過濾膜常識
Time:2015-11-15 Author:拓撲精膜膜技術
過濾膜技術定義
膜的過濾是固液分離技術，它是以膜孔把水濾過，將水中雜質截留，而沒有化學變化，處理簡易的技術，但因膜孔非常細小，相應的存在某些技術問題。在給水也有用生物膜處理原水的方法，但它與過濾膜分離技術不同。用作膜分離的叫做membrance，用作生物膜處理的膜叫做film.
過濾膜的種類和機理
過濾膜以截留原水顆粒的大小分類，膜孔從粗到細分為微濾膜(MF)，超濾膜(UF)，納諾濾膜(NF)和反滲透膜(RO)。MF膜孔徑0.05um以上，或為1000以上分子量，以去除膠體、高分子有機物為對象。NF膜孔徑為100～1000分子量。它去除的物質在UF與RO之間，以去除三鹵甲烷、異味、色度、農藥、可溶性有機物、Ca、Mg等。RO分離粒徑為數十分子量，以去除食鹽類和無機鹽為對象。RO滲透水的壓力比其滲透壓力要多1～2倍。除以上四種以外，還有離子交換膜和氣體滲透膜。MF、UF、NF和RO以壓力驅動使固液分離。離子交換膜則以電力驅動使鹽類分子分離，促成海水淡化等。氣體滲透膜是最近研究出來通過氣體的新型膜，能使乙醇濃縮和海水淡化。
制膜材料
大體有纖維類、合成樹脂類和陶瓷類三種。有的膜材質有弱于鹽類和臭氧等氧化劑的材料和受微一物分解的材料。另外，用作海水淡化的RO有除去產生THM的溴的膜和不能去除溴的膜，要根據用途而定。
膜的型式
水體透過膜流速不大，因此為通過需要的水量，膜裝置的單體面積要大，要在一個小的空間內裝入很多根的膜細管。另外，厚度100um以下的薄膜因承受高壓，還必須有耐壓能力，為此應設法制造各種耐強壓的膜。一般膜的型式有板框式、螺旋式、橋式、管式及中空纖維式五種。板框式的膜應使用多孔質的材料，螺旋式和橋式的膜與板框式的相同。螺旋式的為卷狀，橋式的為在折疊成小的體積中塞入大面積的膜。管式膜也需有多孔質的材料，原水從管的內側通過，滲透水流出管外的為內壓式膜，這種客用得很普遍，也有外壓管式的。中空系統外徑為幾百um，系統內包有多數纖維細管，因為纖維管細小，沒有必要特別用強度高的纖維管，膜本身就足以抵抗給予的壓力，中空纖維系統有原水從中空系統內側通過的內壓式，及從外部加壓的外壓式兩種。
膜的使用
使用過濾膜裝置不需凝絮化學處理，也不需蒸發分離作用，只需要壓力使水中固液分離，這是過濾膜處理的一大特點。過濾方式有兩種：
(1)流動液體全部垂直地透過膜孔，將液體內雜質截留的全量過濾方式；
(2)流動液體的流動方向與膜面平等，形成液體與膜面成直角的透過膜孔，將液體內雜質截留的橫流過濾方式。全量過濾方式適用于微濾和一部分超濾。橫流過濾，由于液體在膜表面上流動，產生剪斷力，減少在膜表面上因為雜質濃縮堆積的黏垢，適用于易于積垢的超濾、納諾過濾和反滲透過濾。
過濾膜沖洗
流體通過膜期間，其含有雜質堵塞膜孔，使流體通過膜孔困難。為了恢復濾水效率，可采用以下方法：
(1)反沖洗
與過濾相反方向通過清水，使抑留于膜孔雜質沖走。也有通過空氣沖洗法替代。
(2)海綿球沖洗
只單獨用于內壓式管形膜，它是將海綿球通過管膜內部，使海綿球與管膜內壁摩擦，把抑留物沖走的方法。
(3)空氣泡沖洗
它是用空氣泡攪拌力將附著膜壁的抑留物去除的方法。用空氣泡攪動軟質合成樹脂中空系統的膜內壁，收到沖洗效果。
(4)藥劑沖洗
膜經過長期使用，雜質進入膜孔之中，用一般沖洗方法不能解決，使用化學藥劑清洗。化學藥劑有苛性蘇打、鹽酸、次亞氯酸鈉、檸檬酸及過氧化氫等。
過濾膜的用途
過濾膜除用作水處理以外，還可用于超純水制造和海水淡化，一般采用反滲透膜（納諾濾膜）。另外用于糞尿處理、城市中水道處理、各種廢水處理等，一般采用超濾膜和微濾膜。在工業上可用于乳制品制造、半導體制造、食品制造、紙張制造及藥品制造等，也一般采用超濾膜和微濾膜。
過濾膜對飲用水的應用編輯
飲用水應用過濾膜設施
在MF、UF、NF及RO之中，除海水淡化應用RO以外，RO尚無使用之處。RO幾乎將鹽類全部除掉，處理后水成了一切鹽類都沒有的純水，甚至比蒸餾水還純，這樣的水當然不能做飲用水使用。如果采用就得要加對人體健康有益的鹽類，要達到這種要求，目前尚無條件做到。NF對鹽類的去除僅次于RO，但去除率也很高，一般作為軟水應用，對作飲用水由于上述原因也不宜采用。從而，用于凈水處理的膜應為MF和UF膜。用這樣的膜主要能將膠體和浮游生物等除去，能將不溶性的鐵和錳除去，及能將菌類除去。但為了避免細菌在清水池內不再重生，不能省掉滅菌處理程序。考慮到UF去除物質的分子量程度，它沒有能力將臭氧物質和三鹵乙烯等有機溶劑除去，這些溶劑會在膜面上形成一層薄膜，這些薄膜今后可能有辦法除掉，可在以后列題研究。在膜的型式上，外壓中空系統或管型等膜適于采用。如果采用外壓式膜，可將通過沉砂池的原水，直接與膜連接處理。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水，為了使膜孔不被閉塞，在流入膜以前，應將原水中浮游物質除去。
飲用水應用過濾膜程序
凈水廠常規處理程序為凝聚、沉淀、過濾，膜分離水廠在原水符合過濾膜處理條件下，處理程序簡單，只需過濾膜裝置處理即可（在原水水質惡化時，尚需增加常規處理或增加微篩網處理）。在能量消耗上，使用過濾膜全量濾過方式，由于通過過濾膜使壓力提高，原水泵尚需在增強壓力上考慮。
飲用水使用過濾膜處理的優點
(1)不需混凝劑
從過去使用膜的經驗看，飲用水使用的原水（河水、水庫水和富營養的湖泊水），用不加混凝劑的MF膜處理，和用混凝劑的凝聚、沉淀、過濾的常規處理相比，前者與后者所處理后水的水質相當或超過。
(2)自動化操縱簡單，易于無人管理
采用膜分離技術只為供應原水提供必要的操作壓力，并只需要運行一個較長時間才沖洗濾膜，別無其他工序。當前凝聚、沉淀、過濾凈水處理則工序繁多，在投藥上尚不能設定投加率。在這樣情況下操縱膜裝置很容易使其自動化，做到無人管理，而常規處理做到自動化則不容易。
(3)過濾膜水廠占地少
采用過濾膜水廠，膜裝置占地面積小，很容易將同等產水量的常規處理所占廠地面積降低一半。剩余地方可設活性炭處理裝置。由于過濾膜水廠可以無人化，職工居住的建筑物和配套設施都可削減。
(4)維護管理費用小
當前過濾膜使用壽命和價格尚是未知數，全部費用不好計算。但是從用膜處理用電費用和藥劑費用都少來看，比之常規處理維護管理費用高的狀況有很大優點。
(5)易于排水處理
用于要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質標準的工業用水、生活用水及市政給水系統；
(6)工業污水中的懸浮物、固體物的去除；
3．可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備，對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備；
3．可用作離子交換法軟化、除鹽系統中的預處理設備，對水質要求不高的工業給水的粗過濾設備；
以及用在游泳池循環處理系統、冷卻循環水凈化系統等。
由于用膜處理不需投藥，處理污泥量減少，因此易于處理。是否如此尚正在研究階段，未得出明確結果。
過濾膜處理存在的問題
(1)膜的使用壽命
膜孔受到水中雜質阻塞，使流體通過膜孔時水頭損失加大，流體流速降低。這時通常可用水沖洗使膜孔恢復原有的滲過能力。在不能達到目的時，應適當用藥劑清洗，使膜孔又能繼續使用。但應考慮膜的使用壽命。因即使按上述辦法處理，膜也會由于積垢過多，用藥劑清洗收效不理想。在這樣情況下，加混凝劑，延長使用壽命，也可減低滲過流速，使膜的壽命延長，但要增大膜的使用面積。
(2)過濾膜水廠施工管理
膜管本身強度相當高，有一定可*性。但施工中多多少少有部分膜管損傷。當然由于一兩根膜管受損，不會影響膜管滲透水的水質。但一個中等水廠有上萬根膜管，就不是一兩根膜管受損的問題了，因此有必要對膜裝置加強部件管理和施工管理，不能與以往常規處理方式一樣對待。
(3)采用過濾膜新技術補救措施
一般采用新技術會遇到意想不到的狀況，尤其是采用過濾膜分離的場合，它整個變更了過去的常規處理系統，因此會有一定的顧慮。由于對膜技術沒有實用經驗，應當增加補充設施，以備在膜裝置發生異常情況時補救。例如，是否在膜處理以后，再增設生物活性炭設施以除去臭味的措施，以及增設其他設備的考慮。
未來展望編輯
未來膜技術會在給水上有更大的發展。但在膜處理不是萬能的，連續運用一個世紀的凝聚、沉淀、過濾的常規處理技術，已有了積累許多寶貴經驗的極大優點，有些給水專家認為一時都全面的用膜技術代替是不可能的。采用膜技術和其他處理方法組合使用很有必要。回顧以往在給水上的經歷，已從慢濾到快濾，并采用了氯消毒措施，到現在又要考慮膜技術在給水上的應用了。