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浅谈超滤膜污染机理及防控措施

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《资源节约与环保》2017年第4期

浅谈超滤膜污染机理及防控措施

李明魏巍李雪飞(天津大学建筑设计研究院天津300072)

摘要：该文综述了超滤膜在饮用水净水工

艺中的技术优势;.重点分析了膜污染的机理及防控

措施;，提出超滤膜:技术存在的问题和发展方_向pj

关键词：超滤膜；膜污染；膜污染防控 ,

目前我国自来水处理1艺还是以20世纪初形成

的混凝-沉淀-过滤-消毒的常规工艺为主，该工艺主要

应对细菌、浊度、病毒等常见水质问题，但对水中溶解

性有嗅味、机物、氨氮去除能力有限。水源水质不断恶

化时.在原有工艺的基础上增加了臭氧活性炭单元，虽

然强化了对有机物和嗅味物质去除效果，但现状工艺

中存在的一些新问题仍需要解决。超滤:C艺具有以下优点:除浊率高，出水浊度能保

持在0.10麗TO以下，对親粒物的去除率趄过99.9%;

能有效去除贾第鞭毛虫、隐孢子虫、细菌等微生物及病

毒，在后续消毒过程中，减少了氯的甩量，同时降低了 对人体构成危書的氯代副产物的形成；水厂占地面积

小,产能高，便于操作，易于老水厂的工程改造;对藻类

的去除效果较好，同时对大分子有机物去除效果较好,

出水水质稳定

1超滤膜工艺简介

超滤对原水的适应能力比常规：D艺强，可有效去

除胶体、悬浮物、细菌、病毒及大分子有机物，但对氨

氮、金属离子、溶解性盐、小分子有机物s天然有机物处

理能力有限，单独使用时超滤膜容易受到污染9超滤膜

根据膜材料的不同可分为有机膜材料和无机膜材料^

員前国内外研究及应用较为广泛的有机膜材料有:纤

维素衍生物类、聚砜类、聚烯烃类、含氟聚合物、聚酰胺

类、聚酰亚胺类、聚酯类，其中对聚酰胺类、聚酰亚胺类、

聚酯类研究相对较少。无机膜材料主要有无机陶瓷类、

金属、金麗氧化物、玻璃膜、碳纤维、硅酸盐、沸石P现在

很多学者致力于超滤与其他组合工艺联用的研究w，“混

凝-超滤”、“粉末活性炭-超滤”等组合工艺已逐渐成为

国内外学者研究的热点$

2超滤膜污染成因及机理

膜污染程度直接关系到膜的使用寿命、出水水质、工艺造价等。膜污染机理至今没有统一的定论，在文献

中一致认为原料液中胶体粒子、溶质大分子、微粒与膜

发生了不同的作用(物理、化学、生化或机械）,长时间

吸附在膜表面或者沉积在膜孔内，导致膜产水降低《普

遍认为膜污染主要分三部分：浓差极化、膜表面污染

(滤饼层的形成和压缩)、膜孔内的吸附和阻塞，以地表

水为水源的饮用水净水处理过賴;中，夭:然有机物

CMM)2]被认为导致膜污染的主要物质,NOM中不同

组分的物质导致不同形式的污染s KOM中究竟是何种 物质造成膜污染，国内外学者有不同的见解。Margarid^

等认为有机物中的腐殖质(疏水性有机质)是导致不可

逆污染的主要原因，同时认为褐菌酸是仅次于腐殖酸 的膜污染物质。KateoufidmiP辱研究表明导致膜污染的

最主要的部分是亲水性有机物，然而Jmssm—认为中

性亲水性物质是导致膜污染的主要组分。Cui等％:九为

导致膜污染的NOM组分影响大小按顺序排列是中性

.亲水性有机物> 疏水性有机物 >带电議水性有_机物。

3膜污染影响因素及防控

原水pH、离予浓度(Ca'Mg2+、Fe*je)等是影响膜

污染的重要因素-董秉直等[10]研究pH对“混凝-超

滤”组合工艺过滤性能的影响。结果表明当降低pH时,

有机物表面尺寸会减小，疏水性能增强，有利于混凝处 理;同时pH下降抑制了混凝水解反应的进行，使带正

电荷的物质密度增加，有利宁有机物的吸附.因而会加

大对膜的污染。Y—等采用不同种膜材质的超滤

膜做实验时发现二价阳离子，尤其是Ca>促进分子结

合，加剧了滤饼层和污垢的形成，是导致膜污染的重要

因素。改变原水的性质，可以不同程度地延缓膜污染，

«内外研究者做了大量的研究，通过在膜前加入混凝

剂、活性炭、预氧化、生物预处理、超声、MIEX等处理单

元对原水进行改性。影响超滤膜污染的操作条件有膜

逋量、过滤周期、反冲洗时间及强度。随着过滤时间的

增加，水中污染物在膜表面逐渐形成较厚的泥饼层|-

旦泥饼层被压实，就难以清洗。通过选择合适的膜通

羹、缩短过滤周期、延长反冲洗时间、提高反冲洗强度 可以减轻膜污染6 Nakatsuka W等采用CA材质超滤膜

30研究表明反冲洗压力应高宁产水压力的两倍.才能维

持通量处于较稳定的状态。优化运行参数，如膜通量、

水力条件、气水比等条件可以减少膜污染。膜材质及膜

表面性能影响着膜污染。膜的亲疏水性对膜污染有^ 定的影响。通过研究不同的膜材料对膜污染

的影响得出疏水性膜比亲水性膜的膜污染速快0 LeeM

等通过研究比较UF和MF膜后得出表面粗糙的UF更

容易产生污染,词时认为接触角越小，膜的亲水性能就

越强，接触角越大，膜的疏水性能越强。对膜进行改性，

可以改善和提高超滤膜在水处理中的应用。

4超滤膜技术发展展望

(1)研发抗污染、抗氧化、高通量、机械强度高、寿

命长、价格低廉的新型膜材料^

⑵针对不同水质特点及工现状,开发新型大单

元膜组件及新型膜组件组合方式。(3 )新型膜处理组合技术的研发.研发能有效处理

不同水质及突发性水质污染的膜#且合技术。

(4)加强膜污染机理及膜污染控制技术研究，提出

针对不同污染物的高效清洗药剂。(5 )优化膜处理监控系统，实现对进水、过滤、反冲

洗及化学清洗过程以及膜组件完整性测试和泄漏测试

的全自动控制。

(6)加强超滤技术在应用领域的研究，如在城镇供

水、不同水质处理以及社区优质自来水中的应用。随着膜性能的改进、制膜成本的降低以及超滤膜

工艺的成熟，相对常规处理工艺超滤已经显现^定的

技术和经济优勢。以超滤膜为核心的超滤组含 1C艺将

替代传统的给水处理工艺成为城市饮用水净水1C艺一

个新的发展方向。

参考文献

[1] 朱寅春.常用超滤膜组合工艺在饮用水处理中的进 展及应用[J].净水技术，2011，30(5):72-75.[2] Margarida C,Maria J R. Assessing PAC contribution

to the NOM fouling control in PAC/UF systems [J]. Water

Research,2010,44(5)： 1636-1644.

[3] Katsoufidou K,Yiantsios S G,Karabelas A J. A study

of ultrafiltration membrane fouling by humic acids and

flux recovery by backwashing : experiments and modeling

[J]. Membrane Science, 2005,266 ： 40-50.

[4] Nakatsuka S, Nakate I, Miyano T. Drinking water

treatment by using ultrafiltration hollow fiber membranes

[J]. Desalination, 2006,106(1-3)： 55-61.

[5] Jmsson C，Jmsson A S. Influence of the membrane

material on the adsorptive fouling of ultrafiltration mem­

brane s[J]. Membrane Science ,2011, (108) ： 79-87.

[6] Lee N, Amy G, Croue J P, et al. Identification and un­

derstanding of fouling in low -pressure membrane (Mf/

UF) filtration by natural organic matter (N0M)[J]. Water

Research，2010，38(20): 4511-4523.《资源节约与环保》2017年第4期

(上接第29页）

3城市污水处理厂要做好风险管理工作

城市污水处理厂运行中会存在诸多的风险^但是，

往往管理人员对风险缺乏意识，就会导致工作人员的

安全健康受到威胁。

3.1将风险管理目标制定出来

城市污水处理厂的风险管理目标就是将运营

中所存在的风险消除。对于难以避免的风险，就

要采取防御措施，以将风险发生而造成的损失降

到最低。3.2将风险管理策略制定出来

污水处理厂的有关部门进行风险管理的时候，要

注重防御为主，能够从工作经验的角度出发对可能发

生的风险进行预测、分析，以从技术的角度采取控制措

施。注重对操作人员的职业素质的培养,还要对工作环

境予以改善$注重污水技术处理水平的提高，以对风险能够应急处理并有效控制。

结语

综上所述，中国社会经济的快速发展，人们在物质 生活充分满足的闻时，对生活质量的要求逐渐转向环境 质量，环境保护成为目前被社会关注的焦点e城市污水 处理厂承担着城市污水处理的责任，直接关乎到城市环

境保护质量。特^是城市污水处理厂运营管理中所存在 的问题，就需要认真对待并采取相应的措施予以解决。 参考文献[1] 欧大千.城市污水处理存在的问题和对策[J].科技促 进发展(应用版）,2012(02): 141—142.[2] 王云波.城市污水处理厂市场化运营管理探析[J].新 西部(理论版）,2012(07):74、71.

作者简介杨文斌,工程师，硕士研究生，毕业于中国科学院

研究生院，主要从事环境监测、环境管理等工作。

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超滤反渗透方案

超滤反渗透方案

超滤反渗透方案

1. 引言

超滤反渗透（Ultrafiltration Reverse Osmosis, UF/RO）方案是一种用于水处理的高效过滤技术。该方案结合了超滤和反渗透两种技术，可以有效去除水中的悬浮物、颗粒、细菌、病毒、有机物等杂质，获得纯净的水质。本文将介绍超滤反渗透方案的原理、应用领域以及优缺点。

2. 超滤反渗透原理

超滤反渗透方案主要由超滤膜和反渗透膜组成。超滤膜具有较大的孔径，可以过滤掉大部分的颗粒、有机物和微生物。而反渗透膜则更为精细，可以有效去除水中的溶解物质和微小的污染物。

在超滤反渗透方案中，首先将源水通过超滤膜进行初步过滤，去除大部分的悬浮物和颗粒。经过超滤膜过滤后的水称为预处理水。然后，预处理水通过反渗透膜的高压作用下，将溶解物质和微小的污染物逆向渗透，得到纯净水。

超滤反渗透方案的关键在于膜的选择和操作参数的控制。膜的选择需要考虑到水源的水质、投资成本和日常运营维护。操作参数的控制包括膜面压力、水流速度和回收率等，合理的操作参数可以提高系统的处理效率和降低能耗。

3. 超滤反渗透方案的应用领域

超滤反渗透方案广泛应用于以下领域：

3.1 饮用水处理

超滤反渗透方案可以去除水中的悬浮物、细菌、病毒和有机物等污染物，获得安全、清洁的饮用水。在城市供水和偏远地区饮水困难的地方，超滤反渗透方案可以起到重要的作用。 3.2 工业用水处理

在一些工业生产过程中，需要用到大量的清洁水源。超滤反渗透方案可以有效去除水中的杂质和污染物，满足工业用水的质量要求。特别是在电子、化工、制药等行业，超滤反渗透方案得到广泛应用。

3.3 污水处理和再利用

超滤反渗透方案可以将污水中的有用物质和水分分离，实现废水处理和再利用。通过超滤反渗透的处理，可以将废水处理成符合排放标准的水质，为环境保护和资源回收做出贡献。

4. 超滤反渗透方案的优缺点

超滤反渗透方案具有以下优点：

• 高效过滤：可以去除水中的颗粒、细菌、病毒和有机物等污染物。 • 净水效果好：得到的水质纯净，符合饮用水和工业用水的质量要求。

超滤膜技术在水污染处理过程中的应用

超滤膜技术在水污染处理过程中的应用

超滤膜技术在水污染处理过程中的应用

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，人们的生活水平日益提高，对水的质量提出了新的要求。然而，在水处理中，由于各种内外部因素，出现了各种问题，难以有效改善水质。因此，在未来的水处理中，将加强超滤膜技术的应用，以有效改善水质，促进水处理工作合理、有序，为人们的日常生活和工作提供更好的水资源。

关键词：环保工程；水处理；超滤膜技术；应用

前言

水处理是环境工程的重中之重。水处理较好，可以有效保护环境，提高水资源的利用率。因此，水处理尤为重要。水处理技术有很多，其中超滤膜技术作为环境工程水处理技术应用最为广泛。近年来，超滤膜技术因其优异的去除水中颗粒和胶体的能力而被广泛应用于饮用水处理中。被广泛使用的超滤膜技术可以彻底去除病原体和颗粒杂质，大大提高饮用水的安全性。超滤膜技术有效去除水体中所含的污水、废水等杂质，提高水资源的循环利用效率，实现水资源的有效净化。

1超滤膜技术概述

1.1超滤膜技术基本原理

超滤膜技术是一种重要的膜处理技术。膜处理技术的基本原理是利用滤膜滤除水中的颗粒物、杂质和微生物，从而将水和污染物分离。超滤膜技术广泛应用于环境工程中的水处理。在压力的作用下，污水中所含的水、无机盐等小分子溶质被滤膜的微孔截留在滤膜一侧。它穿过滤膜的微孔，滞留在滤膜的反面，使污水分离和净化。超滤膜技术能有效分离聚合物杂质和污染物，在环境工程中具有很高的应用效果，主要用于污水处理、污水循环利用、油基污水净化、海水淡化等。 1.2超滤膜技术的基本特点

超滤膜技术是一种不使用化学试剂的物理处理技术，近年来以聚合物分离膜研究为主导，发展迅速。根据超滤膜技术的具体应用性能，超滤膜技术在水处理中具有以下基本特点：一是超滤膜技术使用化学试剂和化学品，可以避免工艺过程中的二次水处理，避免污染问题。其次，超滤膜技术采用了较为先进的超滤膜形态，与常规膜技术相比，过滤效果显著提高，可以全面提升水处理效果。第三，超滤膜技术的应用相对容易，可以实现水处理过程的自动化。此外，所需的设备设施投资较少，可通过环境工程显著提高水处理的经济效益。

环保工程水处理中超滤膜技术研究

环保工程水处理中超滤膜技术研究

环保工程水处理中超滤膜技术研究

摘要：超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术，介于微滤和纳滤之间。超滤膜技术在水处理方面具有能耗低、操作压力低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优点，广泛应用于饮用水净化、生活污水回收、含油废水、纸浆废水、海水淡化等水处理中。本文对超滤膜技术进行了概述，分析了超滤膜技术的基本原理以及超滤膜技术的特点，阐述了环保工程水处理中超滤膜技术的应用，最后展望了的超滤膜技术的发展前景。

关键词：超滤膜技术 原理 特点 环保工程 水处理

超滤膜是一种孔径规格一致、额定孔径范围为0.001至0.02微米的微孔过滤膜。超滤膜技术是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术，其截留机理是以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及低分子量溶质通过，从而达到溶液的净化、分离、与浓缩的目的。

一、超滤膜技术概述

超滤（ultra filtration，简称uf）是溶液在压力作用下，溶剂与部分低分子量溶质穿过膜上微孔到达膜的另一侧，而高分子溶质或其他乳化胶束团被截留，实现从溶液中分离的目的。其截留机理主要是筛分作用，但有时膜表面的化学特性，例如膜的静电作用也起着截留作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附，在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等三种方式被超滤膜阻止，而水、无机盐及低分子物质透过膜。

超滤膜的性能通常是指膜的物化性能和分离透过性能，超滤膜物化性能主要包括膜的机械强度、耐化学药品、耐热温度范围和适用ph值范围等，分离透过性能主要指超滤膜的水通量和切割分子量及截留率。

超滤膜技术作为一种能够将溶液进行净化、分离或者浓缩的膜透过分离技术，介于微滤和纳滤之间。超滤膜是悬浮颗粒及胶体物质的有效屏障，同时超滤膜也可以实现对两虫、藻类、细菌、病毒和水生生物的有效去除，从而达到溶液的净化、分离与浓缩的目的。与传统工艺相比，超滤膜技术在水处理方面具有能耗低、操作压力低、分离效率高、通量大及可回收有用物质等优点，广泛应用于饮用水净化、生活污水回收、含油废水、纸浆废水、海水淡化等水处理中。

超滤工作原理

超滤工作原理

第 1 页 共 1 页 超滤工作原理

与传统分离方法相比，超滤技术具有以下特点：

1、滤过程是在常温下进行，条件温和无成分破坏，因而特别适宜对热敏感的物质，如药物、酶、果汁等的分离、分级、浓缩与富集。

2、 滤过程不发生相变化，无需加热，能耗低，无需添加化学试剂，无污染，是一种节能环保的分离技术。

3、 超滤技术分离效率高，对稀溶液中的微量成分的回收、低浓度溶液的浓缩均非常有效。

4、 超滤过程仅采用压力作为膜分离的动力，因此分离装置简单、流程短、操作简便、易于控制和维护。

5、 超滤法也有一定的局限性，它不能直接得到干粉制剂。对于蛋白质溶液，一般只能得到10～50％的浓度。超滤装置是在一个密闭的容器中进行，以压缩空气为动力，推动容器内的活塞前进，使样液形成内压，容器底部设有坚固的膜板。小于膜板孔径直径的小分子，受压力的作用被挤出膜板外，大分子被截留在膜板之上。超滤开始时，由于溶质分子均匀地分布在溶液中，超滤的速度比较快。但是，随着小分子的不断排出，大分子被截留堆积在膜表面，浓度越来越高， 自下而上形成浓度梯度，这日才超滤速度就会逐渐减慢，这种现象称为浓度极化现象。为了克服浓度极化现象，增加流速，设计了几种超滤装置：

第 1 页 共 1 页 1、无搅拌式超滤

这种装置比较简单，只是在密闭的容器中施加一定压力，使小分子和溶剂分子挤压出膜外，无搅拌装置浓度极化较为严重，只适合于浓度较稀的小量超滤。

2、 搅拌式超滤

搅拌式超滤是将超滤装置位于电磁搅拌器之上，超滤容器内放人一支磁棒。在超滤时向容器内施加压力的同时开动磁力搅拌器，小分子溶质和溶剂分子被排出膜外，大分子向滤膜表面堆积时，被电磁搅拌器分散到溶液中。这种方法不容易产生浓度极化现象，提高了超滤的速度。

4、 中空纤维超滤由于膜板式超滤装置，截留面积有限，中空纤维超滤是在一支空心柱内装有许多的，中空纤维毛细管，两端相通，管的内径一般在0、2mm左右，有效面积可以达到1平方厘米每一根纤维毛细管像一个微型透析袋，极大地增大了渗透的表面积，提高了超滤的速度。超滤原理超滤又称超过滤，用于截留水中胶体大小的颗粒，而水和低分子量溶质则允许透过膜。超滤的机理是指由膜表面机械筛分、膜孔阻滞和膜表面及膜孔吸附的综合效应，以筛滤为主。超滤⑴原理