污水深度处理的膜工艺
概述膜过程在第三章中介绍了可用于废水处理的几种方法;各种工艺的一般特点决定了膜工艺在废水处理中的应用。膜过滤理论上可以取代常规工艺，如二次沉降，絮凝，沉降盆，和颗粒过滤所有在一起。然而，在现实中，膜的应用污水处理中的过滤都是认真执行的。膜过滤通常在二次处理后进行，因为废水已经清除了大部分悬浮颗粒和FOG;膜单元前常采用筒式过滤器或碳过滤器，以延长膜材料的工作寿命周期，膜材料很容易被污染或被脂类、蛋白质、硅酸盐等微小物质形成吸附层。
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- 图5.4。基于尺寸排除的膜过滤分类。
食品和农业加工产生的低强度废水可以单独用膜过滤处理，只要某些形式的预处理(过滤)先于膜过滤。例如，谷物加工过程中的陡水或浸泡水可以用微过滤装置处理;牛奶和奶酪加工产生的废水，包括清洗水和蒸发器冷凝水，可以用超滤或微滤和超滤的组合进行过滤;油水乳化液可通过陶瓷膜过滤装置进行分离。一些能够保留或去除某些物质的膜过滤工艺根据其尺寸排除能力进行分类，如图5.4所示。
反渗透(RO)常与水处理或超纯水生产，因为它能够保留溶解的离子(在超纯水生产的情况下，反渗透作为离子交换去离子的预处理)。一个成功的商业广告反渗透的应用是海水淡化或半咸水和生产瓶装水。反渗透油也被成功地用于去除水中的砷饮用水来源。反渗透也可用于脱盐废水处理厂的废水，以降低排放前的盐浓度。反渗透技术作为食品废水中有用成分的浓缩和回收工艺，广泛应用于食品加工;可以想象，反渗透技术还可用于减少食品废水处理中的废水量(例如，反渗透技术可用于处理硝酸盐或磷酸盐等营养物质)或生产循环水，以便在食品加工操作中重复使用。
像罗,电渗析(ED)用于淡化受损的水或去除离子，如硝酸盐，砷和磷酸盐。ED还可用于从食品废水中分离酸。羧酸(如醋酸、柠檬酸和乳酸)的回收是ED在食品和农业加工中的一个已知应用。
正如在第三章中所解释的，有四种常见的类型膜模块可用于膜工艺的设计;然而，并不是所有的模块类型都适用于所有的膜工艺。表5.1提供了膜工艺模块的选择指南。
膜工艺在食品废水处理中的应用目前的一个兴趣是从食品废水流中回收有价值的商品。第八章完全致力于从食物和食物中回收有用的物质和能量农业废水包括使用膜基技术来实现回收的目标。
阻碍膜技术广泛应用的一个问题是明显的发生浓差极化/膜工艺中的污染。浓度极化和/或膜污染的不利影响增加了运营商的重大成本。在膜过滤过程中，由于滞留的溶质在膜表面附近迅速积累，使大分子溶质浓度达到成胶浓度，滞留分子扩散回体液中，形成浓度极化。渗透穿孔或电渗析中浓度极化的原因与膜过滤略有不同，它是由溶质或离子从体块到膜表面的扩散传质速率相对较慢引起的。
膜污染是膜通量在运行一段时间后持续下降的常见现象。这通常是一种不可逆的、部分依赖于浓度和时间的现象，这与浓度极化不同。膜污染的识别通常依赖于操作人员的经验，用实验室规模的静态过滤实验或淤泥进行污染测试
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)的测量，以及膜供应商的建议。膜污染与浓度极化密切相关，但两者在膜性能恶化的描述中并不能完全互换。膜污染的确切原因是非常复杂的，因此很难用现有的理论理解来完全准确地描述。污染受到许多化学和物理参数的影响，如浓度、颗粒大小、孔径分布、温度、pH值、离子强度、特定相互作用(疏水相互作用、氢键、偶极偶极相互作用)。
膜污染可以通过几种方法大大减少。一种有效的方法是对料液进行预处理。一些简单的调整，如改变pH值和使用亲水膜材料，也可以在一定程度上缓解膜污染。在世界范围内，人们也一直对改变膜的性能以减少膜污染的趋势感兴趣。由于膜污染与浓差极化现象密切相关，任何减少浓差极化的措施也有助于减少膜污染。被污染的膜可以被清洗，它们可以恢复原来的一些性能。经常清洗和清洗用洗涤剂必然会导致膜的消亡。目前使用的清洗方法有三种基本类型:液压冲洗(反冲洗)、海绵球机械清洗(仅在管状系统中)和化学清洗。当使用化学物质进行除污时，必须注意，因为许多高分子膜材料对氯、高pH值溶液、有机溶剂和其他化学物质敏感。
160食品和农业废水利用与处理渗透蒸发去除VOC
如第三章所述，渗透蒸发是一种节能技术，已被商业用于酒精脱水，VOC去除被污染的水，以及碳氢化合物分离。渗透蒸发过程的驱动力是进料和渗透液之间跨膜的化学势差;渗透蒸发的性能不像蒸馏那样受汽液平衡的限制(Dutta et al.， 1996)。最近，它已被证明是一种有价值的工具，可通过从食品加工副产品中回收风味和香气进行增值废水处理(例如，Karlsson和Tragardh, 1996;Peng and Liu, 2003c)。渗透蒸发在VOC去除中的应用也得到了深入研究(例如，Jiang et al.， 1997;希钦斯等人，2001;Vane et al.， 1999,2001a;彭，刘，2003a, 2003b;Liu and Peng 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，渗透蒸发工艺可以很容易地适应水或废水中的VOC去除，因为它们csgo雷竞技 在不引入额外化学物质或不同形式的新污染物(例如，碳吸附而且空气剥离)．几乎所有的VOCs都可以通过渗透蒸发去除;然而，特别感兴趣的VOCs包括石油基溶剂，如苯、甲苯、乙苯和二甲苯(BTEX)，以及氯化溶剂，如三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)特别适合渗透蒸发去除。这些化合物的水溶性较低;因此，水中VOCs的溶解量太小，不能通过传统的化学工艺经济地去除分离技术比如蒸馏。在过去，空气剥离和/或活性炭处理被用于该任务;然而，前者易受污垢的影响，并仅仅变成一个水污染而后者需要昂贵的再生步骤，可能不适用于容易被其他有机化合物取代的VOCs。在过去的几十年里，越来越多的文献被添加到渗透蒸发去除VOC的知识库中。
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