膜分离技术讲义

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1、安徽省火电厂水处理、水化验人员资格考核培训膜分离技术讲义安徽省电力科学研究院李建华一、超（微）滤超滤是膜分离技术中的一部分，它是介于微滤和纳滤之间的一种膜处理。超滤在火电厂的典型应用是以压力差为驱动力，从水中分离出去水中的悬浮物、大分子和胶体物质、细菌和微生物等杂质，对BOD和COD有一定的去除率。所分离的物质的分子量在几千道尔顿（Dalton）以上，或者说截流分子量（MWCO,molecularweightcutoff）在1000~500000之间，其孔径大约在0.001~0.1μm范围内。超滤装置有平板式、管式、涡卷式等多种组件形式，在火电厂以中空纤维式超滤装

2、置为主。1、基本概念（1）超滤超滤是利用超滤膜为过滤介质，以压力差为驱动力的一种膜分离过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水、无机盐及小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、微生物等物质透过，以达到水质净化的目的。（2）超滤膜元件超滤膜元件是超滤装置的最主要基本单元。（3）超滤膜组件超滤膜组件是按一定技术要求将超滤膜与外壳、连接器等其他部件组装在一起的组合构件，一般还应包括产水取样或用于检测完整性的透明管等。（4）超滤装置超滤装置是指将若干个超滤膜组件并联组合在一起，并配备相应的水泵、自动阀门、监测仪表、支撑框架和连接管路等附件，能够独立进行正常过滤

3、、反洗、化学清洗等工作的水处理装置。（5）错流过滤错流过滤是指超滤的进水以平行膜表面的流动方式流过膜的一侧，当给流体加压后，产水以垂直进水的方向透过膜，从膜的另一侧流出，形成产品水。特点：进水为一股水，产品水和浓水分两股水流出，从而实现膜表面的自清洗；错流的浓水如果排放掉则会使系统水回收率降低；与全量过滤相比，其结垢和污染倾向较低，出力下降的趋势相对小。（6）全量过滤全量过滤又称死端过滤，是指超滤的进水以垂直膜表面的方式流动，产水以平行进水的方向透过膜，从膜的另一侧流出，形成产品水。安徽省火电厂水处理、水化验人员资格考核培训特点：全量过滤能量消耗小，水回收率高；杂

4、质都压在膜表面，在进水杂质含量高时，在一个制水周期里将使得过滤阻力迅速增大。（7）平均水回收率平均水回收率是指超滤装置平均净产水流量和平均进水流量之比。（8）超滤膜通量超滤膜通量是指单位时间内通过单位超滤膜面积的产品水体积，单位l/(m2h)。（9）透膜压差透膜压差（TMP）是指超滤膜进水侧与产品水侧之间的压力差，又称过膜压差。透膜压差是衡量超滤膜性能的一个重要指标，它能够反映膜表面的污染程度。透膜压差=（进水压力+浓水压力）/2–产水压力（10）膜过滤能力指超滤膜通量和透膜压差（TMP）的比值，从而使不同膜之间有一定的可比性。2超滤膜组件的操作方式和工作过程2.

5、1超滤膜组件的操作方式2.2超滤装置的工作过程2.3超滤对预处理的要求压力式超滤水处理装置一般应设计预过滤器；浸没式超滤水处理装置应保证进水中不含有易划伤超滤膜的颗粒物质和易缠绕丝的丝、带状物。2.4正常操作程序产水→正洗→反洗（化学增强反洗、化学清洗）→正洗→产水3超滤膜和膜组件的性能及测试方法超滤膜的分离特性和透水性完全取决于膜孔径的大小。因为超滤膜主要用于分离大分子物质，所以切割分子量（MWCO）能反映超滤膜孔径的大小，许多制造商也正是采用MWCO来表征超滤膜的分离性能。切割分子量（MWCO）是指90%能被膜截流的物质的分子量。4超滤膜的污染和浓差极化及控制

6、对策超滤过程中，随着工作时间的延长，膜通量逐渐减少，甚至可以降到初始膜通量的5%。造成这种现象的主要原因是膜受到污染或发生浓差极化，这也是超滤过程中存在的主要问题。4.1超滤膜的污染超滤膜的污染是指由于物理化学作用或机械作用使超滤膜表面或膜孔内吸附杂质和沉积造成膜孔径变小或孔堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生不可逆变化的现象。安徽省火电厂水处理、水化验人员资格考核培训4.2浓差极化超滤运行时，由于筛分作用，水中的部分大分子溶质会被膜截留，溶剂及小分子溶质则能自由的透过膜，从而表现出超滤膜的选择性。被截留的溶质在膜表面处积聚，其浓度会逐渐升高，在浓度梯度的作用下，靠近

7、膜面的溶质又以相反方向向被处理水的主体扩散，平衡状态时膜表面形成溶质浓度分布边界层，对溶剂等小分子物质的运动起阻碍作用。这种现象称为浓差极化。4.3膜污染和浓差极化的控制方法料液性质、膜及膜组件的性质（膜结构、膜的物化性质、组件性质等）、操作条件等。5超滤膜分离系统及工艺流程全量过滤错流过滤半全量过滤6超滤膜分离技术的主要途径电力系统中，超滤主要用于反渗透预处理、循环水排污水、废水、污水处理系统排水等。安徽省火电厂水处理、水化验人员资格考核培训二、反渗透水处理技术1、反渗透脱盐的原理反渗透脱盐的依据是：（1）半透膜有选择的让水透过而不允许盐透过；（2）盐水室的外加

8、压力大于盐