膜过滤，超滤特点、作用及在污水处理中的应用

1.超滤和超滤膜的特点

超滤也是以静压差为推动力的“筛分”作用过程，此外，对于高分子物质，还与溶质水之间的相互用有关。其核心部件是超滤膜，均为不对称结构的多孔膜。其结构一般有三层:最上层的表面活性层致密面光滑，厚度为o.1~1.5um，其中细孔孔径一般小10nm;中间的过渡层具有大于10nm的细孔，厚度一般为1~10um;最下面的支撑层厚度为50~250um，具有50nm上的孔。支撑层起支撑作用，提高膜的机械强度。膜的分离性能主要取决于表面活性层和过渡层。过滤的粒径介于微滤和反渗透之间，与微滤和反渗边间没有明确分界。可截留分子量为500~300000的各种可溶性大分子，如多糖、蛋白质、或相当粒径(一般小于0.1pm)的胶体微粒，形成浓缩液，达到溶液的净化、分离及浓缩目的。

制备超滤膜的材料主要有醋酸纤维素、聚砜、聚酰胺和聚丙烯腈等。制膜过程没有热理工序，使制得的超滤膜的孔比较大，可不受渗透压力的阻碍，能在小压力(O.o.5MPa)下工作，而且有较大的通水量。

常用超滤设备由多孔性支撑体和膜构成，装在坚固的壳内，有板框式、管式、卷式和中空纤维式。其中中空纤维超滤膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。中空纤维状超滤膜的外径为0.5~2um，特点是直径小，强度高，不需要支撑结构，管内外能承受较大的压力差;此外，单位体积中空纤维状超滤膜的内表面积很大，能有效提高渗透通量。因此，在使用超滤时一般都选择中空纤维式的超滤膜。

超滤工作条件取决于膜的材质，如醋酸纤维素超滤膜适用于pH=3~8;芳香聚酰胺超滤膜适用于pH=5~9，温度0~40℃;而聚醚砜超滤膜的使用温度则可超过100℃。超滤过程中，不能滤过膜的残留物在膜表面浓聚形成浓度极化现象，使通水量急剧减少，加大通水速度(3~5m/s)可适当防止。

2.超滤在废水处理中的应用

在废水处理中，超滤技术可以用来去除废水中的淀粉、蛋白质、树胶、油脂等有机物，以及黏土、微生物等，可回收各种有用物质，生产回用水。处理实例有:电泳涂装淋洗废水处理;含油废水处理;纸浆和造纸废水、洗毛废水、染料废水和食品工业废水等处理。

3.微滤和超滤的工作方式

根据水的回收率，超滤和微滤有两种过滤方式:死端过滤和错流过滤。

死端过滤为待处理水全部通过膜而无浓缩液流出的一种运行方式，该条件下水的回收率接近100%，但通量下降较快，膜孔容易堵塞，需要周期性的反冲洗以恢复通量。错流过滤为大部分待处理水通过膜而少量浓缩液从膜的另一侧流出的一种运行方式，采用该方式运行，水的回收率在80%~100%;因膜表面的水流不断将沉积物带走，因而其通量的下降较死端过滤要慢，但能耗较高。

按照膜组件是否浸没在待处理的废水中，超滤和微滤有两种工作方式:浸没式和外置式。浸没式是将膜组件置于待处理水反应器中，通过加压泵的负压抽吸作用使水通过膜的一种工作方式。浸没式属于死端过滤方式，优点是占地面积小，水回收率高;缺点为通量下降较快，需要周期性反冲洗或采取相应膜污染控制措施。膜生物反应器(MBR)和膜化学反应器是废水处理中最常见的一种浸没式膜反应器。为减缓膜污染，通常采用间歇出水的操作方式，出水时间比为0.8~0.9，即在每 10min的循环中，出水8~9min，空曝气(不出水)1~2min;同时向MBR中投加粉末活性炭，可以改变膜表面滤饼层的性质，在减缓膜污染的同时，强化有机物的去除，

外置式是将膜组件置于废水反应器之外，依靠加压泵的正向压力使水通过膜的一种工作方式。外置式属于错流过滤方式，优点是通量下降较慢，可以使用较高的过滤通量;缺点为占地面积大，水回收率低。连续微滤(CMF)和续超滤(CUF)是工程中应用较多的外置式工作方式，通常置于生物处理之后，对废水进行深度处理，作为制备一般品质再生水的最后一道屏障，或者作为反渗透系统的预处理单元。

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