水处理膜的应用现状及发展趋势

水处理膜的类型膜技术被称为是21世纪的水处理技术,是近40年来发展最迅速、应用最广泛的技术,水处理领域是膜技术最重要的应用领域。与传统水处理技术相比,膜技术具有节能、投资少、操作简便,处理效率高等优点。目前水处理常用的膜有以下几种类型:微滤(Microfiltration,MF)、超滤(Ultrafiltration,UF)、反渗透(Reverse Osmosis,RO)、纳滤(Nanofiltration,NF)、电渗析(Electrodialysis,ED)等。徽滤膜是以静压差为推动力,利用筛网状过滤介质膜的“筛分”作用进行分离,微孔过滤膜是均匀的多孔薄膜,厚度一般在90-150μm之间,过滤粒径在0.025-10μm之间,操作压力一般为0.01-0.1MPa。超滤膜过滤粒径介于微滤和反渗透之间,约5-10nm,在0.1-0.5MPa的静压差推动下,截留蛋白质、酶等分子量大于500的大分子及胶体,形成浓缩液,达到溶液的净化、分离及浓缩目的。反渗透是渗透过程的逆过程,推动力为压力差,即通过在待分离液一侧加上比渗透压高的压力,使得原液中的溶剂渗透到半透膜的另一边。反渗透的操作压一般为1-10MPa,主要取决于原水渗透压。反渗透主要应用于海水淡化、苦咸水淡化、纯水生产等,涉及市政、电力、化工、医药等行业。纳滤膜是20世纪80年代在反渗透复合膜基础上开发出来的,是超低压反渗透技术的延续和发展分支。纳滤膜截留粒径为0.1-1nm,一价离子和小分子物质具有较高的透过率,操作压(0.5-1MPa)较小。主要用于截留多价离子和大分子有机物,截留分子量介于反渗透和超滤之间。电渗析膜。与上述膜的工作原理不同,电渗析的推动力不是压力差而是电位差。是在直流电场的作用下,利用离子交换膜的选择透过性,把电解质从溶液中分离出来,实现溶液的淡化、浓缩及纯化。上述水处理膜的特性如表1所示。水处理膜的应用情况海水淡化和苦咸水淡化。截至2003年12月31日,国际淡化总装机容量已达到3775万m3/d,其中将近50%采用反渗透技术。在匣渗透(膜)法海水淡化方面,我国已具备自主设计和装置制造的能力,已经积累了一整套设计、生产和管理经验。先后在辽宁、天津,山东、浙江等地建起了多座反渗透海水淡化工程,淡化后的海水成为当地重要的水源。典型工程有山东长岛、浙江嵊沁和大连长海日产千吨级规镆的反渗透海水淡化工程,河北沧州化工18000m3/d反渗透苦成水淡化工程,山东荣成5000m3/d反渗透海水淡化工程,大连石油化工公司5600m3/d反渗透海水淡化工程,山东黄岛电厂3000m3/d反渗透海水淡化工程,浙江玉环电厂34560m3/d反渗透海水淡化工程等。反渗透、纳滤,电渗析等膜技术都可应用于海水淡化和苦咸水淡化。由于具有造价低、节能等特点、反渗透技术是海水淡化和苦咸水淡化的主流膜技术。对于原水含盐量低于5000mg/L的场合,也可采用纳滤和电渗析技术。对于反渗透海水淡化和苦咸水淡化技术,由于具有处理效果好、占地面积小、适应能力强等特点,超滤/微滤越来越广泛的作为其预处理技术。纯水处理。反渗透技术以及与之结合的离子交换技术已经成为纯水处理行业的主流技术。近年来,我国的水处理行业特别是纯水制备专业的工艺与设备取得了长足的进步,该行业迅速发展的主要原因为:国家对行业水质标准的完普及提高促使相应行业对提高水质的要求增长较快,市场需求较旺;国外膜产品大量涌人中国市场,加速了国内膜技术的成熟;国民经济高速增长,企业购买力加强;市场不断扩展与生产成本下降形成良性循环;目前反渗透工艺技术应用的迅速发展,技术市场日渐成熟。在国内,以反渗透工艺生产纯水的最大市场属电力工业,主要用于锅炉补水,其工程的数量及规模非其他行业可比,从而使其成为水处理行业的最大用户。制药工业中,国家药典对大输液等规定采用蒸馏法,反渗透技术在片剂、口服液及蒸馏前处理的工艺用水市场已相当可观。近年来酿酒、饮料等食品行业广泛采用纯水勾兑工艺。瓶装、桶装饮用纯水、直饮水生产工艺中已大量采用一级或二级反渗透技术。工业废水处理。对于无机工业废水,主要产生于化肥、化工等行业,采用反渗透淡化工艺,可以将废水溶解物的浓度提高到6%以上,提高了废水溶解物的回收价值,同时可生产工业用纯水。对于含油废水,主要产生于钢铁工业的压延、金属切削、研磨、石油开采、炼制及管道运输等过程。处理含油废水主要是除油的同时去除COD(Chemical Oxygen Demand,化