工業循環冷卻水中膜過濾技術及其應用
工業的快速發展使水環境受到的污染日益嚴重，由此造成的水資源短缺已是人類面臨的嚴重問題。污水中有80%是工業廢水，而工業廢水中的主要部分是工業冷卻水，工業循環冷卻水系統中的結垢、腐蝕和微生物繁殖是相互關聯的、且是無處不在的綜合性問題。污垢和微生物粘泥可以引起垢下再腐蝕，而腐蝕后的循環冷卻系統又形成污垢，造成污染物劇增的惡性循環。腐蝕物和微生物所產生的絮狀物還降低了工業循環冷卻水的冷卻效率,并造成冷卻系統中的儀表、管路器件的使用壽命的降低以及控制精度的降低。要解決循環冷卻水系統中的這一系列的問題，膜分離過濾技術是目前為止人們掌握的最節能的分離過濾技術，已在海水淡化、溶膠及混合液的分離和濃縮、工業廢水中重金屬離子的去除、飲用水的凈化、蛋白質和酶的分離等方面應用，并表現出與傳統分離過濾技術不同的優勢。
一、膜過濾方式及濾膜種類
膜過濾的過濾方式包括正壓和負壓過濾。膜過濾是使溶劑和較小顆；蚍肿拥娜苜|能通過一定孔徑的濾膜,大的顆粒或分子溶質則不能透過,從而使大顆粒或高分子物質脫水、脫鹽和濃縮,使細菌、寄生蟲、冷卻系統中的腐蝕殘留物截留而達到除菌、集菌、集殘留物的目的。按分離物質的大小,將膜過濾技術分為微濾(MF)、超濾(UF)、反滲透(RO)和納濾(NF)等,在工業循環冷卻水系統中,大多選用正壓微濾(MF)分離，孔徑選用0.05—2.0微米(μm)為宜,在某種程度上講,工業循環冷卻水的用途和目的是冷卻效果和系統的使用壽命以及相關儀表的控制精度,并不需要冷卻水達到純凈水標準,所以,過濾和處理效率及處理成本是必須考慮的綜合指標。膜過濾材料由高分子材料制成,如纖維素酯、再生纖維素、聚酰胺、聚乙烯醇衍生物、聚丙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、丙烯腈/氯乙烯共聚體、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等。濾膜的孔徑單位以微米(μm)表示,孔徑規格主要包括0.025μm～5.0μm范圍不等。濾膜的組件形式主要是:平膜、摺膜、管膜、卷式和中空纖維。按其用途可為親水性和疏水性。親水性的,如醋酸纖維素膜(CAM),適合于水溶液中的微粒和細菌過濾及蛋白電泳等；疏水性的,如聚四氟乙烯膜(PTFE),適合于有機溶劑、酸和堿的過濾。企業在確定過濾膜的材質和過濾方式時,要根據冷卻循環水的水質特性而定,并采取多級過濾,膜的孔徑由大到小,過濾面積由小到大排列,并在兩個過濾級之間留取樣口和污物排出口和污物沖洗裝置,并能達到系統正常工作狀態下的污物排放。在有條件的情況下,設置小環境的系統封閉膜的凈水反壓沖洗系統,可以在較短時間內達到提高過濾效率的目的。
二、膜過濾在工業循環冷卻水中的發展趨勢
工業循環冷卻水、污(廢)水處理是微濾應用的一大市場,隨著生物技術的發展以及生物技術與膜分離過濾技術的聯合,膜過濾中微濾技術在這一應用領域的市場也越來越大。工業循環冷卻水過濾的研究方向是：(1)廉價性、通用的膜組件，F有的膜組件的價格偏高,限制了膜技術在循環冷卻水及污(廢)水處理領域的推廣應用,而巨大的潛在市場需要中低價格的膜組件；(2)不污染、易清洗、長壽命膜。污染是微濾過濾膜應用中面臨的主要問題是,亟待解決的是污染物的快速消除和高分離過濾效率、投資少、使用成本低、應用廣泛。發展的重點是研究適應于環保行業高強度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料,使膜過濾材料的等級和用途更加細化和專用化。并逐步完善應用中不同的膜過濾技術的組合應用,這樣可以發揮各自的特點,取得更大的技術和經濟效果。同時探討膜過濾技術與常規的水處理技術聯合使用,如高純水制備中將膜過濾技術與離子交換及常規過濾技術相結合,充分發揮它們各自的優勢,使處理效果進一步提高,從而使水處理成本進一步下降,達到生產成本經濟、合理的運行規律。
水資源的嚴重浪費和環境污染問題是環境保護和企業持續發展亟待解決的一項重要課題,它關系到人類的生存與企業的可持續發展。解決水資源和環境污染問題,首先要有嚴格的法律體系和規范化的管理體系和機制。另一個重要因素就是要有技術先進、經濟合理的水處理技術作保障。
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