微滤、超滤、纳滤和反渗透技术的最新进展与前沿科技应用

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1、微滤、超滤、纳滤和反渗透技术的最新进展制作人：吕阳发展趋势与研究热点在以压力驱动的膜技术中，低压膜——微滤(MF)和超滤(UF)主要用于饮用水净化和工业废水处理高压膜——纳滤(NF)和反渗透(RO)主要用于废水深度处理和海水淡化在非压力驱动的膜技术中，膜蒸馏和膜结晶技术提供了另外一条海水淡化的途径，其能耗和饮用水、再生水的安全性问题是近年来研究人员最关注的问题。1MF／UF膜工艺的最新研究进展饮用水净化复合工艺近年来，有些地区饮用水源受到污染，微量污染物含量超标，传统的饮用水净化技术已经不能满足要求。通过不同的预处理方式(如混凝、砂滤、生物氧化、臭氧氧化等)，并结合

2、MF／UF工艺，通常能有效去除原水中主要的污染物，同时缓解膜污染。具体实施方法美国科学家研究了饮用水处理过程中混凝对后续UF的影响，并建议根据原水的特点选取合适的膜，并投加适量的混凝剂，可以有效去除原水中的胶体物质和有害污染物。对于实际水厂，Park等建议使用自动控制投加混凝剂装置。即在饮用水净化UF工艺前端设置快速生物膜过滤单元，也可以去除进水中的天然有机物，减轻膜污染。Huck等研究了不同的空床接触时间(5、1O、15min)对后续UF的影响：试验结果表明，延长空床接触时间能降低原水中的浊度，使UF膜的不可逆污染减轻。由于生物膜过滤工艺不采用絮凝或者臭氧预处理，

3、经济成本下降，比较适于中小水厂。瑞士的水处理厂发展历史2005年建成的Mannedofer水厂采用预臭氧——活性炭——超滤工艺，选择氯和二氧化氯为清洗剂。该厂的膜组件已稳定运行了4年，仍保持非常高的渗透能力[>600L／(㎡·h·109Pa)]。Mannedofer水厂的预臭氧——活性炭处理单元去除了水中的有机物，使得后续膜过滤具有稳定的运行条件和较长的寿命，适于低负荷地表水的处理。但是增加了臭氧的消耗量，对于活性炭滤池也增大了反冲洗的强度。2009年新建的Horgener水厂，由于地表水污染负荷较高而采用超滤——臭氧——活性炭联合工艺。Horgener水厂通过膜的

4、预过滤可以降低后续臭氧的消耗量，延长活性炭的寿命。该工艺适于较高负荷的地表水，能有效控制出水中的有机物含量，尤其是针对UF工艺不能去除的小分子有机物，臭氧一活性炭工艺能很好地弥补这一缺点。去除病毒病毒是在饮用水处理中受到广泛关注的污染物，由于其体积非常小，在某些情况下(例如膜老化或者损坏)容易穿透MF／UF膜。随着膜技术在饮用水领域的不断推广应用，不少学者对MF／UF工艺中病毒的快速检测方法和截留效果进行了研究。检测和去除病毒的具体措施利用酶可以与特定病毒相结合的特点，根据电流强度与病毒数量成正比的原理，Soussan等开发了一种新的在线检测MF和UF过程中病毒数量

5、的方法。通过这种新的检测方法发现，膜过滤过程中跨膜压差的波动会引起病毒截留率的变化。针对陶瓷微滤膜对病毒截留效果较差的问题，Shirasaki等将混凝作为前处理再结合陶瓷膜过滤去除病毒。该研究选用了饮用水中常见的诺瓦克病毒，以生物性状上无害、可用于大规模培养的诺瓦克病毒重组体作为研究替代品。检测和去除病毒的具体措施结果表明，混凝剂的品种和投量对后续重组病毒的截留量有很大的影响，投加1.08mg／L的PAC对病毒的去除率可达到99.99％。工业废水的处理与回用工业废水的一大特点是含有大量有用的物质，如果通过适当的手段加以回收利用，可以缓解日益严峻的资源危机。气态膜分离

6、技术适于回收工业废水中可挥发的有机物，具有低能耗、不产生二次污染物等优点。工业废水的处理与回用Wu等利用气态膜分离技术代替传统的氧化、生物降解工艺处理氰化物废水，氰化物以气态的形式透过膜在另一侧被富集回收。丙烯腈废水首先在40℃、pH=12.0的条件下进行砂滤，然后在40℃、pH=5的条件下进行气态膜分离，并以10％的氢氧化钠作吸收剂，对氰化物的回收率达到87.1％；同时，膜污染在预过滤和氢氧化钠清洗条件下得到了有效控制。膜法处理工业废水的应用现状NF／RO膜工艺的最新研究进展NF／RO膜主要用于生产高品质再生水、海水淡化等领域，这些技术已经在水资源紧缺的中东、日本

7、、新加坡等地区得到广泛运用。当前研究人员最为关注的是NF／RO的能耗和处理后水的安全性。废水再生回用再生水回用技术目前已颇为成熟，中东、日本等沿海缺水地区都力图将市政二级出水进一步净化达到各类行业的用水标准。例如在科威特，主要的污水处理厂都采用生物二级处理，Sulaibiya处理厂是当前世界上规模最大的膜再生水厂(规模为60×10m/d)，通过UF/RO膜工艺将该厂及周边污水处理厂的二级出水处理达到工业回用和农业灌溉用水的要求。目前MBR／UF—RO膜技术的主要瓶颈在于运行能耗和膜污染问题，Oda等对长期运行的MBR—RO膜系统进行工艺优化，将HRT从8d缩至5