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膜技术的创新

作者:本网编辑 文章来源:DECHEMA协会 发布时间:2013-01-25
随着世界人口的增加和工业化的发展,水资源越来越紧张.价格也在不断的上涨.因此,也要求化工生产领域的企业采取更加有利的节水措施,同时也要减少污水排放,基于这一原因,新的污水处理技术也显得越来越重要.

随着世界人口的增加和工业化的发展,水资源越来越紧张。价格也在不断的上涨。因此,也要求化工生产领域的企业采取更加有利的节水措施,同时也要减少污水排放,基于这一原因,新的污水处理技术也显得越来越重要。

世界各地各种不同的污水处理设备也常常被当作水源来加以利用。据WaterReuse咨询公司的报告,仅美国这些污水处理设施二次处理的污水总量就占全部污水处理量的15%左右。而经工业企业污水处理设备处理后再次利用的水资源很难有一个准确的统计数字,但据污水处理设备生产厂家的估计,全球污水二次使用的增长速度为每年15%~20%。而工业污水的净化处理在各个企业之间有着很大的差异。尽管那些企业生产着相同的产品。之所以有这样大的差别,主要原因在于污水中杂质的分离方式,例如从污水中分离出有利用价值的化学原材料,再次用于流程工艺生产之中;从污水中分离出有害物质,使有害物质不至于排放到河流中;最后使排放出去的污水达到规定的排放指标。在常用的污水净化技术中,包括机械过滤和机械分离、化学和生物技术的净化处理、澄清、浮选和蒸发。

在过去的一年里,渗透膜技术的进一步研发获得了丰硕的成果,例如减少了渗透膜净水设备的能源消耗,提高了渗透膜净水设备的分离性能,Dow Chemical 集团下属子公司FilmTec公司研发生产的逆向渗透设备用Spiral-Wickel螺旋连接件可以在7bar以下的压力下工作,而在5年前,逆向渗透设备的最低工作压力还必须是7~10bar。

Dows公司最新的技术创新是在压力管道中使用了涡流发生器。在一般情况下,渗透液收集器经过有连接滑环的内部连接件与6、7个渗透器连接。连接滑环可能在他们的工作位置处出现滑动,或者经过磨损而失效,从而致使密封不严。Dows公司的创新在于采用了卡扣式连接,两个渗透膜过滤装置用一个轴向卡紧的,柔性的密封件相互连接在一起。从而保证了连接密封的可靠性,同时也降低了能源的消耗。因为它内部连接件中横截面没有变小。

Koch公司也研发成功了一种适合于渗透膜净水设备使用的螺旋连接件,可以降低用户的使用成本。这一连接件被他们称之为“MegaMagnum”连接模块,直径为45cm,长度为155 cm。而普通标准连接件的尺寸规格为20×100cm。这种连接模块的优点是:安装工时少,生产成本低,密封件和管道的复杂系数少。另外,与传统的渗透膜设备相比,新型连接件占用的空间为原来的1/3到1/2。投资费用比标准渗透膜净水设备费用平均降低了14%。

Pall Corporation公司,一个属于英国USF过滤系统公司的子公司也利用他们的Marine Disc Tube进入了海水净化设备市场。他们生产的渗透膜海水淡化设备有一层层的过滤板,在各个过滤板之间是平面的渗透膜过滤层,是一种板、膜结构的管式渗透膜海水淡化设备。在压力的作用下,海水经过一层层的渗透膜,只有纯净的水才能通过这些渗透膜,在通过了这一渗透膜过滤装置之后,得到的只是纯净水。这是一种自洁式的渗透膜海水淡化设备,渗透膜的有效使用时间为5年。在需要更换渗透膜时,可以一个个的进行更换,而无需一次更换整个渗透膜模块。

在近十年后,反渗透技术将在净水设备中不断地得到应用。为了能够从海水和废水中生产出饮用水,对工业污水处理前的准备工作提出了很高的要求。由于传统污水的成份是众所周知的,而且其成份的变化也不大,因此有必要制造一个工业污水净化设备样机,以便确定这一系统是切实可行的,所使用的渗透膜是能够满足要求的。

渗透膜常用的材料是PAN(聚丙烯腈)和PVDF(聚偏氟乙烯)适用于含油的污水,Polysulfon适用于不含碳氧化合物的污水净化。反渗透膜技术所使用的膜材料通常是复合材料。由于PVDF材料可能被氧化,例如被氯所腐蚀,被一些芳香族溶剂所溶解,因此最好在进行渗透过滤之前消除这些溶剂。

GE公司不久前在市场上推出了一种渗透膜过滤设备,可在pH值2~12的范围内使用。而传统的渗透膜过滤设备只能在pH值4~10范围内使用。同时,GE公司的这种新型渗透膜过滤设备的工作温度可达90℃,而传统的只能在大约60℃的工况中工作。较高的工作温度使它可以从高温的蒸汽中获得纯净水,使锅炉、流程工艺设备不必重新加热。

Siemens Water技术公司研发生产的USF渗透膜过滤装置是一种渗透膜生物反应设备,它将MemJet MBR压缩机,生物活性渗透膜和微过滤渗透膜装置集成在一个设备中。其生物反应装置是一个有污水进口和空心纤维膜过滤出口的容器。在污水进入容器的时候,加入空气曝气,以促进生物活性反应。另一方面,加入的空气穿过渗透膜,一方面可以减少避免渗透膜沾染污物,另一方面为反应过程加氧。

被渗透膜截留住的固体物质被送回到容器入口处。这种污水净化技术可以将固体物质的浓度浓缩到10~15mg/L,而普通的生物活性净水技术所能达到的浓度仅为3~5mg/L。净化污水的细菌,在浓度高时的效率非常好。第一台这样的净水设备用于传统的污水净化厂中,但是在不久的将来也可用于炼油厂以及石油化工和钢铁冶炼厂。

2005年时USF公司研发生产了一种适用于其Memcore——渗透膜生物过滤系统的新型正方形渗透膜模块。坚固的新型渗透膜模块采用了更好的纤维技术,并优化了的结构配置,从而使设备投资费用和运行费用更低,使污水处理技术更简单,安装复杂性更低。

Microdyn-Nadir有限责任公司除了在渗透膜生物过滤技术领域中积极的开展研发活动以外,在为潜入式渗透膜系统生产了板式渗透膜之后,现在也研发成功了自己的渗透膜生物反应器用的模块。在他们多年从事渗透膜净水技术经验的基础上,他们向市场推出了自己的Bio-Cel模块,这是第一种采用板式膜技术生产的渗透膜模块,可向空气纤维渗透膜系统一样反冲洗。它没有采用通常固定渗透膜所需的板件,而是采用了自粘附的薄膜,其密度相当于空心纤维过滤膜的密度。这一模块的特点是在流量稳定时有很长的使用寿命,几乎不需清洁。

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