造成膜孔徑變小或堵塞,使膜產生透過流量和分離特性的不可逆變化的現象[1]。
膜污染根據污染物與膜的作用性質和來源可分為物理污染、化學污染、微生物污染三種。物理污染指原水中的大顆粒無機物(如常見的碳酸鈣和硫酸鈣,還有硫酸鋇、鍶及硅酸等結垢性物質)和部分難降解的大分子有機物、未溶解的蛋白顆粒等在膜表面沉積而形成濾餅的可逆性膜污染;化學污染指細菌胞外聚合物EPS、溶解性有機物及蛋白、多糖類粘性物溶解形成的微細膠體等物質在膜表面與膜發生了不可逆的相互作用而形成的無法消除的膜孔變小和堵塞;微生物污染是由微生物及其代謝產物組成的粘泥(腐殖質、聚糖脂、微生物代謝產物)分層附著於膜表面,易造成膜不可逆阻塞的污染[3]。
從形態上對膜污染進行分類,使我們能更好地理解膜污染形成的空間層次。通常,膜污染從形成的形態上分為膜面凝膠層、污泥層和膜孔堵塞三種污染類型。膜面凝膠層污染(即濾餅),主要是水透過後被載留下來的部分活性污泥、膠體物質和部分濃縮的溶解性有機物,在過濾壓差和透過水流的作用下,堆積在膜表面而形成的可逆性膜面污染。這類污染在閉端膜過濾中佔有很大的比重(約80%~90%),且發展迅速,是膜污染水力控制的主要對象。污泥層污染是由膜表面滋生的大量的微生物及其代謝產物組成的粘泥(粘性多糖類、多肽類和蛋白質分子等),在過濾膜表面形成的一層生物膜而造成膜通量減小的污染。膜孔堵塞污染主要是溶解性大分子有機物質(多為低分子量的肽類),如溶解性微生物產物(SMP)和胞外聚合物(EPS)透過凝膠層,被膜孔內表面吸附或結晶,從而堵塞孔道,使膜通量減少的一種不可逆污染,此類污染一般發展較為緩慢。一般來說,膜污染是由上述三種形態共同構成的,膜表面污泥層的沉積,凝膠層的增厚和膜內表面微生物的滋生是膜污染的主要原因,其中污泥沉積是膜污染的主要構成部分,而污泥顆料在膜表面沉積與否,與膜面液體錯流流速、膜通量和污泥濃度等MBR運行條件密切相關。
2、膜污染的影響因素
盡管目前在膜污染機制方面還沒有達成共識,但對不同的具體環境下膜污染影響因素可歸納為以下3個方面:微生物特性、運行條件與膜自身的結構性質,如圖1-3所示,這些都會直接影響膜污染。
圖1-3 膜污染影響因素
Fig.1-3 Influencing factor of membrane fouling
2.1微生物特性
生物反應器中污泥質量濃度(MLSS)對膜通量有顯著影響。Fane等[2]早在1981年就報道膜污染與MLSS呈線性增長的關系,而後Shmizu等[23]研究發現,通量的下降同MLSS 的增加呈對數關系的。另一些研究者卻認為污泥質量濃度本身並不影響過濾特性,真正的影響因素是污泥的特性、顆粒大小、表面電荷等[1]。
新近的研究發現微生物代謝產物包括胞外聚合物(EPS)和溶解性微生物產物(SMP)對膜污染有重要影響。EPS和SMP主要是微生物細胞分泌的黏性物質,成分復雜,包括多糖、蛋白質、脂類、核酸等高分子物質。一些學者認為EPS質量濃度與膜污染呈線性關系的,EPS減少40%,濾餅的流體阻力也相應地減少40%。WontaeLee等發現膜污染與蛋白質比例呈正比,同時蛋白質的表面特性能影響微生物絮體的表面特性[4]。近年來,以SMP為主要成分的溶解性物質對膜污染的影響越來越引起人們的重視。分置式膜-生物反應器中,循環泵產生的剪切力對污泥絮體有較強的破壞作用,致使污泥絮體釋放出大量的SMP等溶解性物質,從而增加了膜污染,形成了很大的膜過濾阻力。Wisniewski C等用微濾膜過濾城市污水處理廠的污泥,考察不同膜面流速下污泥粒徑分布和溶解性物質對膜污染的影響時,得出了溶解性物質引起的膜污染幾乎構成了50%的膜過濾阻力[5]。
2.2運行條件
在一體式MBR中,曝氣有兩個作用:一是提供微生物所需的氧氣,二是產生錯流速率,減少膜面污泥層的形成。Hong S.P觀察到在較高曝氣量下產生的剪切力會加快污染物脫離膜的運動速度,並指出有臨界曝氣量存在。當超過它時,通量增加就不明顯,而且太大的曝氣量會提供過量的溶解氧,不利於反硝化作用[6]。Ueda等報道降低曝氣量可能會增加膜過濾壓差(TMP)作用,在短期運行中,降低曝氣量可能會使初始通量恢復,但長期運行時,較低曝氣量會導致混合液污染物質在膜面上的快速累積[7]。水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)都不是直接引起膜污染的因素,只是二者的變化會引起反應器內污泥特性的改變,從而間接的對膜污染產生影響。
間歇出水可以有效地減少污染物在膜表面的沉積,在反應器的空曝氣階段,由於對料液的抽吸作用消失,膜表面的污染物質向主體料液中的反向運動佔主導因素,氣液兩相流可以將已經沉積在膜表面的污染物質剪切下來,從很大程度上改善膜污染狀況。空曝氣時間越長,緩解膜污染的效果越好,但這樣會引起膜利用率的下降和運行費用的升高,因此必須根據具體的情況綜合考慮經濟性的因素確定最佳的出水和空曝氣的時間比。
2.3膜的結構和性質
膜的性質包括膜的材質、孔徑大小、孔隙率、粗糙度、疏水性等,這些都會直接影響膜污染。膜孔徑對膜污染的影響與進水的顆粒大小有關,目前大多數的MBR工藝採用011~014μm的膜孔徑,完全截留以微生物絮體為主的活性污泥。Shimizu等研究了膜生物反應器中膜孔分布在0.01~1.6μm 的一系列膜的過濾性能,結果表明孔徑分布在 0.05~0.2μm的膜具有最大的通量[8]。常採用的膜材料有陶瓷和聚合物,陶瓷膜機械性能好,壽命長,由於製造成本較高,工程中使用較多的是聚合物膜。Choo等研究結果表明在同樣運行條件下,聚偏氟乙烯膜的污染趨勢明顯小於聚碸膜、纖維素膜,而且膜孔徑在0.1μm附近時混合液對膜的污染趨勢最小[9]。膜材料的憎水性對膜污染有很重要的影響,ChangI S等比較了憎水性超濾膜和親水性超濾膜,得出憎水性超濾膜膜面更容易吸附溶解性物質,表現出更大的污染趨勢[10]。
Shoji等研究表明,膜表面粗糙度的增加使膜表面吸附污染物的可能性增加,但同時也增加了膜表面的擾動程度,阻礙了污染物在膜表面的沉積。因此,粗糙度對膜通量的影響是兩方面因素綜合作用的結果,可通過在膜表面形成動態膜來減小膜表面粗糙度,從而改善膜污染。
3、膜污染的控制方法
根據上文所提到的膜污染影響因素,目前國內外膜污染控制方法的研究主要從以下幾個方面入手:
3.1 改善混合液特性
一方面,可以在工藝中增加相應的預處理組件,如預過濾去除膠體、固體懸浮物及鐵銹等或改變溶液pH值等,以除去一些能與膜相互作用的溶質。另一方面,改善影響膜污染的污泥特性參數MLSS的可濾性和控制MLSS的濃度。改善MLSS的可濾性可以在混合液中投加絮凝劑如PAC,不僅可使混合液內的COD迅速降低,減輕膜的負擔;還有助於污泥絮體相互聚集而形成體積更大、強度更高、黏性更小的污泥絮體,從而有效的減小EPS含量,提高混合液的可濾性、改善泥水分離性能、減緩濾餅層的形成。羅虹、顧平等[11]在投加粉末活性炭對膜阻力的影響研究中表明粉末活性炭具有改善混合液的性質和膜表面泥餅層結構的作用,投加粉末活性炭是提高和維持膜通量的有效途徑,並且可以降低運行費用。趙英、於丹丹等[12]在PAC投加量對MBR混合液性質及膜污染的影響中1g/L的PAC投加量足以改善混合液性質和減緩膜污染速率,投加量2g/L時反而回引起不可逆污染,加劇膜污染。目前有關活性炭粒徑大小對膜污染的影響的報道比較少,有待進一步研究。
較高的污泥濃度可提高生物反應器的容積負荷,但混合液中過多的固體物質和溶解性代謝產物(SMP)容易在膜表面沉積,導致過濾阻力增加和膜通透量降低。相反,當污泥濃度太低時,微生物對SMP的吸附和降解能力減弱,使得混合液中的SMP濃度增加,從而容易被膜表面吸附形成凝膠層,導致過濾阻力增加,膜通量下降。張軍[13]等研究表明,復合型MBR能維持較低的懸浮生物量濃度且保證高生物總量,從而有效地減緩膜過濾阻力的上升和膜堵塞.
生物強化技術(Bioaugmentation)又稱生物增強技術,是通過向廢水處理系統中投加篩選的優勢菌種和基因重組合成的高效菌種,以強化原處理系統中生物反應的能力,達到對某一種和某一類有害物質的去除或某方面性能的優化目的,龐金釗等[14]在用MBR處理洗車廢水過程中發現難降解有機物在反應器內累積,混合液的COD比進水COD高幾倍,投加優勢菌種來實現對難降解物的去除,能夠有效減輕膜截留形成的膜污染。生物強化技術不僅可以促進對目標物的降解而且某些特定菌的投加還能抑制絲狀菌膨脹,降低污泥產量和污泥黏度。投加EPS黏性小的優勢菌,可以減緩膜污染。
3.2 優化膜生物反應器的運行條件
控制合理的曝氣強度和抽吸時間可以有效地減少顆粒物質在膜面的沉積,減緩膜污染。膜面沉積層的去除效率可以通過提高空氣流率或曝氣強度來提高,而空氣流率對沉積層的去除效率又受到流速標准差的影響,亦即空氣流的紊流程度的影響[15]。通常曝氣強度越大,膜面流速越高,但N.Devereux[16]等發現,膜面流速的增加使得膜表面污泥層變薄,有可能造成不可逆污染,因此控制合理的曝氣強度可以有效的減緩膜污染。如果膜面沉積較嚴重,應該停止出水進行空曝,空曝是去除膜面沉積層的有效方法之一。除了控制合理的曝氣強度外還包括錯流過濾、定期的反沖或反吹和控制混合液的溫度等措施。Magra和Itoh的實驗結果表明,溫度的變化會引起污水粘度的變化,溫度升高1℃可以使膜的通水量增加2%,但升高溫度會直接影響膜本身的壽命,同時對微生物的生長也產生影響,因此如果情況允許,膜生物反應器應盡量在常溫下運行[6]。
3.3 膜材料的選擇
膜的親疏水性、荷電性會影響到膜與溶質間的相互作用大小,通常應選用孔徑適合,孔隙率高,帶有負電,親水性的膜,自然憎水性的膜要進行膜面改性。膜面改性是在膜表面引入親水基團,或用復合膜手段復合一層親水性分離層,或用陰極噴鍍法在膜表面鍍一層碳[17]。J.Pieracci等研究表明,改性後的膜可以增加 25%的膜通量,減少 49%的生物污染[18]。目前,膜面改性和形成動態膜的防治技術應值得注意。
3.4 膜的清洗
盡管採用合理的設計、操作等措施減緩膜污染,但長期使用後膜表面還可能產生沉積和結垢,使膜孔堵塞,膜出水量下降,因此對污染膜進行定期的清洗是必要的。常用的方法有物理清洗、化學清洗、超聲波清洗以及上述方法的綜合技術。物理清洗的方法主要有空曝氣、高流速水沖洗、海綿球機械擦洗、反沖洗、反向脈沖和電泳等。化學清洗主要是酸洗和鹼洗,酸類清洗劑(常用濃硫酸和鹽酸等)可以溶解並去除礦物質和鹽類,而鹼洗(常用次氯酸鈉和氫氧化鈉等)可以有效地去除蛋白質等有機污染物及膜內微生物,一般兩者結合使用效果更好。超聲波能夠在清洗溶液中形成極大的擾動,並伴有強大的沖擊波和微射流,能與污染膜充分接觸和作用,較常規的物理清洗方法更好,能夠使膜通量恢復54%[19],與超聲波結合的化學清洗效果一般要優於常規化學清洗。採用曝氣清洗、超聲波清洗、NaClO鹼洗、HCl酸洗可有效地使污染膜的通量恢復。黃霞等[20]對污染膜進行物理和化學清洗試驗表明,常規物理清洗可使濾餅層大部分脫落,但對膜過濾性能的恢復效果較差,鹼洗對膜過濾性能的恢復作用顯著,這表明有機污染對膜阻力的貢獻最大。
3.5 其他
在膜過濾設計中,還應注意減少設備結構中的水流死角,以防止滯留物在此變質,擴大膜污染。為防止污泥在中空纖維絲間淤積,中空纖維膜應製成平板狀(而不是成束設計),然後組裝成矩形,且底部曝氣(兼有氣水劇烈沖刷膜表面的作用),這些都可有效地防止膜污染,延長膜的清洗周期[6]。如果膜長期停止使用(5d以上),在保養時需用0.5%甲醛溶液浸泡,膜的保養原則是保持膜的濕潤並針對膜的種類採取不同的方法,如聚碸中空纖維膜須在濕態下保存,並以防腐劑浸泡。
在水資源日益短缺的今天,膜生物反應器作為一種新型的廢水處理技術,特別是在污水資源化的進程中,倍受國內外的普遍關注。但是膜污染仍然是影響膜生物反應器大范圍推廣的主要障礙之一,因此研究膜污染,研發抗污染的膜生物反應器是目前急需的。相信隨著膜污染機理及防治方面研究的不斷深入,膜質量的提高,膜污染控制方法的不斷完善,膜生物反應器將會更好地應用和推廣。
目前,有關投加粉末活性炭控制膜污染的研究和報道較多,但投加顆粒活性炭以及活性炭的投加量的文獻很少,本課題重點研究活性炭粒徑大小及投加量對減緩膜污染的影響,具有很強的實用意義,對控制膜污染、促進膜生物反應器的實際應用起到較重要的作用。