過(guò)濾膜（可過(guò)濾水中雜質(zhì)的材料）
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基本信息
| 中文名 | 過(guò)濾膜 |
| 外文名 | Filter membrane |
| 用品類(lèi)型 | 其他 |
| 材質(zhì) | 纖維、合成樹(shù)脂 |
| 用途 | 過(guò)濾水中雜質(zhì) |
展開(kāi)
過(guò)濾膜性能
1.1 過(guò)濾膜技術(shù)定義
膜的過(guò)濾是固液分離技術(shù)，它是以膜孔把水濾過(guò)，將水中雜質(zhì)截留，而沒(méi)有化學(xué)變化，處理簡(jiǎn)易的技術(shù)，但因膜孔非常細小，相應的存在某些技術(shù)問(wèn)題。在給水也有用生物膜處理原水的方法，但它與過(guò)濾膜分離技術(shù)不同。用作膜分離的叫做membrance，用作生物膜處理的膜叫做film.
1.2 過(guò)濾膜的種類(lèi)和機理
過(guò)濾膜以截留原水顆粒的大小分類(lèi)，膜孔從粗到細分為微濾膜(MF)，超濾膜(UF)，納諾濾膜(NF)和反滲透膜(RO)。MF膜孔徑0.05um以上，或為1000以上分子量，以去除膠體、高分子有機物為對象。NF膜孔徑為100～1000分子量。它去除的物質(zhì)在UF與RO之間，以去除三鹵甲烷、異味、色度、農藥、可溶性有機物、Ca、Mg等。RO分離粒徑為數十分子量，以去除食鹽類(lèi)和無(wú)機鹽為對象。RO滲透水的壓力比其滲透壓力要多1～2倍。除以上四種以外，還有離子交換膜和氣體滲透膜。MF、UF、NF和RO以壓力驅動(dòng)使固液分離。離子交換膜則以電力驅動(dòng)使鹽類(lèi)分子分離，促成海水淡化等。氣體滲透膜是最近研究出來(lái)通過(guò)氣體的新型膜，能使乙醇濃縮和海水淡化。
1.3 制膜材料
大體有纖維類(lèi)、合成樹(shù)脂類(lèi)和陶瓷類(lèi)三種。有的膜材質(zhì)有弱于鹽類(lèi)和臭氧等氧化劑的材料和受微一物分解的材料。另外，用作海水淡化的RO有除去產(chǎn)生THM的溴的膜和不能去除溴的膜，要根據用途而定。
1.4膜的型式
水體透過(guò)膜流速不大，因此為通過(guò)需要的水量，膜裝置的單體面積要大，要在一個(gè)小的空間內裝入很多根的膜細管。另外，厚度100um以下的薄膜因承受高壓，還必須有耐壓能力，為此應設法制造各種耐強壓的膜。一般膜的型式有板框式、螺旋式、橋式、管式及中空纖維式五種。板框式的膜應使用多孔質(zhì)的材料，螺旋式和橋式的膜與板框式的相同。螺旋式的為卷狀，橋式的為在折疊成小的體積中塞入大面積的膜。管式膜也需有多孔質(zhì)的材料，原水從管的內側通過(guò)，滲透水流出管外的為內壓式膜，這種客用得很普遍，也有外壓管式的。中空系統外徑為幾百u(mài)m，系統內包有多數纖維細管，因為纖維管細小，沒(méi)有必要特別用強度高的纖維管，膜本身就足以抵抗給予的壓力，中空纖維系統有原水從中空系統內側通過(guò)的內壓式，及從外部加壓的外壓式兩種。
1.5 膜的使用
使用過(guò)濾膜裝置不需凝絮化學(xué)處理，也不需蒸發(fā)分離作用，只需要壓力使水中固液分離，這是過(guò)濾膜處理的一大特點(diǎn)。過(guò)濾方式有兩種：
(2)流動(dòng)液體的流動(dòng)方向與膜面平等，形成液體與膜面成直角的透過(guò)膜孔，將液體內雜質(zhì)截留的橫流過(guò)濾方式。全量過(guò)濾方式適用于微濾和一部分超濾。橫流過(guò)濾，由于液體在膜表面上流動(dòng)，產(chǎn)生剪斷力，減少在膜表面上因為雜質(zhì)濃縮堆積的黏垢，適用于易于積垢的超濾、納諾過(guò)濾和反滲透過(guò)濾。
1.6 過(guò)濾膜沖洗
流體通過(guò)膜期間，其含有雜質(zhì)堵塞膜孔，使流體通過(guò)膜孔困難。為了恢復濾水效率，可采用以下方法：
(1)反沖洗
與過(guò)濾相反方向通過(guò)清水，使抑留于膜孔雜質(zhì)沖走。也有通過(guò)空氣沖洗法替代。
(2)海綿球沖洗
只單獨用于內壓式管形膜，它是將海綿球通過(guò)管膜內部，使海綿球與管膜內壁摩擦，把抑留物沖走的方法。
(3)空氣泡沖洗
它是用空氣泡攪拌力將附著(zhù)膜壁的抑留物去除的方法。用空氣泡攪動(dòng)軟質(zhì)合成樹(shù)脂中空系統的膜內壁，收到?jīng)_洗效果。
(4)藥劑沖洗
膜經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用，雜質(zhì)進(jìn)入膜孔之中，用一般沖洗方法不能解決，使用化學(xué)藥劑清洗。化學(xué)藥劑有苛性蘇打、鹽酸、次亞氯酸鈉、檸檬酸及過(guò)氧化氫等。
1.7 過(guò)濾膜的用途
過(guò)濾膜除用作水處理以外，還可用于超純水制造和海水淡化，一般采用反滲透膜（納諾濾膜）。另外用于糞尿處理、城市中水道處理、各種廢水處理等，一般采用超濾膜和微濾膜。在工業(yè)上可用于乳制品制造、半導體制造、食品制造、紙張制造及藥品制造等，也一般采用超濾膜和微濾膜。
飲用水應用
2.1 飲用水應用過(guò)濾膜設施
在MF、UF、NF及RO之中，除海水淡化應用RO以外，RO尚無(wú)使用之處。RO幾乎將鹽類(lèi)全部除掉，處理后水成了一切鹽類(lèi)都沒(méi)有的純水，甚至比蒸餾水還純，這樣的水當然不能做飲用水使用。如果采用就得要加對人體健康有益的鹽類(lèi)，要達到這種要求，目前尚無(wú)條件做到。NF對鹽類(lèi)的去除僅次于RO，但去除率也很高，一般作為軟水應用，對作飲用水由于上述原因也不宜采用。從而，用于凈水處理的膜應為MF和UF膜。用這樣的膜主要能將膠體和浮游生物等除去，能將不溶性的鐵和錳除去，及能將菌類(lèi)除去。但為了避免細菌在清水池內不再重生，不能省掉滅菌處理程序。考慮到UF去除物質(zhì)的分子量程度，它沒(méi)有能力將臭氧物質(zhì)和三鹵乙烯等有機溶劑除去，這些溶劑會(huì )在膜面上形成一層薄膜，這些薄膜今后可能有辦法除掉，可在以后列題研究。在膜的型式上，外壓中空系統或管型等膜適于采用。如果采用外壓式膜，可將通過(guò)沉砂池的原水，直接與膜連接處理。直接接到板框式和螺旋式的膜的原水，為了使膜孔不被閉塞，在流入膜以前，應將原水中浮游物質(zhì)除去。
2.2 飲用水應用過(guò)濾膜程序
凈水廠(chǎng)常規處理程序為凝聚、沉淀、過(guò)濾，膜分離水廠(chǎng)在原水符合過(guò)濾膜處理條件下，處理程序簡(jiǎn)單，只需過(guò)濾膜裝置處理即可（在原水水質(zhì)惡化時(shí)，尚需增加常規處理或增加微篩網(wǎng)處理）。在能量消耗上，使用過(guò)濾膜全量濾過(guò)方式，由于通過(guò)過(guò)濾膜使壓力提高，原水泵尚需在增強壓力上考慮。
2.3 飲用水使用過(guò)濾膜處理的優(yōu)點(diǎn)
(1)不需混凝劑
從過(guò)去使用膜的經(jīng)驗看，飲用水使用的原水（河水、水庫水和富營(yíng)養的湖泊水），用不加混凝劑的MF膜處理，和用混凝劑的凝聚、沉淀、過(guò)濾的常規處理相比，前者與后者所處理后水的水質(zhì)相當或超過(guò)。
(2)自動(dòng)化操縱簡(jiǎn)單，易于無(wú)人管理
采用膜分離技術(shù)只為供應原水提供必要的操作壓力，并只需要運行一個(gè)較長(cháng)時(shí)間才沖洗濾膜，別無(wú)其他工序。當前凝聚、沉淀、過(guò)濾凈水處理則工序繁多，在投藥上尚不能設定投加率。在這樣情況下操縱膜裝置很容易使其自動(dòng)化，做到無(wú)人管理，而常規處理做到自動(dòng)化則不容易。
(3)過(guò)濾膜水廠(chǎng)占地少
采用過(guò)濾膜水廠(chǎng)，膜裝置占地面積小，很容易將同等產(chǎn)水量的常規處理所占廠(chǎng)地面積降低一半。剩余地方可設活性炭處理裝置。由于過(guò)濾膜水廠(chǎng)可以無(wú)人化，職工居住的建筑物和配套設施都可削減。
(4)維護管理費用小
當前過(guò)濾膜使用壽命和價(jià)格尚是未知數，全部費用不好計算。但是從用膜處理用電費用和藥劑費用都少來(lái)看，比之常規處理維護管理費用高的狀況有很大優(yōu)點(diǎn)。
(5)易于排水處理
用于要求出水濁度≤5mg/L能符合飲用水質(zhì)標準的工業(yè)用水、生活用水及市政給水系統；
(6)工業(yè)污水中的懸浮物、固體物的去除；
以及用在游泳池循環(huán)處理系統、冷卻循環(huán)水凈化系統等。
由于用膜處理不需投藥，處理污泥量減少，因此易于處理。是否如此尚正在研究階段，未得出明確結果。
2.4 過(guò)濾膜處理存在的問(wèn)題
(1)膜的使用壽命
膜孔受到水中雜質(zhì)阻塞，使流體通過(guò)膜孔時(shí)水頭損失加大，流體流速降低。這時(shí)通常可用水沖洗使膜孔恢復原有的滲過(guò)能力。在不能達到目的時(shí)，應適當用藥劑清洗，使膜孔又能繼續使用。但應考慮膜的使用壽命。因即使按上述辦法處理，膜也會(huì )由于積垢過(guò)多，用藥劑清洗收效不理想。在這樣情況下，加混凝劑，延長(cháng)使用壽命，也可減低滲過(guò)流速，使膜的壽命延長(cháng)，但要增大膜的使用面積。
(2)過(guò)濾膜水廠(chǎng)施工管理
膜管本身強度相當高，有一定可*性。但施工中多多少少有部分膜管損傷。當然由于一兩根膜管受損，不會(huì )影響膜管滲透水的水質(zhì)。但一個(gè)中等水廠(chǎng)有上萬(wàn)根膜管，就不是一兩根膜管受損的問(wèn)題了，因此有必要對膜裝置加強部件管理和施工管理，不能與以往常規處理方式一樣對待。
(3)采用過(guò)濾膜新技術(shù)補救措施
一般采用新技術(shù)會(huì )遇到意想不到的狀況，尤其是采用過(guò)濾膜分離的場(chǎng)合，它整個(gè)變更了過(guò)去的常規處理系統，因此會(huì )有一定的顧慮。由于對膜技術(shù)沒(méi)有實(shí)用經(jīng)驗，應當增加補充設施，以備在膜裝置發(fā)生異常情況時(shí)補救。例如，是否在膜處理以后，再增設生物活性炭設施以除去臭味的措施，以及增設其他設備的考慮。
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