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超濾膜分離的基本原理范文1
【關鍵詞】環境工程；水處理；超濾膜技術；應用
中圖分類號： P642 文獻標識碼： A
引言
超濾膜技術是通過凈化、分離或者濃縮的膜來將溶液進行分離的技術，并且超濾膜技術主要是介于微濾和納濾之間的。超濾膜不僅是懸浮顆粒以及膠體物質的有效屏障，而且能夠實現對“兩蟲、藻類、細菌、病毒以及水生生物”的去除，最終能夠真正實現溶液的精華、分離以及濃縮的工作。與傳統的工藝相比較，在水處理這一方面，超濾膜技術具有低耗能、低操作壓力、高分離效率、大通量以及可回收有用物質的優點，所以超濾膜技術能夠廣泛應用于飲用水凈化、生活污水的回收以及海水淡化等水處理中。
1 超濾膜技術的基本原理以及特點
1.1 超濾膜技術的基本原理
超濾主要是在壓力的作用下，溶劑與部分的低分子量溶質穿過膜上微孔從而可以到達膜的另一側，截留高分子溶質以及其他乳化膠的原理主要是篩分作用，并且有時候在膜的表面的化學特性也起著一定的截留作用。在進行超濾分離的時候，通過對料液施加壓力，高分子物質以及膠體物質由于膜表面以及微孔的一次吸附，并且通過膜表面的機械篩分作用等方式被超濾膜阻止，然而水、無機鹽以及低分子物質透過膜。
1.2 超濾膜技術的特點
超濾膜技術具有以下的特點如下：第一，在去除雜質這一方面效率比較高，并且與傳統的方法相比較，產水水質比較好；第二，能夠徹底消除或者減少化學藥劑的使用，并且能夠避免沒有必要的二次污染；第三，超濾膜技術系統易于自動化，并且可靠性比較高；第四，化學穩定性較好，并且又耐酸、耐堿以及耐水解的性能，從而能夠廣泛應用于各種領域中；第五，由于耐熱溫度可以達到140度，并且通過采用超高溫的蒸汽以及環氧乙烷來進行殺菌消毒，并且使得超濾膜技術能夠在較寬的PH范圍內使用，也可以在強酸、強堿以及各種有機溶劑條件下使用；第六，高過度精濾，能夠將水中的99.99%的膠體、細菌以及懸浮物等有害物質去除掉；第七，在處理工業廢水過程中，由于一般技術不能夠達標，因此要采用超濾膜技術來進行廢水處理，確保工業廢水的再利用。
2 超濾膜技術在水處理中的具體應用
2.1 凈化飲用水
近幾年，隨著我國水污染問題的不斷出現，這就使得我國出現了新的水質問題，然而在凈化飲用水中應用超濾膜技術的時候，可以將水中的水蚤、藻類、原生動物以及細菌等去除掉，并且能夠很好的處理水中的致病微生物、濁度、天然有機物以及微量有機污染物，最終能夠使得水質滿足人們的日常需要。
2.2 處理造紙廢水
超濾膜技術主要應用在造紙廢水中，在一般情況下，造紙廢水膜分離技術主要包括：對副產品的回收，從而能夠發展對木素產品的綜合利用；能夠去除漂白廢水中的有毒物質等。
2.3 處理含油廢水
含油廢水主要存在以下幾種狀態：浮油、分散油以及乳化油。浮油以及分散油比較容易處理，然而在乳化油中含有表面活性劑，并且在水中會出現微米級大小的離子，然而通過采用超濾膜技術，能夠通過膜將水和低分子的有機物中COD以及BOD去除掉，最終能夠實現油水的分離。
2.4 回用城市污水
城市污水是一種重要的水資源，隨著我國水污染問題的越來越嚴重，這就使得超濾膜技術廣泛應用在城市污水回用，從而使得超濾膜技術開始引起了人們的關注。
2.5 海水淡化
在經過了半個世紀的發展，海水淡化技術趨于成熟，近幾年，隨著膜技術的不斷發展，這就使得膜技術開始廣泛應用于海水淡化。然而在這一過程中，由于膜污染出現了問題，從而在處理海水方面中反滲透系統面臨了一些困難，通過使用超濾膜技術，能夠很好的控制海水水質，并且反滲透系統能夠將入水的質量得到提高。
3 超濾膜技術在水處理中的問題
超濾膜技術在水處理中的問題主要表現在以下幾個方面：第一，膜污染的問題嚴重影響了超濾膜的應用。超濾膜的污染主要包括：吸附污染、沉淀污染以及生物污染。在控制超濾膜污染中通常采取合理選用膜組件、進行膜面的預處理等方法。所以，為了能夠延緩膜污染，就要不斷提高超濾膜系統的處理能力，從而使得運行費用降低。第二，不管是壓入式超濾膜還是浸入式的超濾膜都需要通過壓力進行驅動。第三，缺乏成熟的膜技術以及其他技術聯用的水處理方法，從而在一定程度上制約了膜技術的發展。第四，超濾膜技術在小規模農村飲用水的處理過程中，由于缺乏相關理論的支持，從而使得超濾膜技術在農村沒有得到廣泛的推廣。
結語
隨著社會經濟的不斷發展以及人民生活水平的不斷提高，從而使得供水行業面臨著巨大的挑戰。供水行業所面臨的挑戰如下：第一，生產以及生活排放的污染物較多，水中污染物中的有機污染物比較多。第二，城市居民不斷提高生活飲用水水質標準，并且對飲水中的污染物限值做出了嚴格的規定。為了能夠使得自來水符合居民的相關標準，這就要采用超濾膜技術來凈化自來水，從而能夠減少水中的懸浮顆粒以及膠體等物質，最終使得自來水能夠符合相關的規定。
參考文獻
[1]張安輝,游海平.超濾膜技術在水處理領域中的應用及前景[J].化工進展,2010(S2):23-24.
超濾膜分離的基本原理范文2
【關鍵詞】水處理 膜技術 反滲透 超濾
最新資料顯示，到目前，世界上約有100個國家缺水，26個國家嚴重缺水，40%的人口遭受缺水之苦，每年約有2500萬人因水污染而死亡，有10億人喝不到干凈的飲用水。我國人均水資源占有量，僅相當于世界人均水資源占有量的四分之一，在全國600多個城市中，有400多個城市供水不足。隨著社會的發展，工業用水日益增加，廢水排放量增長速度極快，水體污染問題日益突出。為了保證生活、生產用水，國家越來越重視水資源的保護和高效利用，采取高投入、嚴標準，促進水處理行業的全面發展。膜技術被稱為是21世紀的水處理技術，是近幾十年來發展最迅速，應用前景最廣的技術。與傳統水處理技術相比，膜技術具有節能、投資少、操作簡便、處理效率高等優點 ，膜技術的應用給人類帶來了巨大的環境和經濟效益。
1 膜技術的發展
1748年法國阿貝.諾倫特首次揭示了膜分離技術現象；1863年杜布福特制成第一個膜滲析器，開始膜分離技術新紀元；1950年朱達制成具有實用價值的離子交換膜；1953年美國里德教授在OWS開始反滲透的研究；1961年美國Hevens公司首先推出管式膜組件制造法；1964年美國通用原子公司研制出螺旋式反滲透組件；1967年美國杜邦公司研究出尼龍-66中孔纖維膜組件； 1970年E.卡斯勃爾研制成含流動載體的液膜，使膜技術提高到創新水平；90年代出現了納濾。
在我國，1965年開始反滲透的研究，1975年開始超濾研究，與國際基本同步，成為僅次于歐美、日本的膜技術大國，在反滲透、超濾、微濾、納濾、電滲析等領域都進行了成功的研究并已形成市場化工業體系。由于水源日益匱乏、污染嚴重，膜分離技術受到世界各技術先進國家的高度重視。近30年來，美國、加拿大、日本和歐洲等國家，一直把膜技術定位為高新技術，投入大量資金和人力，促進膜技術迅速發展，使用范圍日益擴大。極大帶動給水處理、純水生產、海水淡化、苦咸水淡化、污水處理等水處理行業的變革。
2 膜分離技術的基本原理和特點
2.1 膜分離技術的基本原理
由于分離膜具有選擇透過特性，所以它可使混合物質有的通過、有的留下。但不同的膜分離過程使物質留下、通過的原理有的類似，有的完全不一樣。總的說來， 分離膜之所以能使混在一起的物質分開，不外乎兩種手段。
（1）根據混合物物理性質的不同――主要是質量、體積大小和幾何形態差異， 用過篩的辦法將其分離。微濾膜分離過程就是根據這一原理將水溶液中孔徑大于100nm的固體雜質去掉的。（2）根據混合物的不同化學性質。物質通過分離膜的速度取決于以下兩個步驟的速度：首先是從膜表面接觸的混合物中進入膜內的速度（稱溶解速度）；其次是進入膜內后從膜的表面擴散到膜的另一表面的速度，二者之和為總速度?？偹俣扔?，透過膜所需的時間愈短，總速度愈小，透過時間愈久。例如反滲透一般用于水溶解鹽去除。這是因為反滲透膜是親水性的高聚物，水分子很容易進入膜內，在水中的無機鹽離子則較難進入，所以經過反滲透膜的水就被除鹽淡化了。
2.2 膜分離技術的特點
（1）膜分離過程不發生相的變化，與其它方法相比能耗較低，因此又稱節能技術。（2）膜分離過程是在常溫下進行的，因而特別適于對熱敏感的物質，如廢水中有價值的重金屬、化學藥品、生產原料等的分離、分級、濃縮與富集過程。而用膜法處理飲用水，其出水水質只取決于膜自身的性質，如膜孔徑、膜的選擇性等，與原水水質無關。（3）膜分離技術不僅適用于有機物和無機物、病毒、細菌的分離，而且還適用于許多特殊溶液體系的分離，如溶液中大分子與無機鹽的分離，一些共沸物或近沸點物系的分離等，而后者是常規方法無能為力的。（4）膜分離是一種物理過濾過程，故不會產生副產物。（5）膜分離法裝置簡單、操作簡易、便于維修且分離效率高。
3 膜分離技術簡介
3.1 膜分離技術的分類
3.1.1 按膜的過濾精度分
膜分離技術有微濾、超濾、納濾和反滲透。（1）微濾（MF）：過濾精度（?m）0.1～10，過濾壓力（Mp）0.1～0.3，截留分子量（Daltons道爾頓）>100000，去除懸浮顆粒、細菌、部分病毒及大尺度膠體，主要用于飲用水去濁、中水回用、納濾或反滲透系統預處理。（2）超濾（UF）：過濾精度（?m）0.002～0.1，過濾壓力（Mp）0.1～0.5，截留分子量（Daltons道爾頓）10000～100000，去除膠體、蛋白質、微生物和大分子有機物，主要用于飲用水凈化，中水回用，納濾或反滲透系統預處理。（3）納濾（NF）：過濾精度（?m）0.001～0.003，過濾壓力（Mp）0.3～1.5，截留分子量（Daltons道爾頓）200～1000，去除多價離子、部分一價離子和分子量200～1000Daltons的有機物，主要用于脫除水的硬度、色度及放射性鐳，部分去除溶解性鹽，工藝物料濃縮等。（4）反滲透（RO）：過濾精度（?m）0.0004～0.0006，過濾壓力（Mp）>1，截留分子量（Daltons道爾頓）>100，去除溶解性鹽及分子量大于100Daltons的有機物，主要用于海水及苦咸水淡化、鍋爐給水、工業純水制備、廢水處理及特種分離等。
3.1.2 按膜的材質分
（1）無機膜。一、金屬膜：是20世紀90年代由美國研制成功的，以多孔不銹鋼為基體、TiO2陶瓷為膜層材料的一種新型金屬-陶瓷復合型無機膜。具有良好的塑性、韌性和強度，以及對環境和物料的適應性，是繼有機膜、陶瓷膜之后性能最好的膜材料之一。國外新研制的金屬膜采用不對稱結構，以粗金屬粉末作支撐材料，以同種合金的細粉末噴涂作有效濾層（厚度小于200μm） ，其孔徑分布集中在1～2μm 之間，屬微濾（MF） 范圍，顆粒物難以進入濾膜內部堵塞濾道而滯留在膜表面，形成表面過濾。與傳統多孔燒結金屬濾材相比，不對稱金屬膜濾通量高3～4倍，壓降較小，反沖洗周期長達6～8個月，且反沖效果較好。隨著納米技術的發展，金屬納米粉的制備技術日趨成熟，這為更高精度的金屬膜提供了材料基礎，納米金屬膜的發展前景十分廣闊。二、陶瓷膜：陶瓷膜的研究始于20世紀40年代，80年代初期成功地在法國的奶業和飲料業推廣應用后，陶瓷膜分離技術和產業地位逐步確立，應用也已拓展至食品工業、生物工程、環境工程、化學工程、石油化工、冶金工業等領域，成為苛刻條件下精密過濾分離的重要新技術。我國無機膜的研究始于20世紀80年代末，通過國家自然科學基金以及各部委的支持，以南京工業大學為代表的陶瓷膜研究團隊，已經能在實驗室規模制備出無機微濾膜及超濾膜等。進入90年代，原國家科委（現科學技術部）對無機陶瓷膜的工業化技術組織了科技攻關，推進了陶瓷微濾膜的工業化進程。國家“863”計劃也將“無機分離催化膜”項目列入其中，至21世紀初，我國已初步實現了多通道陶瓷濾膜的工業化生產，并在相關的工業過程中獲得了成功的應用。2002年第七屆國際無機膜大會在中國召開，標志著我國的無機膜研究與工業化工作已進到國際領先水平。
（2）有機膜。有機膜是由高分子材料做成的，如醋酸纖維素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。從20世紀80年代初開始，采用耐熱性、耐化學穩定性、耐細菌侵蝕和較好機械強度的特種工程高分子材料作為膜材料，克服了用纖維素類材料所制膜易被細菌侵蝕、不適合酸堿液清洗、不耐高溫和機械強度較差等弱點。在這30多年中，先后出現了聚砜（PSF）、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚酮（PEK）、聚醚砜（PES）等多種特種工程高分子材料，這些材料的出現使得膜的品種和應用范圍大大增加。
3.1.3 按形狀分
有卷式、管式、平板式和中空纖維式如圖1所示。
3.2 膜法處理技術與傳統處理裝置的比較
以地表水處理至超純水為例：
3.2.1 傳統工藝
原水 斜管沉淀池 活性炭濾池（GAC） 機械過濾器 活性炭過濾器 陰、陽離子交換器 混和離子交換器 出水。
3.2.2 全膜法工藝
原水 微濾膜（MF）過濾 超濾（UF） 反滲透（RO） 二級反滲透（RO） 電除離子（EDI） 出水。
兩種工藝對比，傳統工藝的不足之處有：工藝復雜、占地面積大；不易實現自動控制、勞動強度大；頻繁的反洗、填料的老化、破碎導致效率低、水質不穩定、制水周期短；陰、陽離子再生頻繁，需消耗大量酸堿，導致勞動強度大、影響效率低、廢液污染環境、運行費用高等。
膜技術具有以下優勢：精度高、范圍廣，不僅可以去除不溶性物質，還能有效去除溶解性物質，適應各種水源，及出水水質要求；采用單元式組件，占地小、節省土地和構筑物建造費；藥劑的用量大幅減少，降低運行費用；可實現自控，操作、維護方便，減少約50%勞動力成本。
4 我國水處理行業未來市場
4.1 整體行業發展
《環境保護法》、《水污染防治法》、“水十條”、水質標準的修改（如生活飲用水衛生標準水質指標由35項增至106項）等，隨著一系列法律、政策的出臺，相關水質指標的提升，充分體現出國家對水資源保護、治理的力度之前所未有。
2015年，我國水處理行業快速發展的一年，行業內發生了許多大事件：國家水污染防治專項資金規模增加至130億元；國務院出臺第二批206個PPP示范項目，其中城市給排水、河水綜合治理、管網建設，僅三項投資額合計1310億元；計劃3年內投資865億元，將武漢、南寧、重慶等16個城市作為海綿城市試點，并將給予專項資金扶持。有分析人士表示，僅僅16個城市總投資需求就在3000億元以上，而我國共有332個地級行政區，保守估計每個地級市投資60億元，則全國未來3-5年內投資總額至少達到2萬億元；水利部正在組織編制《全國農村飲水安全鞏固提升工程“十三五”規劃》，計劃到2020年全面解決貧困地區飲水安全問題，力爭使貧困縣農村集中式供水人口比例提高到80%左右。據環保部《黑臭水體治理技術政策》編制組介紹，我國80%以上的城市河流受到污染，有很多甚至出現季節性和常年性水體黑臭現象，90%以上的城市地表水域受到嚴重污染。從政策層面和生產、生活對水的需求來看，水處理行業已進入快速發展期，未來市場空間很大，并將成為國家長期支柱性產業。
超濾膜分離的基本原理范文3
關 鍵 詞： 膜處理技術反滲透濃縮液處理
Abstract：This paper expounds the basic principles of membrane technology and several conventional technology, using reverse osmosis treatment for waste water produced by the wastewater concentrate difficult to deal with such issues, using the method of Fenton, iron carbon micro electrolysis, combination method and directly back to the usage of concentrated liquid for processing, for film processing technology of concentrated liquid treatment on the technology reference.
Key Words：Membrane technology; Reverse osmosis; Concentrate processing
中圖分類號:TS205.4文獻標識碼：A 文章編號：
1膜分離技術
分離作為化工行業中一個重要的生產環節，其過程及方法可以有多種，基于分離對象不同的物理化學性質，可以有凝膠色譜、離子交換、結晶、蒸餾、離心、萃取、吸附等許多方法。而以高分子膜為代表的膜分離技術作為一種新型、高效的流體分離凈化和濃縮技術，因其操作過程大多無相變化，可常溫連續操作，工藝簡便易于放大，高效節能且污染小等優點而得到廣泛應用。所有分離過程都是利用在某種環境中混合物各組分性質的差異進行分離。膜分離過程是以選擇性透過膜為分離介質，借助于外界能量或膜兩側存在的某種推動力(如壓力差、濃度差、電位差等)，原料側組分選擇性地透過膜，從而達到分離、濃縮或提純的目的。不同的膜分離過程中所用的膜具有一定結構、材質和選擇特性;被膜隔開的兩相可以是液態，也可以是氣態;推動力可以使壓力梯度、濃蘸度、電位梯度或溫度梯度，所以不同的膜分離過程分離體系和適用范圍也不同。膜分離方法按其分離對象可分為氣體(蒸汽)分離和液體分離;按其用途又可分為反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)，微濾(MF)，滲析(D)、電滲析(ED)、氣體分離(GS)、滲透蒸發(P、zAP)、乳化液膜(ELM)和與其它過程相結合的分離過程一一膜蒸餾和膜萃取等。其中，反滲透、超濾、微濾、電滲析分離過程己較為成熟，氣體分離和汽化以及納濾是正在開發中的技，且將是后的發展重點。
膜分離技術主要可分為以下四類。
（1）微濾
微孔過濾是以靜壓差為推動力，利用膜的“篩分”作用進行分離的膜過程。微孔濾膜具有比較整齊、均勻的多孔結構，在靜壓差的作用下，小于膜孔的粒子通過膜，比膜孔大的粒子則被阻擋在膜面上，從而使大小不同的組分得以分離，其作用相當于“過濾”。由于每平方厘米膜面中約包含 1 千萬至 1 億個小孔，孔隙率占總體積的 70%～80%，故阻力小，過濾速度快，可以去除溶液中的微粒、膠粒及細菌等微生物。
（2）超濾
超濾技術就是利用一種活性膜，在外界壓力作用下截留水中膠體、顆粒和分子量相對較高（500～500000 u）的物質，而小分子物質則透過膜，它對水中細菌和某些病毒有很好的去除效果。超濾膜截留作用主要表現在三個方面：膜表面孔徑的機械篩分作用、膜孔阻塞作用、膜表面及膜孔對雜質的吸附作用。
（3）納濾
納濾是介于反滲透和超濾之間的一種壓力驅動型膜分離過程。它具有兩個特性：對水中分子量為數百的有機小分子成分具有分離功能；對于不同價態的陰離子存在 Donnan 效應。物料的荷電性，離子價數和濃度對膜的分離效率有很大的影響。
（4）反滲透
反滲透(ReverseOsmosiS)簡稱反滲透，源于美國航天技術，是六十年展起來的一種膜分離技術，其原理是廢水在高壓力的作用下通過反滲透膜，水中的溶劑由高濃度向低濃度擴散從而達到分離、提純、濃縮的目的，由于它與自然界的滲透方向相反，因而稱它為反滲透。反滲透可以去除水中的細菌、病毒、膠體、有機物和98%以上的溶解性鹽類。該方法具有運行成本低、操作簡單、自動化程度高、出水水質穩定等特點，以及可以使現代工業回收水高于12次的使用壽命。[1]與其他傳統的水處理方法相比具有明顯的優越性，廣泛運用于水處理行業。膜分離技術憑借其超于常規處理方法的諸多優點正在諸多領域占據著越來越重要的位置。
以上四種膜處理技術常用工藝，其中反滲透技術以其處理出水效果好、工藝簡單、操作簡便等優點成為目前國內外最流行的膜處理技術，可是反滲透所產生的濃縮液因為成分復雜、濃度較高等特點，已經成為水處理仲的一個難題。目前國內采用反滲透系統的濃縮倍數一般為3~5倍，凈水量為原液的70~80%，占原液體積20~30%的濃縮液富集有機、無機污染物和鹽類，它的進一步處理成為一個難題。目前國內外多采用濃縮液回流調節池進行處置。反滲透法脫鹽時，水中無機陰、陽離子存留在在反滲透濃縮液中 ,當淡水回收率在 75 %時 ,濃縮液中各種離子的濃度比進水的離子的濃度增加 4 倍，所以本文將對反滲透的濃縮液處理方法進行探討。
2國內外反滲透濃縮液處理方式
2.1國內反滲透濃縮液處理方式
（1）回流法：RO濃水回流可提高回收率 ,增大膜表面沖洗流速,減少污堵;但回流率過高 ,又會使進水鹽度升高 ,增加膜的負擔 ,影響膜壽命。
（2）回用作生產用水。由于 RO濃水中無懸浮物 ,含阻垢劑且有壓力 ,可用作過濾裝置的反沖洗水、 除塵水、 沖灰沖渣水、 冷卻水;或經過簡單處理后混入原水回收。如果濃水中含環境優先控制污染物 ,則需慎重使用。
（3）資源化利用。可采用水力渦輪增壓器、 功交換器和壓力交換器等利用余壓產能;海水淡化廠的 RO濃水用于制鹽 ,可節約鹽田 ,縮短曬鹽周期;預處理后適當勾兌 ,可用于海產品養殖。
（4）蒸餾濃縮。膜蒸餾 (MD)技術是一項新技術,在常壓下利用溫差可將濃水盡可能地回收 (回收率 > 95% )甚至結晶化,但目前經濟、高質量的疏水微孔膜尚未研發成熟。
2.2國外反滲透濃縮液處理方式
美國飲用水工業調查分析了產水量 > 95 m3/d的 137個膜裝置的類型和濃水處理方式 (如表1所示 ) ,其濃水的處理程度很低 ,故尋求更經濟和環境友好的濃水處理技術迫在眉睫。
表1 美國膜技術調查數據[2]
3濃縮液處理技術
3.1、蒸發濃縮法
蒸發是一個把揮發性組分與非揮發性組分分離的物理過程,由2部分組成:加熱溶液使水沸騰氣化和不斷除去氣化的水蒸氣。反滲透濃縮液在處理時 ,水從濃縮液中沸出 ,污染物殘留在濃縮液中。所有重金屬和無機物以及大部分有機物的揮發性均比水弱 ,因此會保留在濃縮液中 ,只有部分揮發性烴、揮發性有機酸和氨等污染物會進入蒸氣 ,最終存在于冷凝液中。蒸發處理工藝可把濃縮液濃縮到不足原液體積2 %～10 %。[3]此時 ,蒸發處理是經濟低廉的 ,它也就成為惟一可同時有效控制滲濾液和填埋氣體的工藝。與常規處理不同 ,蒸發對水質特性 ,如BOD、 COD、 SS、 DS及進料溫度的變化不敏感 ,但pH是蒸發的重要影響因素 ,pH影響濃縮液中揮發性有機酸和氨的離解狀態 ,從而改變它們的揮發程度,另外 ,酸性條件下對蒸發器金屬材料腐蝕性較強。
3.2 Fenton法
Fenton試劑在水處理中的作用主要包括對有機物的氧化和混凝兩種作用。
Fenton法是一種高級氧化法 目前主要分為以下幾種：普通Fenton法、光Fenton法、電 Fenton法等J. H. Fenton在1984年發現二價鐵和H2O2組合能氧化多種有機物，而且其氧化范圍廣原因是H2O2 能被 Fe2+催化分解生成羥基自由基 HO 并引發更多的其他自由基 由于羥基自由基氧化能力僅次于氟 具有很強的氧化性 因此能氧化絕大多數有機物該方法具有氧化效率高且范圍廣和反應速度快的特點。
3.3鐵碳微電解法
微電解法是基于金屬材料(鐵、鋁等)的電化學腐蝕原理，將鐵屑或者鐵屑一炭粒浸泡在電解質溶液中形成無數微小的腐蝕原電池(包括宏觀電池與微觀電池) ，微觀電池是由鐵屑本身的以顆粒狀態分布的炭化鐵引起的;宏觀電池則是鐵屑加入宏觀陰極材料如石墨、焦炭、活性炭等使其直接接觸而形成的，相當于在鐵屑微觀電池腐蝕的基礎上，進一步強化了腐蝕或電解作用)來處理廢水的，它是絮凝、吸附、卷掃、共沉、電化學還原等多種作用綜合的結果，其中鐵屑作為陽極被腐蝕，而炭?；蛘咛炕F作為陰極.
3.4脫除過飽和法
該類方法主要針對反滲透濃縮液中無機垢為限制提高回收率的情況。脫除過飽和度將反滲透濃縮液進行處理回用的方法主要有電解法，誘導法和絮凝法。 其中，電解法是利用電流降解溶液中的阻垢劑，使溶液中的碳酸鈣分子和硫酸鈣分子在高濃度的情況下自動沉淀出來。誘導法是在溶液中加晶種，讓溶液中的碳酸鈣分子和硫酸鈣分子長到晶種上，從而降低溶液中成垢離子的濃度。絮凝法是利用絮凝劑加速碳酸鈣分子和硫酸鈣分子的聚集， 使大分子的碳酸鈣和硫酸鈣沉淀。
3.5 Fenton-雙泥SBR法
Fenton試劑在偏酸性條件下，產生的·OH是一種氧化能力很強的自由基，可使廢水中的有機結構發生碳鏈裂解，使難于生物降解的大分子有機物裂解為易于微生物降解的小分子有機物， 或者完全礦化為CO2和H2O。雙泥 SBR 根據滲濾液水質復雜多變的特點， 可以靈活地調整工藝參數，節省碳源。對低C /N比的污水，本身很難滿足反硝化脫氮所需的碳源，往往需外加碳源。不過經過Fenton法處理后的污水可能生化較差，難以進行生物處理，需要將廢水與生化污水混合，以提高廢水的可生化性，所以Fenton-雙泥SBR法。
3.6濃縮液利用及回用
3.6.1含鋅廢水回用
采用納濾（NF）-反滲透（RO）組合工藝對電鍍漂洗含鋅廢水進行分離濃縮，產水回用于鍍件清洗，濃縮液的Zn2+含量達到鍍液的回用要求，（見圖1）。
圖1 工藝流程圖如下
含鋅廢水間歇排入進水箱，經提升泵依次進入微濾（MF）NF和RO裝置 RO產水收集回用，NF RO濃縮液均回流至進水箱，不斷分離濃縮，直至 RO產水電導率不能滿足回用要求（>25 S cm-1）后，排空進水箱內濃縮液，開始下一批次運行 收集的濃縮液經 RO膜二級濃縮后返回鍍槽回用，產生的淡水進入 NF-RO工藝的進水箱，可以實現廢水的零排放。
與傳統膜法回收工藝相比，該工藝具有水回收率高 溶質濃縮倍數大 投資成本及運行費用低等優點，產水及濃縮液均具有回收利用價值。
3.6.2含鎳電鍍廢水回用
運用化學沉淀—膜過濾法處理回收電鍍漂洗含鎳廢水中的鎳，能夠充分發揮化學沉淀法和膜分離技術的優點，回收的Ni(OH)2濃度高，用H2SO4溶解后能直接返回生產工序。
該法一般由兩部分組成，即原水預處理部分和反滲透部分（見圖2）。
圖2 原水預處理部分和反滲透部分
預處理系統由原水池、 提升泵、 袋式濾器、 除油過濾器及保安濾器組成。廢水經過預處理后， 由一級輸送泵送入一級RO裝置進行連續濃縮。經過該系統的處理， 廢水中80%的水分被分離出來，產水電導率≤150μS/cm，直接回用到電鍍生產作漂洗用水。而絕大部分的金屬離子被膜截留在濃縮液中，進入二級濃縮系統，濃縮倍數達到5。一級RO系統的濃縮液由二級輸送泵進入二級RO裝置進行循環濃縮。。經過該系統的處理，二級濃縮液再濃縮了10倍以上，并送至蒸發系統，兩極RO產水均進入RO產水箱回用到生產線上，形成良性的清潔化生產的循環用水系統。濃縮液經蒸發后直接回到電鍍槽使用。
3.6.3玉米浸漬液再利用
超濾和反滲透聯用是把玉米浸漬水分離成為小體積的濃縮液和大體積工藝回用水的實用方法。超濾得不到高純度工藝回用水而且不能回收乳酸等有用物質 , 通過超濾截留大分子蛋白質、淀粉等 , 使下步反滲透過程能夠順利進行。用反滲透直接分離玉米浸漬水由于透過速率太慢 , 膜分離進程無法進行。超濾可采用截留相對分子質量(MWCO)為 6000的超濾膜,反滲透可采用氯化鈉截留率98%的反滲透膜。
3.6.4茶葉深加工
在茶葉深加工中，濃縮是干燥的必經工序，用以制備高濃度的濃縮液或固體提取物，便于貯藏和運輸。當前的濃縮方法大多是采用真空蒸發濃縮和冷凍濃縮。其中前者工業化應用較多;后者的品質較好，但生產量不太高。由于這兩種濃縮技術涉及到相變，不僅能耗大，而且真空蒸發濃縮易使熱敏性物質發氧化、聚合、轉化而損失。
采用反滲透膜進行茶汁濃縮的初步探討，證實了反滲透技術濃縮茶汁可行性。對綠茶、紅茶、烏龍茶茶汁采用蒸發、超濾+反滲透、超濾+蒸發、反滲透四種工藝分別進行濃縮，分析表明，各工藝對三種茶汁中主要化學成分的截留率以及產品感官品質的影響明顯不同。超濾十反滲透和反滲透工藝截留主要化學成分量最大，且香味品質最佳;超濾+反滲透和超濾+蒸發工藝從茶汁中去除蛋白和果膠的效果以及所得茶濃縮汁的澄清度最佳;比較研究認為超濾+反滲透是四種濃縮工藝中的最佳工藝。
3.6.5沼液回收利用
針對沼液量大,營養元素偏低的問題，國內外采用真空濃縮和脫水等手段來濃縮沼液以減少其體積和提高營養元素含量。作為濃縮技術的主要類型，膜技術尤其是反滲透膜在特定壓力條件下可截留幾乎所有的污染物質，只允許水分子通過。針對沼液具有與滲濾液相類似的特性，采用反滲透工藝濃縮沼液，同時降低沼液對環境的潛在污染。
圖3沼液回收利用
（見圖3）經反滲透系統處理后的沼液體積大幅降低,減少了儲存與運輸的難度,提高了農業回用的可能性。但是,受膜的性質、運行費用等諸多因素限制,沼液濃縮倍數(沼液原液體積/濃縮液體積)直接影響設備投資和運行費用.另外,目前一些反滲透系統已經具備了較為先進的自動控制系統,通過設置預期回收率(產生清水量/原液量)也可以實現對系統的控制.因此,通過試驗確定沼液的最佳濃縮倍數,并以此作為重要的控制參數有較強的實際意義。
3.6.6反滲透濃縮液作為超濾反洗水
超濾+反滲透是較為常用的中水回用組合工藝，通常是使用超濾過濾水反洗超濾膜,但會降低水的利用率。對于死端過濾, 一般系統回收水率約為 92 %。其中, 約 7 %用于反沖洗。假設一級反滲透回收率為 75 % ,則上一級反滲透的濃水排放率為 25%。經簡單計算可知, 超濾和一級反滲透兩項的耗水率就高達 45 % ,即使反滲透回收率為 85%,總耗水率也達到 28 %, 可見水的利用率不高。但如果將超濾的濃水作為超濾的反洗水, 則超濾和一級反滲透的耗水率為 35 %、 總耗水率為19 %, 耗水率下降 9 % ~10 %?？梢? 反滲透濃水作為超濾反洗水能極大地提高水的利用率。粗略計算獲得的兩種方法的反洗耗水率（如表 2）所示。
表2反洗耗水率比
如果反洗水采用的是一級反滲透的濃水,正常情況下,不會有機械雜質隨濃水進入超濾裝置 (一般反洗水進入超濾前都要經過保安過濾器, 過濾精度大都為5μm) ,但是濃水中可能有結晶顆粒(如CaCO3、CaSO4)會污堵超濾孔。
正常情況下,濃水不會在超濾反洗過程產生結晶,因為運行時RO的進水中已經加入了阻垢劑,以保證在RO濃水側不產生沉積、結晶。但阻垢劑有時效性,隨著時間的延長, 阻垢劑逐漸失效。此時,如果水中的Ca2+、Mg2+等與 CO2-3、SO2-4離子的濃度積達到結晶條件,則可能形成顆粒污堵超濾膜。但是阻垢劑是會失效,這個過程比較緩慢(一般需要幾天)。因此,可利用這個時間差設置一定容積的超濾反洗水箱,以保證水箱里的濃水是RO系統的新鮮濃水。這樣即使有一定結垢傾向的RO濃水,也可反洗UF膜而不至于在UF系統中發生沉淀。
4結語
膜處理的濃縮液主要是鹽分、溶解性有機物等，處理難度大，因此尋找經濟高效的濃縮液處理方法，對保護環境的意義重大。本文介紹了幾種常用的濃縮液處理方法，主要可以分為兩大類，去除濃縮液中的污染物與濃縮液回收利用；對于一些特殊的濃縮液，如含有較高價值成分的濃縮液，可以通過各種手段，使濃縮液回用至生產中或是成為產品而得到合理的利用；對于另外一些沒有再回收利用價值的濃縮液就針對不同的水質成分而使用各種化學、生物方法使濃縮液中的污染物去除。另外，選擇合適的處理方法還要考慮法律許可、處理費用、當地條件、工程規劃、公眾的可接受性等因素。
參考文獻：
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超濾膜分離的基本原理范文4
一、工程概況
（一）滲濾液水質分析
垃圾滲濾液水質濃度高，變化幅度大，其水質的變化情況與填埋場垃圾成份、垃圾處理規模、降雨量、溫度、地形地質情況、填埋年限、垃圾降解狀況等多因素密切相關。垃圾進場填埋的動態性和降雨的不均勻性，導致滲濾液水質變化幅度極大，隨著填埋年限的延長，污水中污染物的濃度、比例逐漸呈現不可逆轉的變化。
根據廣東現行各填埋場多年實測數據總結，結合此生活垃圾填埋場的垃圾性質、處理規模以及有關水文氣象資料等，確定本工程滲濾液處理系統進水水質如下：
表1滲濾液處理站設計進水指標
（二）滲濾液處理排放要求
本項目的垃圾滲濾液處理后水質需達到《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB16889-2008）排放濃度限值要求，具體執行下表中的指標。
表2 本項目污水排放標準
二、工藝路線的比選
垃圾滲濾液處理的工藝組合有多種選擇，目前國內外垃圾滲濾液的主要工藝路線有以下三種：
（1）生化處理工藝為主，結合一定深度處理技術
這是最廣泛采用的處理工藝組合。生化處理工藝中，各種厭/好氧和兼氧生化工藝組合可去除絕大多數有機物和氨氮，但由于滲濾液中污染物濃度高以及生化工藝對難降解有機物去除的局限性，生化處理滲濾液不能直接處理達標，必須結合相應的深度處理工藝才能滿足較高的排放要求。
根據現行垃圾滲濾液處理排放標準，較可靠的深度處理工藝以膜處理工藝為主?？晒┍冗x的膜系統有納濾膜和反滲透膜。根據應用研究和類似工程經驗，只有反滲透膜處理能滿足新標準中對污水中所有種類污染物的去除要求。
（2）膜處理技術為主，配以物化預處理技術
膜處理技術是水處理領域中最安全可靠的技術之一。
滲濾液難降解有機物濃度高，膜處理技術經較簡單的物化預處理后，往往會導致濃縮液比例過高、膜系統壓力高、膜壽命短等問題。
（3）蒸發工藝為主，配以其它相應流程
蒸發是使揮發性組分與非揮發性組分分離的物理過程，水從滲濾液中沸出，污染物殘留于濃縮液。pH是蒸發的重要影響因素，可能造成蒸發反應器結垢和腐蝕蒸發器金屬材料的問題。國內尚無成熟的大規模工程應用實例，也缺乏可靠的工藝設計參數選取和設備選型，而且蒸發工藝設備價格昂貴，采用此工藝可能會導致運營成本高、維護困難等問題。
（4）本項目工藝路線的確定
對于水質成份復雜的滲濾液，不應采用單一處理單元，必須是以一種主體工藝配套相應技術組合。從污染負荷去除的經濟角度，綜合各工藝路線的優缺點，對本項目工藝流程路線作如下考慮：只有反滲透膜處理能滿足對污水中所有種類污染物的去除要求，工藝路線中必須有膜處理工藝。
（a）采用生化處理單元將有機污染物和含氮化合物最大限度去除，降低后續處理單元技術的難度。去除有機物和氨氮，這是第一步， 同時，為發揮后續工藝的處理性能留下空間，此為工藝配置之需。
（b）選擇經濟可靠的反滲透膜處理技術使絕大部分出水達標排放，降低濃縮液產生總量。經過第一步生化處理，滲濾液中高濃度難降解有機物得以去除，方能發揮膜處理工藝的優勢，亦使得膜不易堵塞；另一方面，膜處理工藝彌補了生化處理深度不足的問題，選擇經濟可靠的反滲透膜處理技術，更能體現處理工藝的性價比。
（c）理論上蒸發技術處理濃縮液是最為徹底的工藝，但國內缺乏較成功的工程實例和運營經驗，從投資穩妥的角度考慮，采用濃縮液外運處理可大為降低投資，但長期運行有一定的不確定性。蒸發工藝不宜直接用于處理滲濾液，因投資巨大，維護非常不便且缺少應用實例。
三、工藝流程路線中相應各處理單元的比選
（一） 好氧處理工藝單元選擇
隨著填埋年限增長，垃圾滲濾液氨氮含量升高，進水可生化性下降，需采用投加碳源等措施，這會使運行成本大增，并且垃圾堆體本身就是厭氧處理室，因此生化處理工藝無需采用厭氧工藝；另一方面，在生化處理工藝中，好氧處理工藝是能使有機污染物降解得最徹底、最經濟。垃圾填埋場滲濾液處理規模較小而水質復雜多變，因而要求處理工藝必須簡單靈活、安全可靠，污泥量少。
目前處理工藝技術成熟的好氧處理構筑物有SBR系統、氧化溝、二段活性污泥法、接觸氧化及MBR工藝等。
1、SBR 工藝
適宜于滲濾液的流程應包括厭氧、好氧過程，對反應周期、時間段設置、曝氣量、進水配水等均有特殊的要求，必須注意防止NH3-N積累。
1、氧化溝
氧化溝對初期滲濾液的處理有效，只要系統設計合理，管理得當，有機物濃度可控制在滲濾液二～三級標準內。其抗沖擊負荷能力強，處理效果穩定，能適應滲濾液水質的復雜變化。在運行上，盡管對短期的沖擊負荷適應性強，但對于長期水質變化，操作上調整有限，處理效率不夠穩定。從滲濾液處理的長期性考慮，采用氧化溝非最佳選擇。
3、二段活性污泥法、接觸氧化等
二段活性污泥法、接觸氧化等工藝基本原理相同，但后者需增加填料，使得投資加大，同時，對于水質變化的適應性不如SBR工藝。
4、外置式膜生化反應器（MBR）工藝
膜生化反應器（MBR）是80年代末開發的廢水處理系統專利技術，在歐洲已有許多同類的滲濾液處理業績，其應用實例多，工藝成熟，優點突出。
在好氧單元中，MBR 處理系統獨具優勢，其污泥負荷高，占地面積??；而膜技術實現水利停留時間和污泥齡的完全分離使得脫氮效率得到很大提高，故作為本項目的推薦工藝。
（二）深度處理單元選擇
本項目出水水質要求高，必須在生化處理后加入深度處理工藝。
滲濾液的深度處理工藝有混凝沉淀、化學氧化、蒸發、膜處理等技術?！渡罾盥駡鑫廴究刂茦藴省罚℅B16889-2008）中規定2008年7月1日起生活垃圾填埋場滲濾液（常規污水處理設施排放口）COD 排放值須小于100mg/L。技術上看，填埋場垃圾滲濾液處理要達到此要求，目前唯一可靠的深度處理只有膜處理技術。
膜處理分為反滲透、超濾、納濾以及微濾等。微濾及超濾膜分離屬于壓力推動的精密過濾，其能很好的分離固體物質，但對COD的去除率無法滿足深度處理要求；納濾和反滲透膜屬于致密膜范疇，分離機理相近，但納濾膜對有機物及氨氮的截流能力低，作為深度處理工藝難以滿足本項目出水要求，因此，本項目深度處理應選擇反滲透膜工藝。這樣，當生化系統運行不穩定時，仍能通過反滲透單元保證最終出水全部達標。
目前在國內填埋場運用較多的反滲透膜組件主要有卷式和碟管式，廣州興豐填埋場采用的是卷式膜組件，碟管式膜組件在重慶、上海等地多有運用，北京則兩者均有。目前，卷式膜組件價格低于碟管式膜組件，從運行成本來看，碟管式膜組件系統運行壓力和運行成本均大于卷式膜。
本設計方案優先選用常壓卷式膜組件運用于深度處理單元。
（三）濃縮液回灌布置
反滲透工藝產生20-25%的濃縮液，主要為難降解和大分子有機物，基本無可生化性。目前的處理方法有回灌和蒸發，本項目擬采用回灌填埋場的方式進行處理。
通過濃縮液回灌可有效均衡滲濾液水量及水質，加速垃圾堆體穩定化及填埋氣的產生速率。
四、工藝流程分析
根據以上工藝路線與處理單元選擇分析，綜合考慮到此滲濾液處理規模亦并不太大，本項目采用以下處理工藝流程：
工藝流程圖描述：
滲濾液由收集系統匯入調節庫，用潛水泵打入水質均衡系統。均衡池滲濾液經生化進水泵提升，經過濾后進入膜生化反應器MBR系統。
在膜生化反應器MBR系統中，反硝化池、硝化池、后續反硝化池、末端氧化池組成一個完整的好氧生化反應系統。污水進入系統，以內回流方式在反硝化、硝化池之間循環，去除大部分有機污染物和總氮。硝化池出水進入后續反硝化池，外加碳源維持系統內微生物活性，最終完成剩余系統總氮去除，反應系統末端設末端氧化池，通過潛水曝氣保證出水中各類污染物能滿足后續深度處理的要求。
生化池泥水混合液進入外置式超濾系統，通過膜的過濾作用實現泥水分離，污泥回流到生化池以提高池中污泥濃度，部分剩余污泥排入污泥濃縮池。透過液排入超濾清水儲罐，進入下一處理流程。
MBR處理后出水進入反滲透系統處理后出水可滿足排放標準。
濃縮液回灌至填埋堆體，產生的剩余污泥經濃縮后進入脫水車間，經離心脫水機脫水后，污泥運往填埋場填埋。
結語
隨著國家對于污水排放標準控制的日趨嚴格，填埋場垃圾滲濾液工程的工藝設計應具有以下的針對性：