超濾膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用
現(xiàn)階段世界范圍內(nèi)水處理設(shè)施的擁有者開始出現(xiàn)了轉(zhuǎn)變。供水開始逐漸由大規(guī)模的，政府控制運(yùn)營的方式轉(zhuǎn)變?yōu)樗饺藫碛械，多個國家共同參與的事業(yè)，并且也被視為本世紀(jì)的下一個商業(yè)機(jī)會。由此，出現(xiàn)了對新的水處理技術(shù)以及降低水處理成本的需求。此種需求必然導(dǎo)致膜技術(shù)的興起。從60年代開始，膜技術(shù)最早起源于海水淡化的反滲透膜。而后膜技術(shù)得到了非常迅速的發(fā)展，并且被廣泛應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。既脫鹽反滲透后，一系列更疏松的滲透膜被開發(fā)出來，包括從納濾，到超濾，到微濾。并且任何一種應(yīng)用都有其獨(dú)特的，可以非凡設(shè)計的膜來滿足要求。在早期大部分膜過濾采用錯流過濾的形式，即液體沿與膜面水平的方向流動，這樣的過濾形式可以防止“膜垢”的產(chǎn)生，但卻僅有一小部分的液體真正能夠過濾出來。因此這種過濾形式導(dǎo)致非常高的能耗，從而阻礙了膜在大規(guī)模水處理設(shè)施上的應(yīng)用。
在水處理中，尤其是大規(guī)模的水處理設(shè)施，能耗已經(jīng)成為一個非常明顯的重要指標(biāo)。假如膜技術(shù)要成為大規(guī)模的水處理設(shè)施的主要技術(shù)之一，就一定要降低能耗。因此，許多膜制造商開始開發(fā)低能耗的膜過濾系統(tǒng)，即所謂的死端過濾或半死端過濾。
此系統(tǒng)的工作原理類似咖啡過濾機(jī)，水中的固體懸浮物沉降在膜的表面。這部分固體通常被成為“污垢”，只要水中含有固體懸浮物，就必然會有“污垢”產(chǎn)生。為保證膜的產(chǎn)水量保持不變，膜過濾壓力必然不斷增加，因此運(yùn)行一段時間后需要從與過濾相反的方向?qū)δみM(jìn)行清洗，因此有時我們也稱為“半死端過濾”。沉積在膜表面的固體被清洗排出，從而膜又恢復(fù)了最初設(shè)計的性能。雖然反沖洗能夠去除系統(tǒng)中大部分的膜污染，但有時仍然需要更有效的辦法對膜進(jìn)行徹底清洗。因?yàn)樵S多物質(zhì)黏附在膜表面，僅通過機(jī)械力無法將其去除。這部分物質(zhì)通常為有機(jī)物或微生物有機(jī)物，經(jīng)過較長時間的運(yùn)行，這部分物質(zhì)會堵塞膜孔。膜的堵塞問題應(yīng)該被稱為“污垢”，它是運(yùn)行過程不希望發(fā)生的情況。堵塞物可以溶解并通過膜，假如其對膜表面的黏附不是非常強(qiáng)的情況下；或者被膜截留，對于一些微生物有機(jī)物，當(dāng)它們附著在膜表面后，還會進(jìn)一步繁殖。這種膜污染的主要通過化學(xué)清洗去除，也是一種可逆污染。膜污染真正的問題是那些無法去除的不可逆的污染。
半死端過濾技術(shù)是XIGATM的核心技術(shù)，它是根據(jù)8寸半死端過濾超濾膜組件發(fā)展起來的。XIGATM的核心技術(shù)采用8寸壓力容器，這是通常反滲透的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。在每個壓力容器中，可以放入多個膜組件。每個膜組件為1.5米長，毛細(xì)管式膜，膜絲內(nèi)徑0.8或1.5mm，每個膜組的膜面積為22或35m2。膜過濾的過程分為過濾、反洗、和化學(xué)加強(qiáng)反洗三個步驟。
應(yīng)用半死端過濾技術(shù)的關(guān)鍵，是將過濾、反洗、化學(xué)加強(qiáng)反洗三個過程合理設(shè)計，從而使最終用戶獲得最低的運(yùn)行費(fèi)用。因此沒有必要將單位膜面積的出水率總是保持在盡可能大的水平上。因?yàn)榉礇_洗不必加入任何化學(xué)藥劑，并且進(jìn)行時間很短因此反沖洗的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于化學(xué)加強(qiáng)反洗，我們認(rèn)為反沖洗是去除膜表面沉積污垢的首選方法。
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