膜让工业变得更美好

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS德文版 发布时间:2015-04-07

水处理技术中的渗透膜工艺—在给水净化过程中,微过滤、超微过滤和纳米过滤以及逆向渗透膜过滤技术等渗透膜工艺技术已经拥有了成熟的应用,它们已是流程工业领域用水、中水回用及污水处理等过程的关键技术。

在流程工业技术领域中使用的膜,大自然或许是它们最好的老师,这是Fumatech膜技术公司一直强调的观点,这家公司为饮料生产水净化开发设计了可杀菌消毒的逆向渗透和纳米过滤设备。在饮用水的杀菌消毒中,该公司研发生产了横流或全流过滤模式的超微过滤设备,为了把地下水中的硝酸盐分离出来,它们又研发了电解设备。这家公司使用到的膜几乎涉及了所有膜技术领域。

Envirochemie公司亦是如此,他们研发生产的Envopur系列膜技术设备能够利用逆向渗透、微过滤、超微过滤、纳米过滤等膜渗透技术处理工业污水。这些设备所能完成的典型任务包括:给水净化、污水回收再利用、原材料浓缩、喷淋水回收、连续性清洗池维护、原材料选择性分离以及污水净化处理。

两家公司的存在为公平竞争创造了很好的条件,正如PROCESS杂志举办的专业论坛上题为“工业化水处理技术的趋势和远景”的报告中所阐述的:今天,由于能源消耗较低的膜技术在给水准备和污水净化领域中已经成为重要的物理分离技术方法,当前各种聚合膜在工业生产中得到了广泛的应用,应用最多的是交叉流过滤的螺旋卷式膜组件和浸没式中空纤维膜组件两大膜生物反应(MBR)技术。聚合膜过滤不仅可过滤悬浮物及病菌,还可把溶解盐和低分子分离出来。当陶瓷膜的应用能够更多、更广时,它的成本费用则会更低。


图1 Enopur超微过滤设备应用在慕尼黑机场乳化液回收再利用过程中

自主调节过滤

Berghof公司研发了自主调节的超微过滤系统,能自动调节过滤精度,可自动识别流程工艺过程中的变化,大大节省了流程设备操作者不断调整设备的工作量,也打开了技术优化的大门。这一系统配用了新的Biopulse UF超微过滤单元,处理污水总量高达每天650m3。

这一UF超微过滤单元由两个相同的UF组件组成,每个UF组件有6个直径254mm、4m长的渗透膜模块,这些UF渗透膜模块工作时液体介质的流速很低,震动很小。Berghof公司发明的自主调节技术可以控制结垢,让按最佳净化处理条件有计划完成污水净化成为可能。

多重净化保证水质

鲁尔河对岸Menden和Fröndenberg两市的市政部门共同管理着一座现代化污水处理厂,这家污水处理厂利用多级过滤技术每小时将600m3的原水净化处理成高品质饮用水。鲁尔河的河水在给水通道中完成了沙滤,在进行机械预过滤前就已经超过了地下水的水质。在水中的较大颗粒杂质被清除后,水被送到巴斯夫旗下Inge公司研发生产的超微过滤渗透膜净水系统中,并将通过3道净化关:活性碳过滤大幅度去掉有机微量杂质,平池微孔曝气降低水质酸度,UV紫外线照射保证了最终的杀菌消毒。其他给水准备设备,由Inge公司研发生产的关键设备Multibore多孔超滤膜也已在Trier和瑞士Männedorf等地得到了应用。


图2 Berghof公司研发生产的自主控制超微过滤设备

彻底清除中重金属

一家机床设备生产厂在其厂内安装了两套超微过滤设备,用于准备企业生产过程中所需的乳化液和清洗水,保证水中的碳氢化合物极限值不超标。由于UF超微过滤设备分离重金属的能力非常一般,超微过滤后如锌、铜等元素含量可能超标,将导致企业废水全部交给第三方进行无害化处理,支付昂贵的排污费用。

UF超微处理后保证清除重金属的技术方法有两种:化学沉淀/凝絮和纳米过滤。经过向Entec公司咨询后,机床设备生产厂决定采用纳米过滤技术。安装和调试的纳米过滤设备的净化处理能力为每小时300L,能够自动控制纳米过滤设备的运行。这一设备包括附属的缓冲罐、工作罐在内,占地面积不到10m3,一年的运行就能收回这一设备的投资。

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