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正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展

2016-07-18 13:13来源:环境工程微信作者:王昌稳 李宝关键词:污水处理正渗透膜膜分离技术收藏点赞

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York等早在1999年就发现FO/RO组合工艺具有对垃圾渗滤液出色的处理能力,水回收率高达95%,并且产水水质优良,达到当地淡水环境水质标准的要求。Holloway等也研究发现以FO作为RO预处理单元的FO/RO组合工艺处理厌氧消化液时,在较长的运行时间内表现出可持续的水通量和较高的污染物去除能力,进一步用数学模型对该工艺进行了模拟,结果表明RO组件是系统的主要能耗单元,FO预处理单元要求较大的膜面积,综合考虑能耗和膜面积需求的最优水回收率为70%。

FO-RO应用于低浓度城市污水时,会使原污水得到浓缩从而提高有机物、氨氮、磷等物质的浓度,有利于后续厌氧消化回收能源、厌氧氨氧化自养脱氮、磷资源回收等可持续污水处理工艺的进行,是解决低浓度城市污水可持续处理难题的有效措施之一。Lutchmiah等提出了“sewagemining”的概念:利用FO耦合反渗透(RO)直接处理污水,并将FO浓水导入厌氧反应器进行能源回收。

对城市污水进行浓缩会极大提高污水中氨氮浓度,从而解决了厌氧氨氧化自养脱氮技术在城市污水中应用的限制。综上分析,一个基于FO-RO的包括厌氧消化产能、厌氧氨氧化自养脱氮、磷沉淀回收的新型可持续污水处理工艺(工艺流程如图4所示)是值得期待的,也许会颠覆现有的污水处理工艺。

图4基于FO-RO的可持续污水处理工艺流程

3应用前景

正渗透是一项在其他领域证明了的、具有应用前景的技术。相对于压力驱动的反渗透,具有低压操作、低能耗和低膜污染的显著优势,尤其是与MBR、反渗透技术进行组合,在水处理领域表现出潜在应用前景。随着对环境友好、可持续水处理技术的不断探索,正渗透水处理技术会得到极大推广。笔者认为我国对于正渗透技术的研究应关注以下三个方面:

加强对膜组件的研究:更多质优价廉的膜材料的研发是膜分离水处理技术推广应用的基础。我国现有正渗透膜性能较差、品种稀少。新型膜材料、膜制备方法、膜组件支撑层和活性层的位置关系等方面的深入研究对于提高产水率、降低膜污染性能和降低运行费用具有重要意义。

加强对汲取溶液的研究:现有研究已将多种化合物及其组合溶液作为正渗透汲取溶液。高溶解度、低分子质量,以产生高渗透压;能够用简单经济的方法分离或再生,成本低;与膜兼容性好,溶质反向渗透少;惰性、稳定、无毒、接近中性pH等是理想汲取溶液的特征,也是汲取溶液领域的研究方向。虽然研究众多,但仍然没有形成经济高效的汲取溶液技术体系。

加强对正渗透水处理工艺参数的研究:正渗透应用于水处理领域起步较晚,尤其在国内严重缺乏对关键工艺参数的掌握,需要大量的研究以逐步形成可供设计参考的理论支持,形成成熟的工艺技术体系。

作者单位:临沂大学资源环境学院,文章将刊登于《环境工程》2016年34卷第5期

原标题:正渗透膜技术在水处理中的研究应用进展
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