膜过程先进的废水处理
概述了膜过程可以用于废水处理在第三章提出了;各种过程的一般特征确定膜工艺在废水处理中的应用。膜过滤理论上可以取代传统二次沉淀等过程,絮凝沉淀池,然后呢颗粒过滤所有在一起。然而,在现实中,膜的应用过滤在废水处理认真实施。膜过滤通常是放置在二级处理后的废水处理自己大部分的悬浮颗粒和雾;筒式过滤器或碳过滤器是常用的膜单元之前延长工作寿命周期膜的材料,这是非常容易受到污染或形成吸附层脂质,蛋白质,硅酸盐等微小物质。
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- 图5.4。分类基于尺寸的膜过滤的排斥。
摘要素从食品和农业废水处理可以用膜过滤,仅提供一些形式的预处理(过滤)先于膜过滤。例如,陡峭或泡水从粮食加工可以用微量过滤单元;从牛奶和奶酪处理废水,包括清洁水和蒸发器冷凝水,可以过滤超滤或微滤和超滤的组合;和油/水乳剂可能与陶瓷膜过滤分离单元。的膜过滤过程能够保留或删除某些材料的分类根据其大小排除功能,见图5.4。
反渗透(RO)往往是相关的水处理或超纯水生产,因为它能够保留溶解离子(在超纯水生产、RO作为离子交换消电离预处理)。一个成功的商业应用反渗透海水淡化的海水或苦咸水和生产的瓶装水。罗也使用一些成功消除砷饮用水来源。罗也可以用来淡化从污水处理厂废水排放之前减少盐浓度。RO作为浓度广泛用于食品加工过程和恢复过程中有用的组件食品废水;可想而知,RO也可以用来减少食品废水处理的废水的数量(例如,RO可能用于治疗营养物质如硝酸盐、磷酸盐)或者重用的生产再生水在食品加工操作。
像罗,电渗析(ED)用于淡化海水受损或删除离子如硝酸、砷和磷。ED也可以用于分离酸从食品废水。复苏的羧酸(如乙酸、柠檬酸、乳酸)是一种已知的ED在食品和农产品加工中的应用。
第三章解释说,有四种常见类型的膜模块设计用于膜过程;然而,并非所有的模块类型是适合所有膜过程。表5.1提供了一个指南为膜选择模块流程。
当前的兴趣应用膜过程在食品废水回收有价值的商品从食品废水流。第八章是完全致力于恢复有用的材料,从食品和能源农业废水包括使用膜基技术实现复苏的目标。
一个问题,阻碍了膜技术的广泛使用是明显的浓差极化/在膜污染过程。不利影响的浓差极化和膜污染增加巨大的成本运算符。在膜过滤过程中,浓度极化形成的结果保留溶质在膜表面附近的迅速积累,大分子溶质的浓度到达gel-forming浓度和保留分子扩散回散装液体。浓差极化的原因在perva-poration或电渗析略有不同的膜过滤,它是由溶质的扩散传质速率相对较慢或离子膜表面的大部分。
膜污染通常被观察到的膜通量不断下降,经过一段时间的操作。这通常是一个不可逆、部分浓度和时间依赖现象,浓差极化相区别。膜污染的识别往往依赖于操作者的经验,执行污染测试与静态过滤实验实验室规模或淤泥
板- - - - - - |
螺旋 |
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过程 |
管状 |
中空纤维 |
框架 |
伤口 |
微滤 |
好 |
不适合 |
好 |
不适合 |
超滤 |
好 |
足够的 |
好 |
足够的 |
纳滤 |
好 |
好 |
好 |
足够的 |
反渗透 |
足够的 |
好 |
足够的 |
好 |
足够的 |
好 |
好 |
好 |
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电渗析 |
不适合 |
不适合 |
好 |
不适合 |
密度指数(SDI)测量,膜供应商的建议。膜污染是浓差极化密切相关,但两者并非完全可以互换的在我们的描述膜性能恶化。膜污染的确切原因非常复杂,因此很难描述与可用的理论理解充满信心。污染影响的化学和物理参数,如浓度、颗粒的大小、孔隙大小分布,温度、pH值,离子强度和特定的相互作用(疏水作用、氢键dipoledipole交互)。
以几种不同的方式可以大大降低膜污染。一个有效的方法是提供预处理提要液体。一些简单的调整,如不同pH值和使用亲水膜材料,还可以提供一些缓解膜污染。也有持久兴趣修改膜性质全世界减少膜污染趋势。因为膜污染是浓差极化现象紧密联系在一起,任何行动来减少浓差极化也将有助于减少膜污染。污染膜清洗和恢复一些的原始性能。经常清洁和洗涤洗涤剂将不可避免地导致细胞膜的消亡。有三种基本类型的当前使用的清洁方法:水力冲洗(反冲洗),机械清洗(只在管系统)用海绵球,和化学清洗。谨慎使用化学物质来执行defouling时,必须遵守,因为许多聚合物膜材料易受氯、高pH值的解决方案,有机溶剂等化学物质。
160年食品和农业废水利用率和处理VOC和渗透蒸发去除
如第三章所述,渗透蒸发是一种节能的技术,商业上用于酒精脱水,VOC移除被污染的水,和碳氢化合物的分离。渗透蒸发过程的驱动力是化学饲料之间的跨膜电位差和渗透;pervapora-tion的性能是不受限制等气液平衡蒸馏(Dutta et al ., 1996)。最近,它已被证明是一个有价值的工具,用于增值废水通过风味和香气康复食品加工副产物(例如,Karlsson Tragardh, 1996;彭、刘,2003 c)。在挥发性有机化合物的应用渗透蒸发去除也被集中研究(例如,江et al ., 1997;希钦斯et al ., 2001;叶片et al ., 1999年,2001年;彭、刘,2003 a, 2003 b;刘和彭2006)。 These VOC removal research programs have led to several successful field demonstrations (e.g., Alvarez et al., 2001; Vane et al., 2001b).
一般来说,渗透蒸发过程可以很容易地适应去除挥发性有机化合物在水或污水,因为它们能源效率和有针对性的消除不引入额外的化学物质或新污染物在不同形式(例如,碳吸附和空气剥离)。几乎所有的挥发和渗透蒸发可以删除;然而,挥发性有机化合物的仪器特别感兴趣,包括石油溶剂,如苯、甲苯、乙苯、二甲苯和(BTEX)和氯化溶剂,如trichloro-ethylene (TCE)和四氯乙烯(PCE)尤其适合渗透蒸发去除。这些化合物的水溶解度很低;因此,挥发性有机化合物的仪器在水中溶解的量太小,被传统的化学过程经济远离水分离技术如蒸馏。在过去,空气剥离和/或活性炭处理任务部署;然而,前者是容易受到污染,只是把一个水污染问题转化为一个空气污染问题,后者需要昂贵的再生步骤,可能并不适用于挥发性有机化合物的仪器,很容易取代其他有机化合物。在过去的几十年里,越来越多的文学作品被添加到知识库中VOC和渗透蒸发去除。
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