雙膜法處理技術淺析

宋亞寧

摘 要 本文簡要介紹了雙膜法水處理技術的原理，及影響該法處理效果的主要因素，指出膜的污染和濃差極化現象是在實際水處理應用中需要控制的主要因素。

關鍵詞 雙膜法 膜污染 濃差極化

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A

雙膜法即超濾與反滲透聯合使用的技術俗稱，屬于膜分離技術的一種，用于污水深度處理回用的工程之中。

1工藝原理

1.1超濾

超濾是通過給分離膜施加一定的壓力，使流體切向流動，從而分離小分子溶質和溶劑，使膠體、顆粒等大分子物質被阻隔的一種膜分離技術。

它的特點主要表現在，第一，超濾是以壓力為驅動力的一種膜分離方式。第二，超濾膜可有效截留分子量為500～1？06 MW的大分子物質。第三，膜結構為不對稱結構。第四，超濾膜的運行模式有死端過濾、單通錯流過濾和循環錯流過濾三種。

不對稱超濾膜由一層極光滑而薄（0.1微米）孔徑在0.002～0.1微米的表面和孔徑大于15微米的非對稱結構海綿體組成。海綿體對表面的薄膜起到良好的支撐作用。

超濾膜可按照死端過濾、單通錯流過濾和循環錯流過濾三種操作方式運行。死端過濾因其超濾膜易受污染，易產生濃度極差化適用于低固懸物含量和污染物含量進水的處理，但其工藝流程簡單，運行能耗低，在一定領域應用較廣。錯流過濾在理論上能保持一個持久的高通量，但由于理論與實際操作的差別，實際運行中膜污染無法避免，需要定期進行清洗方能保證膜的持續運行。然而錯流過濾仍可在一定范圍內降低膜污染和膜表面過濾層的阻力。在應用方面，錯流過濾因工藝流程相對復雜、運行能耗偏高尚存在一定的局限性。單通錯流過濾與循環錯流過濾類似，最大的區別在于水通量遠低于循環錯流過濾。

1.2反滲透

我們知道滲透是稀溶液中的溶劑分子（水）自發的透過半透膜進入到濃溶液中，使濃溶液的濃度降低的一種現象。而反滲透則不同，它是在一定外界操作壓力下，水分子的流動方向逆轉，由濃溶液進入到稀溶液中的過程。外加壓力是反滲透的驅動力，因此需進行反滲透的溶液濃度越高，所需滲透壓越大，耗能也就越高。

產水通量和脫除率是反滲透的關鍵參數，也是是膜的本征特性，而膜系統的水通量和脫除率則受到壓力、溫度、回收率、進水含鹽量和pH 值等眾多因素的影響。反滲透處理應用到鋼鐵行業中主要是利用了反滲透對鹽的脫除效果，利用反滲透膜對廢水進行脫鹽處理等深度處理后回用于生產，減少企業新水耗量，從而降低運行成本。

2影響雙膜法處理效果的因素

2.1膜污染

膜污染是指當料液經過膜過濾處理時，水中的某些微粒、膠體粒子或溶質大分子等因物理化學相互作用或機械作用，在膜表面或膜孔內吸附、沉積導致膜孔徑變小或堵塞，使水分子等透過膜時的阻礙作用增加，從而使膜的產生透過流量與分離特性發生不可逆變化的現象。膜污染是影響膜可靠性的決定因素，而膜的可靠性是阻礙膜技術推廣應用的關鍵要素。就超濾來說，消除膜污染將使超濾效率提高1/3以上，使投入成本減少1/8。就反滲透而言，膜污染是其重要的制約因素，它不僅影響膜的高效連續運行，還嚴重影響膜的使用壽命，增加運行成本。

常見的膜污染主要有：沉淀污染、吸附污染、生物污染，三種污染情況有時會同時發生，并且一種污染的發生又可能加速另一種污染的進程。在應用膜系統處理時，適當的添加硫酸銅（濃度0.5-1.0/mg/l）可抑制藻類等的生長，加入化學試劑等可干擾膜的生物污染，影響膜表面聚合物的粘附。在應用膜處理技術時，要對原水組分進行分析，然后選擇合適的預處理，以延長膜的使用壽命。

2.2濃差極化

濃差極化是指當料液經膜處理截留鹽分時，在膜表面形成了一層邊界層，該邊界層中的鹽濃度比進水鹽濃度要高，致使膜表面料液流速極低的一種現象。

濃差極化與膜污染二者很難區別，雖然有內在聯系，但本質上卻是截然不同的。濃差極化發現的概率較膜污染小，但危害比膜污染要大，具體表現如下：

（1）產水量降低。此時要想達到一致的產水量，勢必增加進水壓力，致使單位水的能耗增加。

（2）水通量降低。此時若想保持一致的透水量，必須增加膜清洗次數，這可能會造成膜的不可逆恢復。

（3）透鹽量減少。

要想消除濃差極化的危害，必須要嚴格按照膜的設計原則來運行膜系統，嚴格控制水通量和回收率。

綜上，雙膜法的工藝原理并不復雜，在實際水處理應用中膜處理技術的運行控制膜污染和濃差極化是根本。

參考文獻

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