膜系统范文10篇
时间：2023-04-05 07:43:25
膜系统范文篇1
一、无机物的结垢
在水中存在Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、Sr2＋、CO32－、SO42－、PO43－、SiO2等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。
衡量水质是否结垢有两种计算方法：
控制苦咸水结垢指标
对于浓水含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数（LSIC）作为表示CaCO3结垢可能性的指标：
LSIC=pHC-pHS
式中：LSIC：反渗透浓水的朗格利尔指数
pHC：反渗透浓水pH值
pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值
当LSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
控制海水及亚海水结垢指标及处理方法：
当浓水含盐量TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数（S&DSIC）作为表示CaCO3结垢可能性的指标。
S&DSIC=pHC-pHS
式中：S&DSIC：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数
pHC：反渗透浓水pH值
pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值
当S&DSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
其它无机盐结垢预处理的控制方案
碳酸钙结垢预处理的控制方案
在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO3几乎呈饱和状态，由下式表示CaCO3化学平衡：
Ca2++HCO3–<——>H++CaCO3
从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO3的结垢，有几种途径：
降低Ca2+的含量
降低了Ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO3垢。
达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的Ca2+含量，从而达到抑制钙垢的生成。
Ca2+的增溶
主要是以增加Ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。
方法：添加螯合剂、阻垢剂，增加Ca2+的溶解度，使平衡向左移动。
调节pH值
主要是通过添加无机酸，从而提高H+的浓度，使平衡向左移动。化学原理如下：
CO2+H2O<——>H2CO3――――⑴
H2CO3<——>H++HCO3-――――⑵
HCO3-<——>H++CO32-――――⑶
离子交换除碱法
主要是通过降低CO32-的浓度来降低碳酸钙结垢的风险。
硫酸钙结垢预处理的控制方案
离子交换除钙
石灰软化除钙
添加反渗透专用阻垢剂
氟化钙结垢预处理的控制方案
离子交换除钙
石灰软化除钙
阴树脂交换
添加反渗透专用阻垢剂
硫酸锶结垢预处理的控制方案
离子交换除锶
阴树脂交换
添加反渗透专用阻垢剂
硫酸钡结垢预处理的控制方案
离子交换除钡
阴树脂交换
添加反渗透专用阻垢剂
硅酸盐结垢预处理的控制方案
预处理中的过滤
石灰软化
提高进水的温度
提高进水的pH值
添加硅分散剂
二、胶体、颗粒物沉积
胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存在粘泥、胶体硅、金属的氧化物及有机质等颗粒物，在反渗透系统预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度，不致使对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间的运行预处理处理效果不理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员的日常操作不到位等原因，都会造成系统胶体、颗粒物的污染。
针对胶体污染，通过淤泥密度指数（SiltDensityIndex，SDI）来衡量。SDI数值反应了在规定时间内，孔径为0.45um测试膜片被测试给水中的淤泥、胶体、黏土、硅胶体、铁的氧化物、腐植质等污染物堵塞的比率和污染程度。
测试如下：首先应充分排除过滤池中的空气压力，使给水以30psi的恒定压力通过直径为Φ47mm、孔径为0.45um的测试滤膜后开始测定：首先测定开始通过滤膜的500毫升水所需要的时间T0；在使水连续通过滤膜15分钟（T）后，再次测得通过滤膜的500毫升水所需要的时间T1；在取得以上3个时间数据之后，由此可以计算出该水源的SDI值：
即SDI=（1-T0/T1）×100/T
在实际中，当T1为T0的四倍时，SDI为5；在SDI为6.7时，水会完全堵塞测试膜，而无法取得时间数据T1，在这种情况下需要对反渗透预处理系统进行调整，使其SDI值降至5.0以下。SDI值不能反应完全反渗透系统的污堵情况，因为SDI仪测试是死端过滤，而反渗透系统是错流过滤。
为了防止反渗透系统胶体污染，我们要求进水SDI值小于5（最好是小于3），这样有利于系统长期安全运行。
降低反渗透进水胶体、颗粒物污染最有效的方法：
合适的预处理（锰砂过滤、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、微滤等等）；
添加胶体分散剂；
系统预防性的清洗；
三、微生物的污染
自来水一般通过控制余氯来抑制微生物的滋生，但是余氯有较强的氧化性，它能使反渗透膜表面氧化，影响膜的寿命和产水水质，因此反渗透系统运行对余氯要求非常严格（<0.1），这给微生物的生存繁殖提供了有利的环境。微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患。
微生物的污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖及污染物分析实验，大多数污染是由微生物的繁殖引起的。
微生物污染过程主要有以下阶段：第一阶段腐殖质、聚糖至于其他微生物代谢产物等大分子在膜面上的吸附，形成具备微生物生存条件的生物膜；第二阶段进水微生物中黏附速度快的细胞形成初期黏附过程（生物膜生长缓慢）；第三阶段后续大量菌种的黏附，特别是EPS（细胞聚合物，ExtracelluarPolymers.它黏附在膜面上的细胞体包裹起来，形成黏度很大的税和凝胶层，进一步增强了污垢和膜的结合力）的形成，加剧了微生物的繁殖和群聚；第四阶段生物污染的最终形成阶段，生物膜的生长和脱除达到平衡。造成膜的不可逆的堵塞氏过滤阻力上升，膜通量下降。
抑制反渗透系统微生物繁殖的方法：
反渗透进水微生物的控制。通过源水的菌藻控制（一般通过控制余氯），尽量减少预处理的死角，防止微生物繁殖；
反渗透系统微生物控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统滋生的微生物，再通过浓水将其带出系统。
四、化学污染
化学污染是指进水中某些物质与膜面发生化学反应，从而引起沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化，使膜表面发生污染或使膜的性能变差。
常见的情况有：预处理时絮凝剂选用不当；运行时阻垢剂的选用不当；清洗时清洗药剂选用不当；预处理控制不严格，致使进水中带入对膜有危害的物质（如：余氯的超标导致膜面活性层的氧化）。
膜系统范文篇2
在水中存在Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋、Sr2＋、CO32－、SO42－、PO43－、SiO2等离子。在一般的情况下是不会造成无机物结垢，但是在反渗透系统中，由于源水一般浓缩4倍，并且pH也有较大的提高，因此比较难溶解的物质就会沉积，在膜表面形成硬垢，导致系统压力升高、产水量下降，严重的还会造成膜表面的损伤，使系统脱盐率降低。
衡量水质是否结垢有两种计算方法：
控制苦咸水结垢指标
对于浓水含盐量TDS≤10,000mg/L的苦咸水，朗格利尔指数（LSIC）作为表示CaCO3结垢可能性的指标：
LSIC=pHC-pHS
式中：LSIC：反渗透浓水的朗格利尔指数
pHC：反渗透浓水pH值
pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值
当LSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
控制海水及亚海水结垢指标及处理方法：
当浓水含盐量TDS>10,000mg/L的高盐度苦咸水或海水水源，斯蒂夫和大卫饱和指数（S&DSIC）作为表示CaCO3结垢可能性的指标。
S&DSIC=pHC-pHS
式中：S&DSIC：反渗透浓水的斯蒂夫和大卫饱和指数
pHC：反渗透浓水pH值
pHS：CaCO3溶液饱和时的pH值
当S&DSIC≥0，就会出现CaCO3结垢。
其它无机盐结垢预处理的控制方案
碳酸钙结垢预处理的控制方案
在反渗透系统的结垢中，以碳酸盐垢为主，大多数地表水和地下水中的CaCO3几乎呈饱和状态，由下式表示CaCO3化学平衡：
Ca2++HCO3–<——>H++CaCO3
从化学平衡式可以看出，要抑制CaCO3的结垢，有几种途径：
降低Ca2+的含量
降低了Ca2+含量，可以使化学平衡向左侧移动，不利于形成CaCO3垢。
达到这种目的的方法有：离子交换软化法、石灰软化法、电渗析、纳滤等方法，他们都能有效地降低的Ca2+含量，从而达到抑制钙垢的生成。
Ca2+的增溶
主要是以增加Ca2+的溶解度，从而降低结垢的风险。
方法：添加螯合剂、阻垢剂，增加Ca2+的溶解度，使平衡向左移动。
调节pH值
主要是通过添加无机酸，从而提高H+的浓度，使平衡向左移动。化学原理如下：
CO2+H2O<——>H2CO3――――⑴
H2CO3<——>H++HCO3-――――⑵
HCO3-<——>H++CO32-――――⑶
离子交换除碱法
主要是通过降低CO32-的浓度来降低碳酸钙结垢的风险。
硫酸钙结垢预处理的控制方案
离子交换除钙
石灰软化除钙
添加反渗透专用阻垢剂
氟化钙结垢预处理的控制方案
离子交换除钙
石灰软化除钙
阴树脂交换
添加反渗透专用阻垢剂
硫酸锶结垢预处理的控制方案
离子交换除锶
阴树脂交换
添加反渗透专用阻垢剂
硫酸钡结垢预处理的控制方案
离子交换除钡
阴树脂交换
添加反渗透专用阻垢剂
硅酸盐结垢预处理的控制方案
预处理中的过滤
石灰软化
提高进水的温度
提高进水的pH值
添加硅分散剂
二、胶体、颗粒物沉积
胶体、颗粒物污染是比较常见的反渗透系统污染。水中大量存在粘泥、胶体硅、金属的氧化物及有机质等颗粒物，在反渗透系统预处理中可以将源水中的这些污染源控制在一定程度，不致使对系统短期运行造成一定的影响。但由于系统长时间的运行预处理处理效果不理想、预处理反冲洗不彻底、操作人员的日常操作不到位等原因，都会造成系统胶体、颗粒物的污染。
针对胶体污染，通过淤泥密度指数（SiltDensityIndex，SDI）来衡量。SDI数值反应了在规定时间内，孔径为0.45um测试膜片被测试给水中的淤泥、胶体、黏土、硅胶体、铁的氧化物、腐植质等污染物堵塞的比率和污染程度。
测试如下：首先应充分排除过滤池中的空气压力，使给水以30psi的恒定压力通过直径为Φ47mm、孔径为0.45um的测试滤膜后开始测定：首先测定开始通过滤膜的500毫升水所需要的时间T0；在使水连续通过滤膜15分钟（T）后，再次测得通过滤膜的500毫升水所需要的时间T1；在取得以上3个时间数据之后，由此可以计算出该水源的SDI值：
即SDI=（1-T0/T1）×100/T
在实际中，当T1为T0的四倍时，SDI为5；在SDI为6.7时，水会完全堵塞测试膜，而无法取得时间数据T1，在这种情况下需要对反渗透预处理系统进行调整，使其SDI值降至5.0以下。SDI值不能反应完全反渗透系统的污堵情况，因为SDI仪测试是死端过滤，而反渗透系统是错流过滤。
为了防止反渗透系统胶体污染，我们要求进水SDI值小于5（最好是小于3），这样有利于系统长期安全运行。
降低反渗透进水胶体、颗粒物污染最有效的方法：
合适的预处理（锰砂过滤、多介质过滤、活性炭过滤、超滤、微滤等等）；
添加胶体分散剂；
系统预防性的清洗；
三、微生物的污染
自来水一般通过控制余氯来抑制微生物的滋生，但是余氯有较强的氧化性，它能使反渗透膜表面氧化，影响膜的寿命和产水水质，因此反渗透系统运行对余氯要求非常严格（<0.1），这给微生物的生存繁殖提供了有利的环境。微生物生长及排泄出的酸性粘泥会堵塞膜的微孔，致使压差上升，给系统的安全运行埋下了严重的安全隐患。
微生物的污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖及污染物分析实验，大多数污染是由微生物的繁殖引起的。
微生物污染过程主要有以下阶段：第一阶段腐殖质、聚糖至于其他微生物代谢产物等大分子在膜面上的吸附，形成具备微生物生存条件的生物膜；第二阶段进水微生物中黏附速度快的细胞形成初期黏附过程（生物膜生长缓慢）；第三阶段后续大量菌种的黏附，特别是EPS（细胞聚合物，ExtracelluarPolymers.它黏附在膜面上的细胞体包裹起来，形成黏度很大的税和凝胶层，进一步增强了污垢和膜的结合力）的形成，加剧了微生物的繁殖和群聚；第四阶段生物污染的最终形成阶段，生物膜的生长和脱除达到平衡。造成膜的不可逆的堵塞氏过滤阻力上升，膜通量下降。
抑制反渗透系统微生物繁殖的方法：
反渗透进水微生物的控制。通过源水的菌藻控制（一般通过控制余氯），尽量减少预处理的死角，防止微生物繁殖；
反渗透系统微生物控制。通过连续式或间歇式加入非氧化性且对膜没有影响的杀菌剂，可以有效地控制和杀死反渗透系统滋生的微生物，再通过浓水将其带出系统。
四、化学污染
化学污染是指进水中某些物质与膜面发生化学反应，从而引起沉积、沉淀以及膜表面的非常规老化，使膜表面发生污染或使膜的性能变差。
常见的情况有：预处理时絮凝剂选用不当；运行时阻垢剂的选用不当；清洗时清洗药剂选用不当；预处理控制不严格，致使进水中带入对膜有危害的物质（如：余氯的超标导致膜面活性层的氧化）。
膜系统范文篇3
中石化某乙烯生产装置所产生的废水主要来自以乙烯为龙头的乙烯、裂解汽油加氢、丁二烯抽提、芳烃抽提、高密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、环氧乙烷／己二醇、聚丙烯、MTBE／丁烯－1等生产装置及配套设施排出的生产废水、初期雨水和生活污水及全厂事故水池中的不达标废水。各装置废水经调节、中和、聚结除油、气浮预处理后，依次进入纯氧曝气池、MBR，出水进入出水池经监测合格后外排或回用。设计废水量为500m3／h。
2MBR工艺设计
2．1设计进、出水水质
装置内废水经预处理后，进入MBR生化处理系统处理，出水水质要求达到GB8978—1996《污水综合排放标准》一级标准，CODCr质量浓度要求达到中石化企业标准即60mg／L。
2．2工艺流程技术说明
MBR生化处理系统由配水井、水解池、曝气池、MBR膜池及其配套设施组成。
（1）配水井。水解池前设置配水井，用来收集前端处理来水及少量生活污水，并在此完成与MBR回流污泥的混合，混合后向MBR水解池均匀配水。
（2）水解池。水解池的主要作用是在兼性细菌的作用下，将废水中的部分大分子、长链有机物质水解为易于生化的小分子、短链的有机物，从而提高废水的可生化性。池内设置潜水搅拌机，使废水与MBR膜池回流污泥呈悬浮状态，利于水解过程的有效进行。水解池出水自流进入曝气池。
（3）曝气池。曝气池是水中污染物主要的降解场所，同时实现微生物的增殖。曝气池采用离心鼓风机和微孔曝气器相结合的充氧方式，为废水在此区内进行有机物生化降解、去除水中的BOD5和CODCr等提供充足的氧源。曝气池末端设置在线溶解氧测定仪，实时在线监测混合液中的溶解氧情况，控制出口溶解氧质量浓度为2．0mg／L左右。为防止废水中的毛发等纤维状的物质进入后续MBR膜池，在曝气池出水渠道上设置2mm×2mm不锈钢格网，废水流经格网后自流进入MBR膜池。
（4）MBR膜池。MBR膜池中安装有膜组件，通过膜的过滤实现泥水分离，活性污泥被截留在膜外，膜内清水经MBR产水泵提升至出水池外排或回用。
（5）污泥池。MBR膜池末端设有污泥池，设置污泥回流泵将膜池混合液回流至配水井，设计最大回流比为150％，MBR膜池污泥质量浓度控制在不低于3000mg／L。剩余污泥根据工艺运行情况排入剩余污泥井。
2．3MBR化学清洗设施
由于存在膜污染，MBR膜组件需要定期进行化学清洗，以保证过滤工作正常进行。膜组件的化学清洗分为3种：
（1）在线自动低浓度维护性清洗。在线自动低浓度维护性清洗采用质量分数为10％的次氯酸钠溶液，投加量为300～500mg／L，主要清除膜上的有机物。清洗频率为每周1次。
（2）在线高浓度恢复性清洗。在线高浓度恢复性清洗采用次氯酸钠和柠檬酸，投加量分别为3000mg／L和1．5％，主要清除膜上的无机物。清洗频率为每3个月1次。
（3）停运清洗。当膜组件受到意外污染或在线清洗不能恢复膜通量至设计水平时，可通过单格停运进行化学清洗的方法来恢复通量、延长膜的寿命。同时，另外设置2格膜化学清洗池作为最后的清洗措施。
3MBR控制系统
本工程采用DCS自动控制系统，大大降低劳动强度、减少人工，从而节约运行管理费用。为延缓膜的污堵，MBR系统采用恒液位出水方式，产水泵入口设置调节阀。出水管路上设置孔板流量计，通过设定流量与检测流量的比较，自动控制MBR产水泵的运行频率，从而保证膜系统的恒液位出水。产水泵入口设置压力变送器，压力变送器用来监测跨膜压差，当跨膜压差达到设定值（25kPa）后进行报警并自动停泵，提示操作者手动启动恢复性反洗程序，以保证膜系统不受损害。膜组件底部设有空气吹扫系统，连接吹扫风机，受DCS程序控制。正常工作时为连续吹扫，当系统进入在线化学清洗程序时，吹扫系统暂停，清洗结束时，自动开始运行。MBR产水泵间歇运行，由DCS组态，实现自动控制运行。产水泵与吹扫风机联锁，当风机停止工作时，产水泵不能被启动。膜池设置静压式液位计，在膜池液位低于膜组件保护液位时，进行报警并联锁停泵，在膜池液位达到设定高液位时报警，保证膜池液位稳定。回流污泥和剩余污泥管道上设置流量计，实时监测回流污泥量和剩余污泥排放量。
4主要废水处理构筑物和设备
（1）水解池。水解池2座，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为1524m3，废水停留时间为6．1h。每座水解池内设有潜水搅拌机1台，搅拌机叶轮直径为615mm，转速为480r／min，电机功率为5kW。
（2）曝气池。曝气池2座，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为1524m3，废水停留时间为6．1h。为防止出水短流，每格曝气池分为3个廊道，池内均匀布置管膜式微孔曝气器360个，长度1000mm，外部供气经此释放，氧利用率大于23％。
（3）MBR膜池。膜池4座，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为230m3，废水停留时间为1．8h。膜池中安装有5套膜组件，整个膜池一共设置20套膜组件。膜丝为PVDF材质的浸入式中空纤维膜，工作水通量为18L／（m2•h），膜孔径为0．4μm。
5运行效果分析
废水处理装置于2012年8月完工并投入运行，经过2a多的运行，处理后出水水质达到GB8978—1996一级标准的要求。2014年5月份MBR出水CODCr、NH3－N、油的平均质量浓度分别为24．45、0．37、0．36mg／L，平均pH值为7．7。由于膜的高效分离作用，处理出水极其清澈，SS和浊度接近于零，同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，同时反应器对进水负荷的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
6工程投资
本废水处理工程总投资1．8亿元，占地285m×150m。
7结语
膜系统范文篇4
1分流处理及技术介绍
根据废水处理装置废水来源、污染物种类、污染物含量的不同，工业园运行两套废水处理系统，一套为150m3/h高浓度废水处理装置，另一套为360m3/h综合废水处理装置。高浓度废水处理装置主要用于处理来自硝基苯装置、MDI（异氰酸酯）装置废水，综合废水处理装置用于处理高浓度废水处理装置产水、煤气化装置废水、苯胺装置废水。高浓度废水处理装置采用固定化高效微生物处理方式，来水经过混合、均质、pH调节、混凝沉淀后，去除来水中的悬浮物，提高废水可生化性。通过自流，废水进入生化系统，生化系统分为厌氧段和好氧段，在厌氧段，通过微生物的水解、酸化、发酵等作用，对自来水中的有机杂化类有机物进行开环作用，提高废水可生化性。在好氧段，通过好氧微生物的氧化作用，将废水中的有机物降解为二氧化碳和水，同时，在好氧段后端，通过硝化作用，将来水中的氨氮氧化为硝酸根和亚硝酸根。在好氧段后端，加入碳酸钠为硝化反应提供无机碳源。处理合格的废水通过废水提升泵输送至园区综合废水处理单元进行进一步深度处理。高浓度废水处理装置生化池装填有有机填料，为微生物生长、繁殖提供空间，废水处理装置产生的所有废气统一收集后进行活性炭吸附处理。高浓度废水处理装置COD去除率能够达到80%以上，氨氮去除率能够达到90%。并且对硝基苯、硝基苯酚、氯苯等有机物具有一定的处理能力。综合废水处理装置采用活性污泥+MBR处理方式[1]，来水经过混合、均值、PH调节和混凝沉淀后，进入水解酸化池，以提高废水可生化性。然后进入缺氧池，在缺氧段去除大部分的COD，之后，废水进入好氧段，去除氨氮和剩余的有机物，并通过MBR实现废水分离。膜池废水通过污泥回流泵，以3倍回流比回流至缺氧段前端，进行反硝化反应。由于来水中的COD浓度较低，为确保系统反硝化彻底性，缺氧段进水段根据来水碳氮比投加园区副产甲醇。综合废水处理装置产水能够达到国家一级排放标准，COD及氨氮去除率达到95%以上。废水处理装置产水直接输送至回用水处理装置，经超滤、反渗透处理后，产水输送至循环水装置作为补水，浓水排放至市政污水处理厂。
2技术改造及设施升级
由于设计不合理、运行管理等原因，高浓度废水处理装置和综合废水处理装置在运行过程中均出现了各种问题，在实际运营过程中，各废水处理装置不断通过技术改造和设施升级，以满足产水的达标排放。2.1填料安装方式改造。高浓度废水处理装置初始设计底部装填火山岩无机填料，上部以散装方式装填有机填料。在运行过程中发现，生物池经常发生堵塞，单条处理线处理能力设计37.5m3/h，实际流量达到30m3/h时，由于底部无机填料被生化反应产生污泥堵塞，上部无机填料受水利挤压，生物池通量不足，重力流不能克服池体内填料阻力，生物池发生溢流。确认溢流原因后，首先对生物池有机填料进行改造，将有机填料直接堆积的方式改为有机填料装填至球形骨架填料内，再堆积至池内。球形骨架堆积时，周围形成流道，减少了直接堆积挤压对自下而上废水流的阻塞。对更换球形填料后的生化系统进行测试，在进水COD小于1200mg/L，氨氮小于200mg/L时，系统COD去除率能够达到75%以上，氨氮去除率能够到达75%以上。改造后，个别生物池，尤其是好氧池中段依然存在曝气不足，局部无曝气问题，分析可能原因是好氧池中段生化反应活跃，系统产泥量较大，污泥在底部火山岩填料中被截留，长期累积后，池体内阻力增大，曝气压力不足。改造过程，首先选取两个生化池，在进水稳定时，持续跟踪其处理效果，后将该生化池底部火山岩填料移除，并更换为球形骨架有机填料，经驯化后，跟踪处理效果，火山岩移除后，处理效果变化不大，而曝气能够持续。2.2增加生化系统停留时间。高浓度废水处理系统设计停留时间为35小时，生化处理系统共7级，经过测定，前四级填料降解COD负荷为0.83kgCOD/m3(填料）•d，后三级的脱氮负荷为0.30kgNH3-N/m3(填料）•d。在该处理效率下，废水系统出水指标无法达到要求。经过改造，将原四个废弃的活性炭池改造为好氧生物池[2]，改造后，停留时间增加3小时，COD去除率提高至80%，氨氮去除率提高至85%。2.3膜系统清洗方案优化。在园区综合废水处理装置，MBR系统初始设计通量为20L/（㎡•h），在实际运行过程中，运行通量约8L/（㎡•h）。为保证系统处理能力，优化了膜清洗方案[3]，通过分析膜污染物类型，尝试不同清洗药剂、清洗浓度和清洗频次。从而确定了以酸洗为主，次氯酸钠清洗为辅的清洗方式，并将盐酸清洗浓度提升至3000mg/L以上，清洗效果显著提升。运行过程中曾出现产水软管脱落后，膜池生物污泥通过膜产水管线进入MBR产水池，致使清水池水质污染，含有生物污泥的水进而通过膜丝反洗常规操作进入膜丝内部，导致整组膜丝内部污堵，在线及离线清洗均无法恢复膜通量。后通过实验测试采用泵抽吸的离线清洗方案，将12个膜组件逐个离线清洗出来，恢复了膜通量。清洗后系统运行超过两年，未发现明显的膜通量衰减情况。2.4膜系统改造MBR。系统初始运行约一年后，由于膜组件积泥严重，对膜箱和曝气方式进行了更改，增加了膜组件周围围挡，使曝气更集中。结合膜系统清洗方案优化，最终，使膜处理能力能够达到12L/（㎡•h）左右。初始使用膜组件在运行三年后，膜通量进一步衰减，且无法通过清洗方式恢复，通过方案优化，在未停水状态下，采用其他品牌膜组件对现有系统膜组件进行了更换，且设计膜通量根据实际运行情况进行重新设计。在运行过程中因膜组件曝气管线和产水管线采用软管连接，运行过程中若曝气管脱落影响膜组件正常曝气搅动导致膜组件积泥进而影响产水量；运行过程中若膜产水管脱落或者漏气，一来会影响膜产水质量浊度升高，严重的会有污泥进入MBR产水池，进而影响后续中水回用装置反渗透膜运行稳定性，二来会导致膜丝内部污泥污堵。最终原有装置改造为金属软管连接，新建装置采用硬管连接，确保了膜运行安全，目前膜系统运行稳定。
3园区废水管理要点
膜系统范文篇5
关键词：膜生物；反应器；工艺技术；膜污染；PTA废水
精对苯二甲酸（PTA）作为产出聚酯的关键性原料，自20世纪80年代以来，因为聚酯原材料渐渐在纤维、薄膜以及其他多样化的工业制品加工中获得了普遍性地运用，我国甚至于全世界的聚酯需求量都在快速攀升，这就在短时间内导致PTA原料出现供不应求的情况。特别是就当前而言，伴随聚酯以及PTA生产工艺技术被广泛地应用，我国各个地区大批新型化的聚酯以及PTA生产设施也在稳步地开展。但是，随之而来的是不可避免的废料产出问题，其PTA生产期间出现了诸多高浓度有机废水，此时，相关的工作人员务必要对其提供达标处置排放或者回收利用，所以PTA生产迅速发展在同一时间也促进了PTA污水处置技术的发展。
1PTA生产废水的特征分析
针对PTA生产设施来说，主要是以对二甲苯作为原料，在醋酸介质内逐渐催化，渐渐氧化成为精对苯二甲酸。在所释放的废水之中，一般会包含对苯二甲酸、对二甲苯、甲苯、醋酸、钴、溴等多种多样的污染体。一般来说，其废水表现为明显的酸性，而如果采取碱液处理设施以及管道的时候，其表现为碱性。有机酸含量较多，其实际水质、水量以及温度也会伴随设施运作的情况出现很大的变动，是较难处置的废水之一。CODcr通常在5000～8000毫克/升，事故状态能够高达11000～15000毫克/升。进一步来说，其中的污染物很多情况下就是芳香族化合物，是一种极难通过生物降解的物质之一，因而在一定程度上提升了工作人员的难度。TA悬浮物的实际浓度通常浮动在800～2500毫克/升。所以部分单位会依据PTA污水的特征，进一步地研发出“厌氧＋好氧”的污水处置技术，从而保证所排放出的污水可以达到他们的最高达标排放，除此之外，一些项目依据其特殊排放标准，相应地增添了MBR或者砂滤等其他处置板块。现如今，已经在诸多PTA污水处置项目获得成功。膜生物反应器（MBR）作为一项生物技术以及膜技术相综合的高效生化水处置技术，由于其污染体的去除效果佳、净化品质高、水质平稳以及净化水易于回收利用，所以逐渐受到了业内人士的重视。
2污水处理工艺流程分析
部分PTA污水处置工程，其常常处在环境较为偏远的上游区域，它们所释放的水体质量在很大程度上影响着下游生活饮用水的稳定，所以这就需要将生产污水进行回用处理且回收应用，一旦质量达标之后，才能够将其释放至市政排水的管网之中。部分工程中，常常会采取超滤＋反渗透技术内水回用处置技术，为契合超滤单元进水的水质标准，污水处置站在好氧处置工段的PTA工艺废水之中，首先，要通过相应的换热器进行迅速降温，TA沉淀回收废水内所包含的TA残渣，迅速中和调整PH等预处置后，通过UASB厌氧反应器予以厌氧生化处置，厌氧UASB沉淀池在出水的过程中，一般都需要通过冷却塔进行一定的降温处置，然后，才会和其他区域的生产生活废水进行混入，通过活性污泥池的好氧生化处置，进一步地剔除掉废水内所含的有机污染物，最终再通过膜生物反应器（MBR）处置达标后释放或送除盐水站深度处置后进行回收应用。
3膜生物反应器组合工艺处理材料及方法分析
3.1测验步骤。本测验系统涵括了多个构成部分，这就包括调节池、原水罐、一级膜生物反应器、二级生物反应池，示意图如图1所示。具体来说，其一级膜生物反应器的整体容积为1000升，反应器中配有一系列以PTA降解菌群以及其他粉末活性炭，内部还含有中空纤维膜组件。除此之外，其二级生物反应器内含有一系列的复合微生物菌群。测验废水处置量大致为每天1000升，通过酸沉废水输入催化氧化反应器进行化学反应，接着在调节池内开展营养及pH的成分调配，利用一级及二级的生物处理方法，最终释放出废水。3.2测验用水。在本次研究中，所采用的测验用水即某石油化工企业产出的PTA生产废水，其水质参数如下，即COD2500～4500毫克/升，PTA浓度即1000～1500tng/L，pH4～6。3.3分析方法。废水的温度、液体悬浮固体、COD、氨氮成分等参数，上述指标都需要采取标准方法来评测，同时，相关的工作人员要采取紫外分光法测定PTA浓度。分析所采取的试剂即分析纯。
4结果及讨论分析
组合工艺总体处理PTA废水的周期较长，反应器进水量即每小时50升，水力暂留的周期为25小时。此中，一级膜生物反应器即20小时，二级生物反应池则为5小时。进一步来说，其组合工艺整体的有机负荷高达3.55kgCOD/m。较之于过往的A/O处置系统，其具备水力停留周期短，运作负荷强，占地规模小的优势。接下来，再具体展开系统处理废水的成效。（1）在COD去除情况方面，当系统经过平稳运作后，测定一级及二级生物反应池对于去除COD的成效，此时HRT=25小时，（其中一级膜生物反应器为20小时），在T=25℃的情况下，持续测定两个月。而根据本次试验研究，可以看出，该组合工艺对PTA生产废水的处置效果较为乐观，其总体工艺对COD的去除成效达到九五成以上，而一级膜生物反应器对于PTA生产废水的COD去除比重达到九成以上。总体工艺最后的出水COD把控在120毫克/升以下，已经基本符合我国污水排放一级标准。不仅如此，根据本次研究可知，其在进水COD波动明显的情况下，膜生物反应器依然可以起到积极的作用，而膜生物反应器出水的COD出现了比较明显地减少，岀水COD依然维持在500毫克/升之下，这就说明这一系列的工艺技术具备极佳的系统抗负荷冲击作用。在膜生物反应器内，上清COD的均衡值大致是1250毫克/升，这就大幅度地高出膜出水COD的均衡值450毫克/升。这就代表中空纤维膜对于溶解性COD有明显的分离截留效用，该效用有效地解决了生物处理性能不平稳的问题，大幅度地提升了系统的抗冲击水平。一旦系统负荷浮动较大，此时，膜的分离截留效用可以确保平稳的膜出水水质，进而保证二级生物反应池地平稳运作，因此，膜的分离截留效用对于保证系统稳定出水起到了至关重要的效用。（2）在PTA的去除效果方面，当系统保持平稳运作之后，当进水PTA的实际浓度在1000～1500毫克/升，相关的工作人员就需要对PTA去除效果予以进一步地测定。总体系统的PTA去除比重高达九五成，最终出水PTA浓度要明显小于50毫克/升。在此之中，一级膜生物反应器内PTA去除比重高达八五成，其膜出水PTA浓度维持在200毫克/升，而在二级膜生物反应器内，其PTA降解菌群繁衍的实际速率较快，而膜的分离截留效用在很大程度上增强了泥水分离的效用，有效地克服了传统活性污泥法内污泥容易丢失的问题，从而增强了PTA降解反应的效率。再加上活性炭化学催化氧化作用，从而在膜生物反应器中可以渐渐达成化学催化及生物降解、反应流程与分离流程的多机制合理耦合作用，最终确保其获得较为平稳可靠的PTA去除率性。
5膜生物反应器组合工艺处理问题
膜污染作为MBR运作过程中频出的一个难题，在很大程度上约束了膜的通量，这就需要安排专门的工作人员对膜予以按时地清洗。在本次试验中，膜系统伴随运行时长的上升，它们产水的通量也随之渐渐减少。根据诸多的研究资料指出，MBR内的膜污染通常源自大于膜大小的微生物絮体中，其污染过程就是紧紧沉积附着在膜的表层。MBR系统运作期间，常常会经过反洗、抖动以及真空泵的一系列操作，从而可以帮助膜表层的沉积物下落，从而渐渐提升膜过滤的基本性能，不过，依然还无法彻底地摆脱膜污染的负面作用。除此之外，MBR池中的高污泥浓度同样会在一定程度上影响膜通量，各个不同类型的膜以及各个不同种类的反应器膜通量地减少一般都跟污泥浓度的上升呈现对数的联系，同时，已经有研究资料指明，其污泥的属性，如颗粒尺寸、表层电荷等因素，都会给膜过滤的效用造成极大的影响。如果MBR膜架由池中吊出的过程中，已经察觉到膜架及膜丝局部表层存在一定的白色沉积物，此时，膜丝会逐渐地变硬变脆，将他们放置到含有稀盐酸的溶液中，从而渐渐生成诸多的气泡，膜丝逐渐回到之前的柔软度以及拉伸度。这一问题就再次表明，一旦MBR系统中出现了未知性的结垢，那么，其结垢物一般就是碳酸盐，它们可以渐渐构成结垢的物质，依据溶度积的相关知识，如果溶液中难溶化合物离子浓度积超过溶度积的情况下，那么，就会相应地产出沉淀结垢。针对膜污染这一问题，相关的工作人员应该予以把控。现如今，膜污染是MBR运作期间经常面临的问题，在运作期间，相关的工作人员要对膜组件予以相应的养护，防治膜污染是确保系统平稳运作的重中之重，在调控该问题时，相关的工作人员可以从如下几个方面进行展开。即从MBR结构设计、日常养护以及膜清洗多个流程中予以专业化考量。具体来说，（1）在膜组件的结构设计方面，在确保妥善膜通量的情况之下，膜的结构设计是缓解膜污染的关键性环节。MBR处置单元中的水力流态对工艺技术的顺利运作极为关键，相关的工作人员在设计膜结构的时候，相应地增设独立的曝气管，由此提升了组件范围的紊流度，从而帮助反应池内混合液在膜组件内外构成一系列的旋回流。这对于膜表层来说，具备极为显著冲刷效用，减少泥饼层厚度，最终维持较为合理的膜通量。（2）在日常养护方面，日常运作期间，相关的工作人员可以采用空气曝气、在线清洗等诸多便捷式的方法，进一步减小膜过滤阻力的增长速率，从而有效地延伸膜的运作时长。在线清理膜的过程中，相关的工作人员需要利用的有效氯为0.5%的次氯酸钠，配置即25升，逆向灌入膜丝，确保清洗液有1米高，将之安静放置一个半小时后，接着再曝气30分钟，然后投入运作，值得注意的是，只有当跨膜压力超过20kPA的情况下，才可以开展在线清洗的工作。（3）在膜组件的离线化学清洗方面。一旦膜污染较为严峻，日常的养护工作已经无法解决问题，且处置能力无法达到既定设计标准之时，那么，相关的工作人员就需要为膜组件离线提供全面系统化的化学清洗工作。具体来说，采取强碱加次氯酸钠按1：5比重配置而成的液体之后，进一步对膜组件提供离线化学清洗。而且，当通入空气之中拌合时，其清洗的时长要控制在10～16小时，不然，极易导致临界膜通量大幅度缩减，值得注意的是，离线化学清洗周期至少要超过2个月。在本次研究中，出现MBR中污泥膨胀上浮的问题。一般来说，系统运作一段时间之后，因为污泥的膨胀上浮，那么诸多的污泥就会慢慢地黏附在膜表层，从而造成过滤阻力上升，膜通量下降，进而影响到MBR的处理效率。相关的工作人员在对膜予以反曝清洗以及酸碱清洗后，其膜通量渐渐上升至原本的九成以上，其运作效果较好。
6结语
综上所述，釆用以膜生物反应器为核心的好氧生化处理组合工艺对于处置PTA废水来说效果显著，系统抗负荷冲击性高，同时其出水的品质较高，处置的效果较佳。除此之外，针对膜污染问题，相关的工作人员则需要对膜组件予以相应地养护，防治膜污染是确保系统平稳运作的重中之重。针对系统平稳运作情况下MBR系统内污泥膨胀上浮的现象，相关的工作人员需要相应地采取投加混凝剂、传输外源基因优化活性污泥性状等多种多样的方法，由此有效地提升系统总体的处置效率。
参考文献：
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[2]冯杨阳,陈俊,陆建华等.膜生物反应器组合工艺处理PTA废水的研究[J].环境科学与技术,2017(10):71-73.
膜系统范文篇6
关键词：反渗透膜；微生物污染；防治
从1953年提出用反渗透技术淡化海水，到二十世纪60年代的商业化运营，时至今日经过50多年的发展，反渗透水处理技术成功地运用于许多领域。从反渗透技术最初只用于海水淡化，后来逐步扩大到苦咸水淡化、食品加工、医药卫生、饮料净化、超纯水制备等方面，产生了很高的经济效益。
在反渗透水处理系统运行过程中，若系统设计不合理或运行控制不当，必然会出现膜污染的情况。在膜污染的几种类型中（沉淀污染、微生物污染、胶体污染等），微生物污染具有其特殊性，它在反渗透水处理中所造成的运行困难是最严重的一种。目前，国内在反渗透水处理系统运行中，膜的微生物污染问题日渐突出。
1微生物污染的产生和危害
1.1产生原因
生物污染是指微生物在膜-水界面上积累从而影响系统性能的现象。微生物污染是膜材料、流动参数（如溶解物，流动速度，压力等）和微生物间复杂的相互作用的结果。微生物污染基本上是一个生物膜生长的问题。
微生物污染的主要来源是RO进料水。由于地表水和浅层地下水中都存在着微生物，预处理系统未正常有效工作，微生物就会进RO组件，而RO组件内部潮湿阴暗可为微生物生长提供理想环境，若在进人反渗透系统前不加以杀灭，这些微生物将以反渗透膜为载体借助反渗透浓水段的营养盐而繁殖生长，在温较热的条件下，微生物的生长更是迅速，几天之内便可在反渗透膜表面形成生物膜层，导致反渗透系统进出水间压差迅速增大，产水量与脱盐率快速下降，同时污染产品水。另一方面预处理也可能是微生物污染源，如辅助除去悬浮物体的絮凝剂过量，给微生物提供了适宜的生长环境。
在RO系统中，主要存在的是好氧性细菌，一般未见真菌和霉菌，好氧菌在系统不同阶段分布不同，如表1可以看出原水罐是滋生细菌的主要场所，其次RO处理器内部也有细菌的生长（由于膜的有机材料给细菌的生长提供了一定的条件）
1.2危害
目前商品化的反渗透膜材料主要有醋酸纤维和聚酰胺两大类。而醋酸纤维素膜装置是目前超纯水制造系统中常用且经济的反渗透装置。但其最大的缺点之一就是抗微生物的侵蚀能力较差。聚酰胺类膜尽管能抗微生物侵蚀，但污染问题仍然存在。
大量微生物在膜、组件内的大量繁殖.将造成三方面的不良后果，第一是微生物要吞食反渗透膜，脱盐层被侵蚀而使脱盐率下降，并造成膜寿命缩短，使膜结构的完整性遭到破坏，甚至造成重大系统故障(仅对CA膜);第二是微生物的大量繁殖和代谢，产生大量的胶体物质，致使膜被堵塞，会增大给水压降，造成通水量下降;第三将造成产水中细菌总数的增加，使产品水质下降；第四是生物膜（粘泥）不溶于酸，难溶于碱，几乎不受水流剪切力的影响，即使频繁冲洗，也不能冲掉。消毒杀菌也难于使粘泥彻底清除。
微生物的一个重要特征是它们具有对营养水动力或其他条件变化作出迅速生化和基因调节的能力。因此，生物污染比非活性的胶体污染或矿物质结垢危害性更大。
目前广泛应用的TFC反渗透膜，它的关键材料是聚丙烯酰胺，它对氧化性物质不具备坚强的抵抗力，因此，用户一般都控制了反渗透入口的氧化还原电位，使膜在无氧化剂的环境下工作，而细菌等微生物附在膜的表面和通道网层上，凭借水中的营养成分大量繁殖。许多文献都表明，这种污染似乎在膜的中部发生，但从实际看来，经常是整个系统一起泛滥。
2微生物污染的预测与简易辨别方法
（1）测定从原水入口、预处理各个环节反渗透给水、浓水以及反渗透产品水的细菌总数（TBC），计算细菌变化数值。若发现浓水中的TBC明显增加，说明反渗透膜上可能有粘泥形成。
（2）给水中的有机物不仅自身可形成膜的污染，还可作为细菌滋生的营养物。所以可对有机物（以总有机碳表示，简称TOC）进行监测，膜厂家提示控制TOC<2mg/L(以C表示)。2mg/LTOC大致相当于5mg/L的总有机生物量此值在正常运行时，不会引起膜间有机物污堵。
（3）检验是否为微生物污染的简单方法是：从表面刮取一小部分污染物放在火焰上燃烧，其气味与毛发燃烧的气味相同。
3微生物污染防治
对于RO水处理系统,必须在RO工艺系统预处理中设置完善的杀灭微生物的措施,才能从根本上控制住微生物污染。
关于防治微生物污染。传统的观点认为，RO膜元件的微生物污堵主要来自于地表水，来自地下水的污堵则较轻，同时认为在RO装置进水中的微生物含量<10,000cfu/ml时，都是比较安全的，由此，应用者在选择设计RO工艺系统时，给予的重视常常不足。国内实例表明，某些地下水系统中的RO膜元件已受到不同程度上的微生物污堵，这是因为该系统中均设有原水池，其容积一般为1-2小时的贮水调节容量（如电力行业），易滋生微生物，在半年内受到微生物污堵需要清洗的膜元件中，污堵最严重的单只8英寸卷式膜元件湿重达35kg，正常湿重为16.4kg，污染物呈浅黄色透明状，燃烧气味呈羊毛味。
防止微生物污染的方法通常是采取有效的杀菌处理措施，有氯气及NaClO,ClO2,KMnO4,H22O2、O3、紫外线照射等常规方法，控制重点是选取合适的杀菌剂，足够长的接触时间。对于氯类杀菌剂，投加量一般以进水余氯含量>1mg/L为准，根据不同的反渗透膜控制合适的残余氯量。另外还可以采用氧化性和非氧化性杀菌剂(如Na2S2O5、NaHSO350mg/L，异噻唑啉酮15-25mg/L)定期、交替冲击性、大剂量杀菌，可杀灭系统中大部分微生物，甚至可以穿透粘附于系统中的生物粘泥膜，起到杀灭、剥离作用。再就是严格控制给水中的有机物含量(以总有机碳TOC表示不超过2mg/L)，抑制细菌的生长繁殖。最好同时注意监测反渗透系统各环节的水中细菌总数(TBC)以便有效的预防，当发现有徽生物污染的症状时(压差升高10%，产水量降低10%)应及时采取清洗措施(包括对预处理系统和RO系统的清洗)，以免污染加重。
定期杀菌，一般采用1%-3%的甲醛溶液冲洗15min，杀死细菌。在RO系统停用期间，要求用甲醛，每2天洗1次。除采用甲醛以外，还可采用0.2%的H22O2进行杀菌。
一般认为，经过活性炭处理过的水中会含有大量微生物。但对于活性炭处理工艺,只要调整好反洗频率及更换频次,也可以防止微生物污染。
如：由外国公司给中国华晶电子集团公司设计制造的250t/h前处理设备,其工艺流程为“沙滤-5μm过滤器-超滤-水箱-泵-5μm过滤器-高压泵-RO-水箱”,其中,在水箱之后添加了亚硫酸氢钠来还原水中的余氯。当初,设计人员普遍认为,采用了截留分子量为80000MWCO的UF系统,完全可以保证RO的运行,但情况并不如此,自投加亚硫酸氢钠后,所有的管壁、泵内腔、乃至膜面、浓水口均出现了糊胶状物质,当水源发生季节性变换时,清洗的最高频次达每周一次,反渗透寿命只能维持一年左右(24小时运转)。经过化验,反渗透入口处的细菌总数超过2000个/ml。对水进行的有机物分子量分布实验见表2,发现水中的低分子量物质占绝对优势,COD值为4.5左右,TOC值为4.3mg/l,254nm紫外吸光度=5OD/m,综合各种数据表明,水中的富维酸、腐植酸的含量已经很高,促进了微生物的生长,鉴于这种情况,在工艺中加入了活性炭过滤器,用活性炭吸附水中的有机营养成分、控制水中溶氧含量、并且取加亚硫酸氢钠,结果表明,RO及各段管道明显好转,改造后膜寿命延长到三年(24小时运转)。
4结语
（1）在反渗透水处理系统中反渗透膜的微生物污染在各种膜污染中是最严重的。它具有发展迅速，形成的生物膜难于彻底清除等特点，易堵塞膜，导致反渗透系统进出水间压差迅速增大，产水量与脱盐率快速下降，可能污染产品水，甚至损坏膜。
（2）可以通过监测浓水细菌总数（TBC）值的变化和给水的总有机碳（TOC）值来对微生物污染进行预测，并可以通过燃烧污染物来简易判断是否是微生物污染。
（3）要加强对地下水作为原水时预处理消毒杀菌的重视，防止在RO装置中出现微生物污染。
（4）对微生物污染的防治除常规方法外，还可以采用氧化性和非氧化性杀菌剂定期、交替冲击性、大剂量杀菌。严格控制给水中的有机物含量(以总有机碳TOC表示不超过2mg/L)，抑制细菌的生长繁殖。对于活性炭处理工艺,只要调整好反洗频率及更换频次,也可以防止微生物污染。
参考文献
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膜系统范文篇7
1工程概况
该饮水工程建设时间为2009年12月，建设地点位于重庆市秀山县龙池镇建国村，并于2010年4月投入使用。设计供水规模为10m3/h，供水受益人口为2940人，工程占地面积为21m2。工程采用以浸没式超滤膜为核心，并附以混凝、粉末炭等预处理技术以及滤后消毒的工艺，出水水质按照国家现行的生活饮用水卫生标准（GB5749－2006）中关于小型集中供水的水质标准严格把关，处理工艺如图1所示。膜组件采用PVC外压中空合金帘式超滤膜，由苏州立升净水科技有限公司提供，其截留分子质量为50000dalton，公称孔径为0.01μm。继电器控制进、出水、加药，反洗、曝气以及排污等程序。其中过滤时间29min，曝气时间1min，曝气循环次数5次，降液时间15s，气水反洗时间20s，排污时间15s。混凝剂采用碱式氯化铝([Aln(OH)mCl3n-m])，通过试验研究确定投加量为0.8mg/L。原水取自当地一个水库，浊度为0.76～5.89NTU，CODMn为2.01～2.54mg/L，水温为7.5～31.4℃，原水氨氮质量浓度非常低，最高时仅为0.26mg/L，其余时间均在0.1mg/L以下。
2超滤系统的日常维护和运行管理
设备的运行、维护及管理过程总是相伴而生的，运行过程中一旦出现了问题就需要及时解决，只有及时的维护、有效的管理才能保证设备长期、正常、高效的运行，还能及时掌握设备运行性能的第一手资料，提高后期工作效率，同时也能积累更多的实践经验，对今后类似工程案例具有宝贵的参考价值。故本工程运行管理主要从以下6个方面做起。
（1）水厂负责人“日值班”制度水厂负责人必须每天去水厂查看一番并做好相关数据的记录。查看的内容包括：整套设备有无人为破坏现象，所有管道、阀门是否漏水，膜池是否有溢流现象，所有设备是否均为正常运行状态。记录的相关数据包括：膜池水温、出水流量。
（2）定期配药配药周期是依据加药桶的容积和加药泵的投加量确定的，为一个星期。
（3）膜池的定期排空虽然设备运行程序中有排水这一环节，但为了节约水资源，每次排水只持续几十秒的时间，而非排空。因此随着过滤的进行，膜池内浓缩液的浓度会越来越浓，而且膜池内水面上会漂浮一层很厚的油垢状物质。这会增加膜的污染程度，使膜阻力增大，通量下降。建议每个星期对膜池进行一次排空，且在排空的同时伴随曝气，这样会使膜丝在池内液位下降的整个过程中都保持扰动状态，防止水中杂质重新吸附到膜丝上。
（4）鼓风机油量的定期检查鼓风机在曝气过程和反冲过程中都要运作，耗油量也比较大，为保证其正常运行，需要定期检查其主机内的剩余油量（建议每个月进行一次）。
（5）空压机的定期“排水”为保证各气动阀门的正常运转，空压机必须时刻保持气管中有充足压力的气体，长期压缩空气后，储气压力罐中会有水的集聚，随后水又会锈蚀压力罐。所以要定期打开储气压力罐底部的泄压阀以排出内部的积水和锈渍，建议每个星期进行一次。
（6）膜的定期检漏在运行过程中，膜丝往往会因水中大颗粒杂质在曝气过程中扰动而被划破，或者因为膜架上螺丝没有拧紧而导致膜束与集水管之间出现漏缝。以上两种情况均会导致膜的截留能力大大降低，出水水质得不到保证。因此，需要定期对膜进行检测（建议每3个月进行一次），了解其完整性状况，以防出现使用坏膜。
3超滤系统运行实际问题及解决对策
本示范工程在运行过程中因多种不确定因素而产生了很多不确定问题。由于目前此类示范工程的案例非常稀缺，种种不确定因素的暴露也属正常现象，总结本示范工程运行阶段出现的问题及解决方法，可以为后期类似工程提供案例参考和经验指导。
3.1超滤系统膜丝破裂
在超滤系统运行3个月之后，超滤系统抽水时伴随着大量的气泡出现，产水能力急剧下降，由设计流量的10m3/h降到了3m3/h。发现问题之后立即停止设备运行，对故障原因进行分析。对事故的原因初步判断为膜破裂或者产水管道上出现裂缝，故对膜丝和管道进行检漏。膜检漏时所用到的核心工具为气动两联件，检漏时，先将膜架顶部的检漏阀关闭，调节气动两联件，使其上的压力表显示为0.08MPa，然后打开检漏阀，观察压力表读数的变化，持续10min，同时观察膜池内有无气泡上升。如若膜丝出现破损或膜束与集水管之间出现漏缝，膜池内定会有气泡上升，同时压力表的压力值也会下降。气泡的大小以及压力值下降的快慢程度均可反映膜丝破损的程度或漏缝的大小。观察发现气动两联件上的压力变的压力降超过0.005MPa，随后观察管道无漏气的部位，但是膜池内有气泡出现，说明装置可能存在连接件断裂、O型圈漏水或者断丝情况。将超滤膜架从膜池中抽出，卸下漏气的超滤膜帘，发现造成事故的原因是膜丝断裂。针对此情况采用膜针配合专用胶，封堵在膜丝断丝点上。凝固5min后去掉膜针封头。再次进气检验封堵效果发现膜池内没有气泡出现，压力没有下降。在做完整性检测后，膜丝内充满空气。在恢复运行前一定要对超滤装置进行排气，否则会破坏超滤膜，通过真空泵抽取膜丝内的空气，直至透明塑料软管上有水流出。
3.2跨膜压差迅速增大
对超滤膜设备从4月到11月持续运行过程中的跨膜压差进行统计，其每月的平均值变化见图2。通常把初始运行时膜的压差作为评判压差上升的起点值，到膜压差的变化Δp＞50kPa时，即可进行离线清洗。故在11月28日对超滤系统进行了离线清洗，采用药液浓度（质量比）为0.8%的盐酸和药液浓度（质量比）为0.5%的次氯酸钠依次加入膜池中，分别浸泡8h和12h，同时每1h曝气一次，浸泡结束后，排除药液，用清水冲洗残留药液以及被理解的残余污泥。进行化学清洗后，半个月内运行状况又迅速恶化，跨膜压差再次迅速增大。原因分析为：
（1）由于本系统是安装于室外，膜池内的平均水温为7.5℃，同时水源水的浊度长期处于10NTU以下，水质比较稳定，形成微污染低温低浊水，在此水质条件净化过程中，絮凝体形成缓慢，絮凝体颗粒细小、松散[3-4]，以至于难以形成较大的矾花；
（2）进入冬季之后，水源水比较充足，致使超滤设备一直处于满负荷运行，比之前几个月的负荷大很多。基于以上两个个原因间接导致膜的快速污染，跨膜压差的急剧增长。
结合以上原因分析，因为水源温度是难以控制的，除了加强监测，从改善超滤混凝和强化超滤曝气与反洗效果人手，重点进行了如下改进和优化：
（1）单一的混凝剂处理效果欠佳，同时还会导致滤池负担加大[5]，故在原基础上根据烧杯实验确定投加0.5mg/L的PAM助凝剂，使原水中的颗粒能够形成较大的矾花。
（2）强化曝气效果，把原来每次循环的曝气时间1min增加到1.5min，同时汽水反洗也由20s增加到30s。通过以上两个解决措施，膜污染得到了有效的控制，跨膜压差增长趋于缓慢。
3.3自动化控制故障
超滤系统是采用西门子公司的PLC控制系统S7-200系统的自动化控制系统设备，一旦控制系统出现故障，超滤系统将停止产水，影响村民的正常生活起居。在超滤系统运行中出现的问题主要集中在以下两方面：
（1）因本系统处于室外环境中，早上露水特别多，使PLC内部长期处于潮湿，时间稍长后，PLC电控柜出现了短路问题，烧坏了很多原件，导致控制系统无法正常工作。所以在本工程中针对此问题的解决办法是：定期为PLC电控柜通风，使其中的水汽蒸发；特别为PLC电控柜加设了一个外保护壳，尽量隔绝了空气中的水分，保持控制柜及PLC内部干燥，可大大降低PLC故障率。
（2）由于农村的电力设施经常会因雷电而遭到毁坏，所以停电现象会时有发生。断电后设备即停止运行，但当电力系统恢复后，电控柜控制面板上的“自动／手动”总开关虽仍处于“自动”状态，设备却不能自动恢复运行，需要手动操作方能实现。具体做法为：将“自动／手动”总开关，先打至“手动”，再打至“自动”，设备即可恢复自动运行。因此，当电力系统恢复正常后，需要水厂负责人及时去现场手动恢复。
3.4产水泵启闭频繁
根据水厂原有的进水流量和本示范工程的设计供水量，结合设备运行程序，产水泵不应该频繁启闭，只会在曝气阶段的前后关闭和开启。由于天气干旱，水源地的水量大为减少，导致设备的进水流量较出水流量偏小，而产水泵的启闭是由膜池内的液位继电器通过“高开低停”的方式控制，所以当膜池内液位达到继电器的高位探头位置时，产水泵启动，由于产水流量大于进水流量，随过产水过程的进行，液位很快到达继电器的低位探头，产水泵关闭。所以产水泵会频繁启闭。解决方法：一方面，调节产水管道进入清水池的手动阀门的开启度，使产水流量尽量减小到与膜池进水流量大致相等（保证出水流量稍大于进水流量）；另一方面，调节膜池内的液位继电器，使其高位探头与低位探头的高差适当增大，以延长液面下降的时间。通过这两方面的措施，水泵的启闭频率大为减小。
膜系统范文篇8
中医眼科专科辨证的理论依据以“五轮学说”为主［1］。“五轮学说”是指眼局部由外至内分为胞睑、两眦、白睛、黑睛和瞳神五部分，分别内应于脾、心、肺、肝、肾五脏，命名为肉轮、血轮、气轮、风轮、水轮，总称“五轮”，借以说明眼的解剖、生理、病理及与脏腑的关系，并应用于指导临床辨证论治［2］。“五轮”与西医眼解剖的关系如下［3］，肉轮指眼睑皮肤、皮下组织、肌肉、睑板和睑结膜；血轮指两眦部皮肤、结膜、血管及内眦的泪阜、半月皱襞和泪点；气轮指球结膜和前部巩膜；风轮指角膜；水轮分狭义和广义二种，狭义者专指瞳孔，广义者不仅指瞳孔，还包括葡萄膜、视网膜、视神经以及房水、晶状体、玻璃体等，现在一般使用广义的水轮概念。
“五轮学说”源于《内经》，《灵枢·大惑论》大体指出了眼的各个部分与脏腑的关系［4］，后人在此基础上进行了完善和发展。隋唐《龙树眼论》首次提出“五轮”的名称［5］；晚唐《刘皓眼论准的歌》把眼分为五个部位，并将各部与五脏联系起来；北宋初王怀隐在《太平圣惠方》中对“五轮”配位作了改进，系统介绍“五轮学说”；南宋后期杨士瀛在《仁斋直指方》中对“五轮学说”的定位进行改进，确定了“五轮”的配属；元危亦林《世医得效方》对“五轮”的病因及症状进行详细论述，并列有治疗方法；明王肯堂在《证治准绳》中将五脏、五行、五方、五色、天干、地支、生理、病理等结合起来论述，形成了权威的学术观点；清初傅仁宇在《审视瑶函》中对“五轮”与五脏相应的标本学说进行理论上系统总结，阐明“五轮”与五脏及五行的关系，为“五轮”的临床应用提供了理论依据，并沿用至今［6］。
随着科学的发展，特别是1851年德国医生HermannvonHelmholtz发明了眼底镜以后，眼科界发现了眼后部玻璃体、视网膜和脉络膜等结构，这些结构是传统“五轮学说”没有提及的，因此医家将水轮的范围扩大，形成了广义的水轮概念，以便包含这些新发现的结构。广义水轮的概念虽然解决了狭义水轮概念中部位局限的问题，但并没有解决眼科临床辨证论治中的困惑，因为广义水轮概念中的范围太大，将瞳孔、葡萄膜、视网膜、视神经以及房水、晶状体、玻璃体等专责于肾，而不考虑这些结构病证的特殊性，不利于对这些部位病证的辨证论治，至今一直没有很好地解决这一问题。为此，作者在中医之眼概念与西医之眼概念基本一致的前提下，根据西医眼的解剖学知识，结合中医轮脏理论、肝肾同源理论等，提出“后五轮假说”的设想,即在维持传统“五轮学说”不变的前提下，对传统“五轮”未提及的眼部结构（即眼底镜下才能见到的结构）另外进行轮脏配属，以体现“脏之有病必现于轮、轮之有证乃由脏之不平所致”的理念。之所以取名为“后五轮假说”，一个是表示出现时间上的“后”，另一个是表示眼底部位上的“后”。“后五轮假说”将玻璃体、视网膜（含视网膜血管、视神经、黄斑）和脉络膜的轮脏配属如下。
玻璃体内属肺。陈达夫在“内眼结构与六经相属学说”中指出，玻璃体属手太阴肺经［7］。玻璃体色白透明，白为肺金本色，故属肺。
视神经和视网膜属肝。《内经》说：“肝开窍于目”，《素问·五藏生成篇》说：“人卧血归于肝，肝受血而能视”，《灵枢·脉度》说：“肝气通于目，肝和则目能辨五色矣”。眼的功能为“视”，而视觉的发生、传导及视觉信号的接收完全有赖于视网膜及其传导接收系统功能和结构的正常，只有该系统的正常，才“能视”，才“能辨五色”，因此视网膜、视神经及其视觉中枢应内属于肝。
视网膜血管内属心。心为血帅，主全身血脉，心气推动血液运行而上受养目，维持视觉。心主血，五行属火，五色主赤，故不难理解视网膜血管内属于心。
黄斑内属于脾。黄斑为多气少血之组织，居中央，色微黄，根据《素问·太阴阳明论》篇“中央黄色入通于脾”的理论，黄斑应内属脾脏精华。
脉络膜属肾。视网膜血管与脉络膜同为血脉之道，为何视网膜血管内属心而脉络膜内属肾呢？视网膜血管色赤，脉络膜色黑，《素问·五脏生成篇》：“心之合脉也，其荣色也，其主肾也”，脉络膜是眼内含色素最多的结构，而视网膜色素上皮细胞的基底膜就是脉络膜最内层的Bruch膜，因此富含色素的视网膜色素上皮细胞实际上与脉络膜融为一体，增加了脉络膜的色素含量，故脉络膜应内属肾。更重要的区别是视网膜血管和脉络膜对视网膜的作用不同。视网膜虽同时受二者营养，但视网膜血管供应视网膜的内六层，脉络膜供应视网膜的外四层，而产生视觉最重要的视网膜光感受器细胞正好位于外四层中，因此正常视觉的产生离不开脉络膜对视网膜的濡养，脉络膜对视网膜的重要性远远大于视网膜血管。脉络膜与视网膜的关系如同“乙癸同源”，是眼底的母子关系，脉络膜为母，视网膜为子，二者一荣皆荣，一损皆损，唇齿相依。《素问·阴阳应象大论》曰:“肾生骨髓,髓生肝”，肝藏血，肾藏精，母子相生,精血同源。母子相合，则肝肾之气充沛，目受其荫，故而放明；如母子不合，则无论是子盗母气，或母令子虚，皆能使肝肾之气不足，不足则精气无法上荣，目失所养，眼病随之而起。脉络膜和视网膜这种在生理上相互依存、病理上相互影响的现象得到临床无数病例的证实，瞳神疾病中的视瞻昏渺、视瞻有色、高风内障［8］等疾病中都存在肝肾不足、精血亏损病因，经补益肝肾、益精明目治疗，都能取得良好效果。
在“目为肝窍”的前提下，《素问·脉要精微论》谓：“夫精明者，所以视万物，别黑白，审长短；以长为短，以白为黑，如是则精衰矣。”《素问·上古天真论》说：“肾者主水，受五脏六腑之精而藏之。”说明除了与肝的紧密联系外，眼之能视，有赖于五脏六腑精气的濡养，眼的视觉是否正常，与肾所受藏脏腑的精气充足与否关系至为密切。因此，脉络膜和视网膜之间的母子关系是“后五轮假说”的核心所在。
近年来，白内障、糖尿病视网膜病变、视网膜退行性变等内障眼病(瞳神疾病)已经替代沙眼(外障眼病)成为我国乃至世界范围内的主要致盲眼病［9］，但相关理论研究却相对滞后，不能满足临床的需要，应该建立眼专科的辨证体系［10］。希望“后五轮假说”的提出能够起到抛砖引玉的作用，以达到集眼科同仁之力创新中医内眼理论的目的。
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膜系统范文篇9
关键词：膜下滴灌；技术；马铃薯种植；应用
滴灌是当今世界上最先进的节水灌溉技术之一。它是利用滴灌系统设备，按照作物需水要求，通过低压管道系统与安装在末级管道上的滴头，将作物生长所需的水分和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中，使作物根部的土壤经常保持在最佳水、肥、气状态的灌水方法。兵团研制出了膜下滴灌技术，是将滴灌技术与覆膜栽培技术结合起来，通过机械化作业将滴灌带与地膜同时铺放在田间，实现了农业节水灌溉，使新疆成为世界上最大的节水农业示范区本试验以农十二师一○四团七连种植马铃薯为对象，研究膜下滴灌技术对马铃薯种植及产量的影响，为城郊团场膜下滴灌马铃薯的种植推广提供科学依据。
1试验方法
1.1试验地块，试验品种选择试验设在农十二师一○四团七连土地，土壤为沙壤土，肥力中下，前茬为玉米。试验马铃薯品种为中晚熟紫花白，具有丰产、抗逆性强的特点。试验种植面积为100亩，便于机械化操作。
1.2试验肥料选择基施肥料为农家肥200kg/亩，亩带种肥二氨35kg，钾肥15kg，追肥尿素40kg。滴施肥料为以色列海法钾宝茄科类作物滴灌专用肥，具有溶解快、吸收好等特点。
1.3播种试验地4月12日采用机播覆膜播种，一膜双行，膜宽90cm,播种深度1O-12cm,株距20cm，种植模式为40+70cm宽窄行，每亩播种量达280公斤，亩保苗株数达4800株，出苗率达80%。播前20天左右，将选好的种薯出窑，待芽长4mm进行切块，切块在播前2天进行，每块带1-2个芽眼。
1.4灌溉系统组成及铺设方式
1.4.1首部系统组成移动式首部系统，包括电机、离心水泵、砂石过滤器、施肥装置、水表、控制与测量仪，牵引底盘等构成。
1.4.2滴灌带的铺设方式滴灌材料为PE软管，分总管、支管和毛管，毛管采用内镶切片式。所选试验地南北坡降17‰,滴灌带南北方向铺设，滴灌带间距85cm，采用一次性滴灌带，管径16mm，滴头间距30cm，滴头流量1.38l/h，工作压力10m。主管道铺设应尽量放松扯平，自然畅通，不易拉的过紧，不易扭曲。滴灌带在马铃薯播种后由机械将垄顶刮平后铺设，第一次中耕时敷土将滴管带埋入土中，为避免滴管带压扁，此时应打开滴灌系统使滴管带处于滴水状态。
1.5设置过滤系统由于试验地灌溉水源为渠水，水质浑浊，含泥沙量较多。为净化水质，保证灌水质量，七连设计了过滤系统。在渠口处挖一宽4米、长10米、深2米澄沙池，在进水口设有多层过滤网，进水先进行除去杂质，经过沉淀后流入毛管。
1.6合理确定马铃薯的灌溉制度根据水量平衡法与历年经验值，确定马铃薯全生育期计划滴水20次，滴水周期一般为3天，每次滴水时间4～6小时，平均每次滴水量为20立方米，全生育期滴水量450立方米。
2试验结果与节水分析
2.1马铃薯膜下滴灌与普通灌溉方式指标分析通过对两种灌水方式的试验表明，膜下滴灌比普通灌溉方式全生育期亩均节水420立方米，节水率93%；膜下滴灌减少了田间杂草和病虫害的发生，早、晚疫病5月底6月初发病较普通灌溉方式推迟5～10天，发病率较普通灌溉方式减少25%,马铃薯甲虫发病率较普通灌溉方式减少30%,整个生长周期锄草较普通灌溉方式减少3～4次，大大节省了劳动力；肥料通过滴灌系统直接施入马铃薯根部，减少肥料挥发，具有溶解好，吸收快的优点，肥料的利用率提高。
2.2马铃薯膜下滴灌与普通灌溉方式效益分析试验表明，运用膜下滴灌技术种植的马铃薯平均单产3.03吨，较普通灌溉技术种植的马铃薯平均增产0.63吨，按目前马铃薯市场价1元/公斤计算，每亩可增加产值630元。扣除滴灌成本286元，加上马铃薯在全生育期亩节约水费42元，节约农药及锄草用工成本35元，节约用工成本15.5元等费用后，膜下滴灌马铃薯亩均可增收439.5元。同时，可减轻农户负担，极大提高了农户的劳动生产率。
3结论
通过一个生产周期的马铃薯膜下滴灌试验，结果表明：①膜下滴灌是一种可控制的局部灌溉，可适时适量的灌水。系统采用管道输水，减少了渗漏，最大限度地防止了水流失。在塑料膜下灌溉，充分利用水资源，有效抑制了蒸发量过大造成的水分损失。②水、药、肥并施，培肥地力、降低病虫害发生率。从单一浇水转向浇营养液，把水变成了庄稼的“复合水溶剂”，水、肥、农药通过滴灌带直接作用于作物根系，极大地改善农业生态环境和作物生长环境，实现了由浇地向浇作物的转变。③减少机耕作业，降低机耕成本，提高劳动生产率、增加农户收入。地面灌时，挖土堵口，工作条件差，劳动强度大，且垄间无水，杂草少，因此可减少中耕、打毛渠、开沟、机力施肥等作业，减少了作业层次，降低了劳动强度，使人工管理作物定额提高到60～80亩/人，农户收入也相应增加。④提高作物产量和品质。在各种作物上试验表明，采用膜下滴灌技术苗肥、苗壮、增加收获株数，并为作物生长创造了良好的水、肥、气、热环境，可使作物增产30%左右。⑤膜下滴灌技术经济、社会和生态效益良好。膜下滴灌马铃薯可增产20%以上，又可节省水、肥、农药、人力和机力；膜下滴灌技术使水的利用率大幅提高，可有效缓解水资源紧缺的压力并可节水50％以上，既减少深层渗漏，能较好地防止土壤次生盐碱化，又减少了化肥、农药对土壤和环境的污染。⑥膜下滴灌技术发展前景广阔，应用效果良好，应大力推广膜下滴灌技术，大力发展节水农业。
膜系统范文篇10
介绍了膜除湿的优点，压缩法，真空法，膜/干燥剂复合法等除湿模式，高分子聚合物膜、分子筛膜、液膜等的特性、除湿机理及有关的研究进展，并分析了除湿膜的应用前景。
关键词：空调工程除湿膜进展
Abstract
Presentstheadvantagesofmoistureremovalbymembranetechnologyovertraditionalmethods,proceduresofcompression,vacuumandmembrane/desiccantcombination,featuresanddehumidificationmechanismofmembraneofhighpolymer,molecularscreenandliquidsubstances,andrelatedadvancementsinresearch.Anticipatestheirapplications.
Keywords：airconditioningengineering，dehumidification，membrane，advancement
近年来随着膜技术研究的发展，利用膜的选择透过性进行除湿使得空气除湿方法有了重大发展，它与传统方法相比有许多优点，如表1所示。
表1空气除湿装置的性能比较
操作方法冷冻法吸收法吸附法转轮法膜法
分离原理冷凝吸收吸附吸附渗透
除湿后露点/℃0～-200～-30-30～-50-30～-50-20～-40
设备占地面积中大大小小
操作维修中难中难易
生产规模小～大型大型中～大型小～小型小～大型
主要设备冷冻机
表冷器吸收塔
换热器
泵吸附塔
换热器
切换阀转轮除湿器
换热器膜分离器
换热器
耗能大大大大小
可见，用膜法除湿具有很多突出优点：除湿连续进行，无腐蚀问题，无需阀门切换，无运动部件，系统可靠性高，易维护，能耗小。在空调应用中，对空气脱湿度的要求并不像其它领域那样高，即并不要求将空气中的湿度降到很低，因此采用膜法除湿比较合适。
膜法除湿过程实际上就是空气中的水蒸气优先通过膜而与空气中的氧气、氮气相分离的过程。
1膜法空气除湿模式
要使水蒸气透过膜，必须在膜的两端产生一个浓度差，这种浓度差既可由膜两端压力差造成，又可由膜两端温度差造成[1]。因为浓度是由温度和压力共同作用的结果。目前对膜空气除湿基本都是以膜两边的水蒸气分压差作为驱动势，因此为了强化传湿，应尽量增大膜两侧的压力差。具体在系统方案上，有压缩法[2]、真空法[3]、吹扫气法[4]及膜/除湿剂混合系统[5]。
1．1压缩法
这种系统是靠压缩输入气流来造成传质势差，如图1所示。
图1原料气加压空气除湿系统
从外界来的新鲜空气经压缩机加压后进入膜组件，由于进气侧总压提高，其中水蒸气的分压也相应提高，水蒸气在膜进出侧压力差的作用下优先透过膜而散发到环境中去，被干燥的空气进入室内。
为了将渗透侧的水蒸气及时带走，可以在渗透侧引入吹扫气，如图2所示。
图2引入吹扫气的加压空气除湿系统
当原料气体中水蒸气会含量较高时，增大压力易使水蒸气在膜的表面凝结而形成的一层水珠，影响水蒸气向膜内的溶解扩散作用，降低膜的除湿效果。另外，提高气体压力，必然导致对膜强度以及组件设备耐压力性能的要求相应提高，从而对实际应用造成某些局限。
1．2真空法
此方法主要是将降低渗透侧压力来传递水蒸气，它从渗透蒸发流程演变而来，靠一个真空泵降低渗透侧的空气压力，产生一个传湿驱动势。系统如图3所示。
图3渗透侧抽真空的空气除湿系统
1．3膜/干燥剂复合法
此方法主要是将膜空气除湿跟固体吸湿剂结合起来，新鲜空气首先用膜进行预处理，然后流经固体吸湿剂，这样充分利用膜在高湿段的除湿能力和固体吸湿剂在低湿段的吸湿能力，能将空气除湿到很干燥状态。空气中水蒸气含量较高时，水蒸气透过膜的速率较高，膜除湿的效率较高；当空气中水蒸气含量很少时，水蒸气透过膜的速率急剧下降，导致膜面积成倍增长，此进采用固体吸湿剂除湿效率最高。系统如图4所示。
图4膜/干燥剂复合系统
2除湿膜的种类
除湿膜一般是采用亲水性膜，膜的种类可以是有机膜、无机膜和液膜；膜的形态可以是平板式，也可以是具有很高装填密度的中空纤维式。
2．1高分子聚合物膜
复合膜、均质膜、非对称膜都曾被应用于空气除湿。
均质膜为致密膜，通过均质膜的推动力为压力梯度、浓度梯度或电势梯度。这种膜的分离作用是由于各种化学物质在膜中的传递速度和溶解度不同而产生的，主要是扩散率的影响，因此，一般渗透率较低，制图时应使膜尽可能薄，可制成平板式和中空纤维式。均质的高分子膜多用于气体分离或渗透汽化，如硅橡胶膜就是用于气体分离（氮氧分离）中渗透率很高的均质膜。
非对称膜具有物质分离最基本的两种性质，即高传质速率和良好的机械强度。它有很薄的表层（0.1～1um）和多孔支撑层（100～200um），这非常薄的表层为活性膜，其孔径和表层的性质决定了分离特性，而厚度主要决定传递速度。多孔的支撑层只起支撑作用，对分离特性和传递速度影响很小，甚至几乎没有。连续性的非对称膜在同样的压力差推动下，其渗透速率与相似性能的对称膜相比为10～100倍。现在醋酸纤维素和多种高分子材料都可以用相似的方法制成非对称膜。
复合膜是将选择性膜层（或称活性膜层）沉积于具有微孔的支撑层（底膜）表面上，就像非对称性膜的连续性表皮，只是表层与底层的材料不同。复合膜的分离性能主要是由表层决定的，但也要受到微孔支撑层的结构、孔径、孔分布和孔隙率影响[6]。复合膜的结构如图5所示。
图5复合膜结构示意图
多孔膜结构的孔隙率愈高愈好，可以使膜表层与支撑层接触部分最小，而有利于物质传递。然而，孔径应愈小愈好，可使高分子层不起支撑作用的点间距离减小。此外，交联和未反应的高分子渗透作用的点间距离减小。此外，交联和未反应的高分子渗透入支撑层的情况，也是决定复合膜总体传递特性的重要因素。已制成的复合膜中，常用聚砚做多孔支撑，因其化学性能稳定，机械性能良好。现在也有用其它高分子化合物，如聚丙烯脯偏氟乙烯等。最近也有试用无机物，如石英玻璃和硅酸盐类做多孔支撑层。无机膜的一般分离系数小，但渗透率高，且可耐高温。
作为复合膜极薄的皮层，要求其有效厚度小于1um，一般为0.2～1um，因为渗透速率与其厚度成反比。
用膜进行空气除湿，首先考虑的是采用亲水膜[7～15]，如聚乙烯醇膜，赛璐玢膜，藻酸膜，壳聚糖膜，芳香聚酰亚胺，聚丙烯腈和醋酸纤维素膜。另一类值得注意的膜是浸渗剂改性膜。所谓"浸渗剂"是指填充在膜中的高吸水性物质，常用CsF、LiBr、季胺盐等盐类。在空气除湿过程中只有蒸汽与膜接触，浸渗剂可长期保留在膜内不被洗脱，增加了膜对水蒸气的溶解和扩散能力。据报道，添加CsF的聚乙烯醇复合膜处理乙醇-水蒸气时，在保持相当高分离系数的情况下，渗透通量提高一倍多；添加CsF的纤维素膜处理丙醇-水蒸气时，渗透通量增加10倍数。
Cussler等人[3]应用聚醚砚复合膜，Pan等人[10]应用非对称三醋酸纤维素中空纤维来对空气进行除湿。他们的研究都表明这些膜具有较高的水蒸气透过度和选择度。但是，聚醚砚复合膜比较昂贵，而三醋酸纤维素膜则很容易被液态水破坏，所以应避免接触液态水。复合膜的表层的任何小洞将严重影响复合膜的分离性能。Bonne等人[11]采用多孔均质纤维素膜来对空气除湿，但是这种膜只适用于相对湿度较大的空气除湿。因为相对湿度较小时，膜中空隙的存在将使空气很容易渗透通过，从而影响膜对水蒸气的分离性能。而当空气湿度较大时，水会在这些空隙中冷凝，从而使氮气、氧气难以通过，达到水和空气分离的目的。
非对称三醋酸纤维素中空纤维在35℃，渗透侧压力2.3kPa条件下，水在标准状态时的透过度为7.2×10-10g/(Pa·cm2·s)。纤维内径70um，外径225um，纤维的外表面是较厚的选择性活性层。实验采用的除湿器单元类似于管壳式换热器，每个单元由32根14cm长的纤维组成。经过对膜透水结果的分析可知，膜的有效活性层厚度是1.1um。
Wang等人[2]研究了中空纤维膜除湿的传质过程。实验中使用的中空纤维膜单元参数如下：每个单元类似于一个管壳式换热器，外壳由尼龙做成，外径1.0或2.5cm，分别内含30根和400根纤维，每根纤维长94cm，外径600um，纤维由充满微孔的聚砚做支撑层，内壁覆盖一层界面交联的硅氧烷酰胺做选择性活性层。这种膜的水蒸气与空气的选择性可以高达4000：1；水在单位膜厚的透过度也很高，达5cm/s。所以，传质过程不仅与膜本身的阻力有关，而且膜两侧的边界也有很重要的影响。通过对实验与模型对比的分析，他们认为：对于分离空气和水的膜过程，空气穿过膜的传质阻力主要由膜本身的扩散阻力组成；而水蒸气穿过膜的传质阻力主要由膜本身的扩散阻力构成。所以可以认为膜本身对水的透过度有无穷大。另外，水蒸气与空气的选择性并非越大越好，合理选取选择性，可以增加除湿气产量，减小膜面积。引入吹扫气，或使部分空气渗透流过膜，可降低渗透侧的膜厚度，降低水蒸气传质阻力，增加水蒸气的透过。实验表明，多孔聚砚中空纤维在操作压力0.7MPa时，除湿率85%，干燥气露点可达-20℃以下。
与纤维素膜不同，同样为有机高分子膜的凝胶膜具有不同的除湿机理。Cha等人[12]研究了凝胶膜空气除湿的过程。他们使用由再生的纤维素经过铜铵化处理获得的被称为Cuprophan的膜，这种膜具有强烈的亲水性，并且膜分子与水分子接触时，能立刻生成水凝胶，进一步将分子链撑大。这样，当膜与很湿的空气接触时，聚合物分子链遇水发生膨胀，膨胀后的分子链之间充满水，成为透水的良好通道。而由于空气在水中的溶解度很小，所以分子链间的这些水又成为使空气难以透过的屏障。当这种膜与较为干燥的空气接触时，聚合物分子链失水发生收缩，分子间距减小，空气同样难以从膜分子链之间透过去。
Cha等人通过实验测定了这种凝胶膜的透湿性，结果表明，在真空除湿模式下，该膜的透湿率对空气的相对湿度非常敏感，膜的透湿率是膜进口空气相对湿度的指数函数。水蒸气与氮气的分离系数随相对湿度的不同而在20～250之间变动，水蒸气的透过度在（1.1～9.5）×10-11g/(Pa·cm2·s)之内。
这种膜的缺点是在低相对湿度时，膜的除湿能力不强，与空气的分离系数不高。
2．2无机膜
2．2．1分子筛膜的性质
与有机高分子膜相比，无机膜具有许多突出的优点如：耐热、耐化学腐蚀和良好的机械强度，特别适合于高温气体分离和化学反应过程。目前实际使用的无机膜孔径多在0.1～1um，由于陶瓷膜多孔，其渗透选择性较差[16]。
沸石具有规则孔道，孔径（0.3～1.2nm①）可调，其表面吸附性能、酸碱性能及催化性能可因此而发生显著变化，已广泛用于吸附制冷、催化、气体分离和净化。如果将分子筛以膜形式加以利用，将其用来调整多孔材料的孔道结构和尺寸，使之能获得孔径小于1nm的无机膜，并能用于高温气体分离、空气除湿、渗透蒸发等分子水平的分离过程，可以实现气相分离的连续进行。因此分子筛膜成为近年来研究的热点。
分子筛膜的渗透性能取决于渗透温度压力和处理介质的性质，当然膜厚也是一个重要因素。由于分子筛对某些组分具有强烈的吸附性，因此分子筛膜的渗透过程既要考虑其分子选择性又要考虑其吸附性能对渗透性能的影响。
2．2．2分子筛膜的传湿机理
对分子筛膜分离气体的机理的研究已有许多报道，其中Asaeda等人认为多孔固体膜分离气体的历程一般分为4种类型[17～19]；①Knudsen扩散。在有压差条件下膜孔径5～10nm，无压差条件下膜孔径5～50nm时，Knudsen扩散起主导作用，其分离系数为被分离气体相对分子质量②之比的平方根；②表面扩散。膜孔壁上吸附分子通过吸附分子的浓度梯度在表面上进行扩散，这一历程中被吸附状态对膜分离性能有一定影响。被吸附组分比不被吸附组分扩为1～10nm时表面扩散起主导作用。对于气体分离，表面扩散比Knudsen扩散更为有用；③毛细管冷凝。在温度较低的情况下（如接近0℃时），每一孔道都有可能被冷凝物组分堵塞而阻止了非冷凝物组分的渗透，当孔道内的冷凝物组分流出孔道后又蒸发时，就实现了分离；④分子筛效应。这是一个比较理想的分离历程，分子大小不同的气体混合物与膜接触后，大分子被截留，而小分子则通过孔道，从而实现了分离。
2．2．3分子筛膜的应用
沸石膜具有均一的孔径，优良的化学稳定性、热稳定性和再生性。沸石晶穴内部存在着强大的库仑电场和极性作用，使它对水有极大的亲和力。因此，在沸石膜脱水过程中，水分子在其上优先吸附形成的表面扩散及毛细凝聚现象，将使水蒸气与气体的分离系数很大，是一种很好的气体脱水膜材料。
Asaeda等人[17]使用铸浆法制得了分子筛陶瓷膜来分离醇水的混合物蒸气，膜的支撑层是孔较大的陶瓷片，厚度0.001m，空隙率50%，平均孔径1um，表面活性层是由硅铝溶胶铸成的，其厚度10um，平均孔径3nm。实验表明，在25℃，50%的温度和相湿度下，空气的透过率非常小，小于2mol/（m2·h），而水的透过率可高达15mol/（m2·h）。水蒸气与空气选择性是460：1。这些结果显示，空气和不在这种陶瓷膜的分离机理是由于毛细管冷凝后的液体流。
王金渠等人[20]对用水热液相合成法制备的A型沸厂膜的研究发现，所制备的膜虽然对N2和O2的分离系数不高，但对气体中微量水蒸气的脱除仍表现出较好的分离效果。分析原因认为，无机多孔膜进行气体分离时，筛分机理限于目前的制膜水平，尚不能占据主要地位；努森扩散和表面扩散机理是众多研究者注目的焦点。当易凝聚气体存在时，发生在膜孔中的毛细凝聚现象将显得十分重要，成为最主要的分离机理。当气体中存在易吸附的气体时，表面扩散机理将起主导作用。王金渠等人在平板式膜气体渗透装置中测试了A型沸石膜的除湿性能，发现在0～0.6MPa的空气压力范围内，随着压力的升高和温度的降低，水蒸气的渗透速率增大，与空气的分离系数增加，这是由沸石对水蒸气的吸附性能决定的。但文献并没给出具体的水蒸气渗透速度。
2．3液膜
液膜有两种形式，一种是乳状液膜，以表面活性剂稳定薄膜。另一种是带支撑层的液膜，即将液膜填充于微孔高分子结构中。后者比前者稳定。
Deetz[21]研究了将液体LiBr溶液浸渍于醋酸/硝酸纤维膜中形成的液膜的透湿性能，他主要研究了该膜的稳定性，发现，当将此膜置于相对湿度小于3%的干燥氮气中时，薄膜中的LiBr液相会蒸发，氮气会在多孔的膜分子晶格间自由渡过，导致气体分离失败。如果渡过的是相对湿度较大的空气，由于水会连续不断地在膜的微孔中冷凝，冷凝后的水向低压侧渗透，又补低压侧的真空作用抽走，空气中的水会继续在微孔中冷凝，膜中的液相LiBr会稳定下来，使空气除湿过程连续进行。
2．4VOC去除膜
VOC意为挥发性有机化合物，是英文VolatileOraganicCompound的缩写。这些物质在封闭环境的空气中达到一定浓度后，会对人的健康造成不良影响，引起疲劳、头疼、恶心等反应。此外，VOC还有致癌作用。所以在对室内送风进行除湿的同时，还应去除其中的VOC。
PoddarTK等人[5]使用微孔憎水性对称或非对称中空纤维膜来去除空气中的VOC，在这种中空纤维的外表面涂有一层超薄致密VOC的选择性膜（经过等离子聚合化）。工作时，被处理空气流过纤维内部，VOC渗过多孔的基膜，被活性膜选择性吸附，在纤维外侧真空的驱动下脱除。实验表明，使用30cm长的中空纤维，当VOC的体积分数较高如（30000～40000）×10-6时，VOC的脱除率可高达98%～99%，如果再与吸附法结合起来，VOC的体积分数可以降得更低。
3除湿膜的形态和特性
除湿膜的形态基本有两种：平板式和中空纤维式。平板式膜的制备工艺比较简单，适宜于在实验室手工制作；用在工艺上时对流体的阻力小，结构简单，维护方便。目前在实验室制备的大部分膜都是平板膜。
一般来讲，膜分离过程的传质速率较小，尤其是在反渗透、气体分离及渗透汽化过程中，由于膜中致密活性层的存在，传质速率非常低。为了满足实际工业过程中处理大量物料的需要，发展了中空纤维，与平板膜相比，中空纤维具有如下优点[22]：
①膜呈自支撑结构，无需另加其它支撑体，可大大简化组装成膜组件时的复杂性；
②中空纤维组件具有很高的装填密度，它可以提供很大的比表面积。如0.3m2的中空纤维组件可以提供500m2的有效膜面积，而同样条件下的平板膜组件为20m2，管式膜组件为5m2。
③重现性好，放大容易。一般情形下，对于中空纤维膜组件，实验室规模的膜组件与工业规模的膜组件相比，其中的流动形式与分离效果差别不大。
所以，采用中空纤维膜时，可以用很大的膜面积抵消膜过程中传质速率低的弱点，从而给膜分离技术在工业生产中的推广应用提供了有利条件。它的缺点是制备工艺复杂，如果是液体还要对料液进行预处理，以防堵塞。
4结论
膜法除湿作为一种新的除湿方法，具有传统除湿方法的不具有的许多优点，如除湿过程连续进行，无腐蚀问题，无需阀门切换，无运动部件，系统可靠性高，易维护，能耗小，维护费用低等。
有机强化传湿，应尽量增大膜两侧的压力差。具体系统方案可采用压缩法、真空法、吹扫气法及混合法。这些方法都必须在膜两侧产生一个很大的压力差，将对膜的强度提出很高要求。另外，对泵等设备也有较高要求。如果能在膜两侧产生一个温差，靠膜造成的浓度差来实现传湿，则将克服这些不利因素，这将是一种新型的除湿模式。
有机高分子聚合物膜、无机膜和液膜都能用来除湿。有机高分子聚合物膜具有较高的水蒸气透过度和选择度。无机膜具有耐热、耐化学腐蚀的优点和良好的机械强度，特别适合于高温气体分离和化学反应过程。目前实际使用的无机膜孔径多在0.1～1um。陶瓷膜由于多孔，渗透选择性较差。
沸石具有规则孔道，孔径（0.3～1.2nm）可调，其表面吸附性能、酸感性能及催化性能可因此而发生显著变化，如果将分子筛以膜形式加以利用，将其用来调整多孔材料的孔道结构和尺寸，使之能获得孔径小于1nm的无机膜，并能用于高温气体分离、空气除湿、渗透蒸发等分子水平的分离过程，可以实现气相分离的连续进行。因此分子筛膜成为近年来研究的特点。
总的说来，除湿膜还存在透湿率低、强度差、成本高的缺点。今后随着膜材料和制膜工艺的研究进展，膜空气除湿必将研究会调及其它领域取得更大的发展。
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