一種新型超濾膜技術(shù)介紹
摘要：本文著重介紹了一德國公司新 研究 的一種超濾膜，以及其特有專利技術(shù)“MultiboreTM”，該過濾膜高超的去除雜質(zhì)、MS2噬菌體、隱孢子、淤泥濃度(SDI)和總有機物含量等過濾性能，展現(xiàn)了其廣闊的 應(yīng)用 前景。
關(guān)鍵詞：超濾膜 水處理
膜技術(shù)是一門嶄新的跨學(xué)科實用技術(shù)。半個世紀以來，膜技術(shù)已成功地在飲用水凈化、 工業(yè) 用水處理、食品加工、醫(yī)藥制造以及化學(xué)工業(yè)得到廣泛地應(yīng)用，被公認為是當(dāng)代最有前途的高新技術(shù)之一。膜的過濾是固液分離技術(shù)，它通過膜孔把水濾過，并將水中雜質(zhì)截留，而不發(fā)生化學(xué)變化。根據(jù)膜截留原水顆粒的大小，膜孔從粗到細分為微濾膜(MF)，超濾膜(UF)，納濾膜(NF)和反滲透膜(RO)。一德國公司生產(chǎn)的超濾膜(UF)是 目前 世界上最好的超精、超細過濾膜之一，本文著重介紹這種新型超濾膜技術(shù)。
1.超濾膜
這種新型超濾膜以其特有專利技術(shù)“MultiboreTM”，生產(chǎn)出多孔毛細管過濾膜，它具有較高強度，較好的安全性能，能避免對毛細管的損壞或粘附。不同的過濾膜結(jié)構(gòu)允許不同的滲入和滲出情況，而“MultiboreTM”多孔過濾膜技術(shù)使得該膜在飲用水處理過程中獲得了最佳的處理方式，并且依賴該技術(shù),廢水處理也得以令人信服的實現(xiàn)和完成。
用這種新型超濾膜加工而成的膜組是一個中空的纖維過濾膜塊,它允許的平均分子量為150KD， 一個直徑為225毫米的膜組包含約1800個多孔毛細管膜, 每個多孔毛細管包含七個甚至更多的(目前最新的一種為九孔)內(nèi)徑為0.8毫米的纖維。這種纖維的組成材料是含有添加劑(PESM)的聚乙烯和一種親水的防有機污垢的材料。膜組的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1. 膜組的結(jié)構(gòu)
水在膜組中的流動模式是由內(nèi)向外滲出，也就是說,注入的原水流經(jīng)膜組時就會通過多孔毛細管壁呈向外輻射狀的滲出。膜組中的過濾膜被設(shè)計用來清除雜質(zhì)微粒的。水被加壓后滲出隔膜,而微粒被留在了隔膜的表面。由于隔膜孔的尺寸小,所有的懸浮固體顆粒包括微生物都被有效的阻隔了下來，這些微粒匯集增多形成了一個污垢層聚在膜表面,因此必須定期進行反洗以便清除這些微粒物質(zhì)。
通過提供不同尺寸的膜組產(chǎn)品,可以適合不同的具體需求，并且為了確保經(jīng)過過濾膜時水流分配均勻,一種特殊的柵格結(jié)構(gòu)分流裝置已經(jīng)開發(fā)出來并被很好地整合到每一個膜組中。
此外, 這種膜組技術(shù)所擁有的去除細菌病毒能力使得這種模塊成為處理地表水和地下水用于飲用水的最理想的選擇，而且它在去除膠狀物方面出有獨特之處，因而該系統(tǒng)對于反滲透系統(tǒng)的原水也能進行很好的預(yù)處理。
2.膜組的去雜質(zhì)能力
對病毒和細菌去除能力的度量用單位“log”表示(例如:5log的減少量)。 用以下的公式可以把log轉(zhuǎn)換為百分比。
2.1.MS2噬菌體的去除量
膜組對病毒和MS2噬菌體的去除能力是很難測定清楚的。這是由于膜組超強的過濾能力使得被膜阻隔下來的高濃度的噬菌體需要長時間的藥物清除。技術(shù)上所能達到的指標是每升含有10萬個噬菌體的濃度，但是膜組的去除噬菌體濃度卻高于這個指標，所以我們已經(jīng)很難通過技術(shù)指標來確定膜組除菌的能力了。經(jīng)測，MS2噬菌體通過膜組后，它的減少量大于99.999%(5log)。
圖2. 膜組除菌能力
圖2給出了膜組的除菌能力指數(shù)：反洗一小段時間后含菌量指數(shù)和反洗前含菌量指數(shù)(反洗前有少量附著物,反洗后無附著物)，第三個指數(shù)是在兩次反洗之間記錄下來的。
2.2.隱孢子(Cryptosporidia)的減少量
在廣泛的試驗中,隱孢子(尺寸為4—6微米)通過膜組過濾系統(tǒng)時，其減少量如下圖3所示。
圖3.隱孢子的減少量
2.3.濁度的降低
過濾后的水的質(zhì)量并不隨原水的質(zhì)量變化而變化。特別是當(dāng)原水濁度很高時，膜組也能保證持續(xù)高效的過濾質(zhì)量。而且，此過程可以輕易的全自動操作，
在實際測試某市政污水排放處，膜組被證明具有如下圖所示降低混濁程度的能力。
圖4.濁度的降低
2.4.降低淤泥濃度(SDI)指數(shù)
SDI指數(shù)作為水的過濾能力指標,它的降低主要由注入過濾器的原水的粘度決定。除了某些特殊的物質(zhì)，膠狀污物和溶解有機物也 影響 SDI指數(shù)。我們可以通過使用該新型超濾膜，能徹底清除膠狀污物和溶解有機物，然而對溶解有機物的清除，還要由其分子大小決定。此外，通過添加凝聚劑的 方法 ，可以顯著提高過濾效果和SDI指數(shù)。有時根據(jù)原水質(zhì)量的不同，甚至可以不加凝聚劑，也可以得到范圍從1到4波動的SDI指數(shù).
2.5.總有機物含量(TOC)的降低
TOC指特殊的膠狀物，而且包含部分溶解有機物。由于超濾膜(UF)根據(jù)分子重量的不同過濾各種不同雜質(zhì)，但整個過濾效果只體現(xiàn)在單個數(shù)據(jù)上。在UF系統(tǒng)之前，加入凝聚劑，可以幫助提高對低分子有機物的過濾效果。
通過提高凝聚劑的凝聚程度和改善原水ph值的方法，優(yōu)化凝聚劑的投入量，以便最大程度去除溶解有機物。比起傳統(tǒng)的處理方法，不必顧忌沉淀物或者裝置的過濾能力，因為UF的過濾性能和過濾裝置的大小及重量是沒有直接關(guān)系的。從下表中可以看到，TOC的過濾指標可以達到60%。
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測量項目 |
移除量 |
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TOC降低量(無凝聚劑) |
0---25% |
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TOC降低量 |
25%---60% |
3.廣闊的 應(yīng)用 前景
我國的人均水資源占有量僅為世界的人均的1/4，排名這世界第109位。如何緩解缺水矛盾，已成為我國 社會 和國民 經(jīng)濟 可持續(xù) 發(fā)展 的一重大戰(zhàn)略 問題 。
在城市供水中生產(chǎn)用水占90%，居民生活用水占9%，而飲用水僅占1%。分質(zhì)供水就是把這1%的水使用膜技術(shù)進行深度處理，使之達到飲用水標準。城市污水是一個重要的潛在水資源，使用膜生物反應(yīng)器進行城市污水處理，可以生產(chǎn)出不同用途的再生水，是解決水資源匱乏的重要方法。
上面介紹這種新型超濾膜以其優(yōu)秀的過濾性能，讓我們看到了其廣闊的應(yīng)用前景。該膜除了在飲用水和中水處理方面的應(yīng)用，在醫(yī)藥制造、化學(xué) 工業(yè) 等方面也有著具大的市場潛力。
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