时间：2023-11-09 17:27:04
近年来，中药注射剂的应用已经越来越广泛，在其近半个世纪的发展中，中药注射剂的研发生产越来越规范化，开展了广泛而深入的药效学和临床研究，为其临床应用提供了充沛的依据。但中药注射剂目前仍存在生产周期长，产品质量不稳定，热原污染等问题，严重制约其发展。传统中药注射剂生产工艺已经不能满足人们对于中药注射剂的高要求，引入全新生产工艺势在必行。超滤技术（ULtrafiltration，UF）是一种高效分离技术，属于膜分离技术（Menbrane Separation Technique），其基本原理是利用模孔选择性筛分性能，以达到分离、纯化和浓缩物质的目的，广泛应用于医药、化学等行业生产，多用于制备药用纯水、注射剂除热原及生物制剂的浓缩、分离等，具有显著的优势，目前在中药注射剂中的应用也逐渐增加。
一、超滤技术的原理及特点
中药有效成分提纯的生产工艺较多，如水醇法、柱层析、水蒸气蒸馏法、固相萃取等，目前应用最广的是水醇法，该方法存在有效成分纯度低、流失严重、杂质去除率低，如鞣质、蛋白、树脂及淀粉等问题，对中药注射剂的澄明度、刺激性等质量指标有存在影响。而超滤技术的应用可以提高有效成分提取率，去除热原，提高制剂澄明度，弥补了传统中药注射剂生产工艺的不足。
超滤技术主要是利用一种多孔的半透膜，凭借一定的压力，对液体进行分离，迫使小分子物质通过，大分子物质截留，从而达到分离、纯化和浓缩的目的。超滤膜的孔径一般以分子量截留值为指标，而不是孔径尺寸，这是与传统微孔滤膜最大的区别。一般来说，超滤膜孔径约为50～10000Ao，可截留孔径约为1～20nm，相当于分子量为300～300000的各种蛋白质和高分子化合物，也可以截留相应粒径的胶体微粒。截留分子量1～30000的超滤膜基本可以保证有效成分的通过，而将分子量数万乃至数百万的杂质和热原物质截留，去除杂质，保留有效成分。
顾纪龙等将超滤技术应用于注射用水的制备，解决了重蒸馏法耗能高、速度慢，所得注射用水质量差等问题，特别是选择恰当截留值的超滤膜，有效的滤除孔径≥0.03μm的微粒，包括微生物和热原物质等，大大提高了注射用水的质量。
二、超滤技术在现代中药注射剂中的应用
2.1 UF技术提取中药有效成分
中药中有效成分的分子量大多不超过1000， 而淀粉、多糖、蛋白质、树脂等杂质的相对分子质量均在5万以上。传统水醇法易造成有效成分严重流失，同时大量杂质也无法去除。近年来，超滤技术应用于提取中药有效成分的研究日益活跃，刘振丽等研究了超滤法和水醇法对于金银花中绿原酸的提取率，采用的超滤膜截留分子量为10000，实验结果表明，超滤体积为1.25倍时，绿原酸得率为95.4%，而70%水醇法所得绿原酸的得率仅为67.8%，可见，超滤法较传统生产工艺能够更加有效的保留中药中的有效成分。何昌生等将超滤技术应用到分离精制甜菊糖苷上，采用超薄型板式超滤器和截留分子量为10000的醋酸纤维素膜（CA膜）对甜菊糖苷进行提取，发现超滤膜的脱色性能和除杂质效果良好，可有效解决甜菊糖苷生产中常出现的沉淀和气泡问题。王世岭等人同时还应用超滤法提取黄芩中的有效成分，结果表明超滤法在产率和纯度方面均比传统方法有明显优势，同时发现，一次超滤技术的应用即可使注射剂达到生产要求，不需要进一步精制，可明显缩短生产周期。
2.2 UF技术除热原物质
热原物质一直是传统中药注射剂生产的难题，超滤技术在去除热原中的应用越来越得到大家的重视。热原又称为内毒素，简称LPS，分子量一般为10～25KD，在水中易形成缔合体，分子量可高达50～500KD，具有一定的耐热性，且稳定性较好，高温加热可使其失活，强碱和强酸也能破坏热原。目前，使用最广泛的热原去除方法为活性炭吸附法，存在一定的缺陷。活性炭吸附法需要加热进行，且其对有效成分也有吸附作用，造成有效成分损害和流失。而超滤技术是从热原的微粒大小的角度出发，通过压力迫使有效成分全部通过，而对于大分子物质全部截留，无需加热，可使有效成分最大程度的保留。
2.3 UF技术在中药注射剂中应用需注意的问题
超滤技术可有效弥补传统中药注射剂生产工艺的不足，但由于超滤技术的应用取决于化合物本身的分子量等，因此使用时应“因地制宜”，存在以下几个问题：
（1）超滤膜的选择
超滤膜要根据被滤物质的相对分子质量大小进行选择，包括截留分子量和膜材质两个方面。
膜的孔径或截留分子量的选择除了被分离物质的相对分子质量外，还与分子构型、聚集状态、柔韧性及溶液浓度等有关。中药提取物的黏度一般较大， 导致高分子胶体物质较多， 膜污染现象严重， 因此一般情况下， 膜的截留分子质量应选得稍大些。
膜材质应选择pH 值适应范围广、耐热性能好的PS（聚砜）膜或PAN（聚丙烯腈）膜。PS膜为疏水性膜材料，耐高温、溶剂及生物降解，透水速度低，抗污染能力低；PAN膜为亲水性膜材料，溶质吸附少，截留分子量小，热稳定性差，抗侵入能力不高。这两种膜的pH值一般在2～13之间，pH值的不同对于膜的分离效率影响较大。超滤膜的选择要综合多方面因素进行考察。
（2）超滤样品预处理
膜污染是超滤技术广泛应用的最大阻碍，中药提取物较为复杂，超滤之前需要进行适当预处理，以降低对超滤膜的污染、保证超滤膜的分离特性和通量。药液的预处理包括高速离心机离心沉降， 减压过滤。药液可先经递质过滤， 递质可选用滑石粉、硅藻土、滤纸浆， 然后再经精密过滤，用微孔滤膜去除细菌、悬浮颗粒和胶体类物质。值得注意的是，在超滤前对药液使用微孔滤膜预处理， 对提高超滤膜的寿命， 具有重要意义。
（3）超滤膜的清洗
中药制剂在进行超滤时， 膜易污染及堵塞， 使渗透通量下降， 因而需定期进行膜的清洗。
三、超滤技术应用于中药注射剂的优势
中药注射剂的生产工艺主旨在去除杂质的同时对有效成分进行富集。重点在于去除杂质，特别是大分子杂质的去除，以保证临床应用的安全性及有效性。传统水提醇沉法则会造成有效成分严重流失、同时无法去除大部分杂质。且活性炭吸附法去除热原需要加热，极易对中药注射剂稳定性造成破坏。在中药注射剂生产过程中， 超滤主要应用于有效成分分离及除热原两个方面。
超滤膜分离技术具有以下优势： ①提取液无需冷却或加热，可直接过滤，降低能耗；②超滤膜性能易于恢复， 除菌彻底， 膜本身可直接灭菌；③有效成分分离效率高， 同时可有效去除非药效成分，如色素、细菌及热原等，提高制剂澄明度和纯度。
结论
关键词：超滤 膜分离 水处理
早在1861年Schmidt用牛心包膜截留阿拉伯胶，可作为世界上第一次超滤试验，到1960年，在Loeb和Sourirajan试验成功不对称反渗透醋酸纤维素膜的影响下，1963年Michaels开发了不同孔径的不对称CA超滤膜。基于CA膜物化性质的限制，1965年开始，不断有新品种的高聚物超滤膜问世，并很快商品化，1965-1975年是超滤工艺大发展的阶段，膜材料从初期的不对称CA膜扩大到现在的聚砜(PSF)、聚丙烯腈（PAN）、聚醚砜（PES）以及各种高分子合金膜等，膜组件有板式、卷式和中空纤维等，在不同的生产过程中都已成功的应用[1]。目前所用超滤膜较多由高分子材料制成，随着工业上超滤技术的应用和发展，以金属、陶瓷、多孔硅铝等材料制成的无机膜，在20世纪80年代初期至90年代获得了重要发展。如1980-1985年期间，美国UCC公司开发的载体为多孔炭、外涂一层陶瓷氧化锆的无机膜可用作超滤膜管，美国Alcoa/SCT公司开发的商品名为Membralox的陶瓷膜管，能承受反冲，可采用错流（CrossFlow）操作[2]。用无机膜进行超滤，比常规的分离技术更加经济有效。目前工业所用的无机膜几乎全部是多孔陶瓷膜或以多孔陶瓷为支撑体的复合膜。随着粉末技术的发展，很多优质价廉的烧结金属微孔管投入市场，它具有易于和金属构件组合、加工等优点。近年来，国外还有人烧结不锈钢微孔管内壁烧结孔径为0.1纳米的TiO2薄层，构成Scepter不锈钢膜[3]。
近30年是超滤技术迅速发展的时期，超滤技术被广泛地应用于饮用水制备、食品工业、制药工业、工业废水处理、金属加工涂料、生物产品加工、石油加工等。
1 工业废水处理中的应用
目前膜法水处理技术在环境过程中的应用，主要是超滤、反渗透、渗析和电渗析等方法用于处理各工业废水。超滤技术因其操作压力低、能耗低、通量大、分离效率高，可以回收和回用有用物质和水，特别是通量大的特点，使得超滤成为废水处理工程采用的主要膜分离技术。
1.1 电泳漆废水
国外超滤技术的较大规模应用开始于70年代，当时就是主要用于电泳涂漆工业。废水中的漆料是使用漆料总量的10%~50%，采用超滤技术处理电泳漆废水不仅可以减少漆的损失和回用废水，而且可以使有害无机盐透过超滤膜从而提高了电泳漆的比电阻，调节和控制、漆液的组成，保证电泳涂漆的正常运行。70 年代初期主要用CA膜管式超滤器处理阳极电泳漆废水，70年代后期，改用框式、卷式、中空纤维式超滤器处理阴极电泳漆废水。国内一些汽车厂、电泳漆行业也采用超滤技术，如长春汽车轿车厂从Aomicon公司引进中空纤维式阴极电泳漆专用超滤器，由30根直径7.62cm的膜组件并联而成，总膜面积约75 cm2，处理能力为1.5 t/h，装有循环液定时自动换向系统，以减少膜污染，延长膜清洗周期。北京某汽车厂原排放电泳漆废水量为200 m3/d，工件带出漆液量19.13 L/h，经用超滤法处理后,保证了电泳槽漆液的电阻率大于500 Ω/cm，维持了电泳漆的固体含量稳定，对电泳漆的截留率为97%~98%，排水量降到5 m3/d，节省了大量补充的去离子水[4]。中国科学院生态环境研究中心研制出荷正离子的中空纤维膜组件，对比实验表明结果良好，与进口膜性能相近，可以用于生产。无锡超滤设备厂对有关的超滤膜进行开发，以共聚丙烯腈为膜材料，二甲基乙酰胺为溶剂，添加适量致孔剂制取的荷正电荷超滤膜透液量大，性能稳定，油漆截留率高，抗污染性能好，也已用于生产。我国许多厂家引进国外超滤装置,所以用性能优良的国产荷电超滤膜装置取代进口装置成为现在的新目标。
1.2 化纤、纺织工业废水
化纤工业中有多种废水可用超滤法处理与回收。如回收聚乙烯醇（PVA），国外不少工厂已用于生产。日本某工厂采用8 cm2的管式超滤器将PVA原液由0.1%浓缩到10~15倍，进口压力为3.92×105 Pa，出口压力为1.96×105 Pa，进料温度55~66℃，膜的水通量为100~140 L/ (cm2·h)，对PVA的分离率为98.2%，每天回收PVA 20 kg,运行良好[5]。
染料废水种类繁多，组成复杂，主要包括含盐、有机物的有色废水；氯化及溴化废水；含有微酸和微碱的有机废水；含有铜、铅、铬、锰、汞等阳离子的有色废水；含硫的有机物废水。废水量大，浓度高，色度高，毒性大，是治理难度最大的工业废水之一。上海印染厂最早采用醋酸纤维外压管式超滤装置处理还原染料废水并回收染料获得成功，中科院环境化学所也完成了用聚砜超滤膜管式和中空纤维式装置处理染料废水的现场实验，脱色率为95%~98%，COD去除率60%~90%，浓缩液含染料15~20 g/L，并被印染厂引用于生产[6]。
洗毛废水是纺织工业污染最严重的废水之一，洗毛废水中含有大量的悬浮物、油脂和合成洗涤剂，其中主要污染物是羊毛脂。羊毛脂是日用化工、医药工业的原料，也是很好的防腐剂和剂，具有较高的经济价值。传统回收羊毛脂的方法回收率较低，而采用超滤技术处理洗毛废水取得了好的效果。国内的许多毛纺厂和洗毛厂采用超滤法处理洗毛废水工艺，该工艺包括预处理、超滤浓缩、离心分离和水回用四个系统，比传统的离心工艺羊毛脂回收率提高1~2倍。具体操作工艺条件为[7]：料液温度50 ℃，操作压力0.12~0.35 MPa，膜表面流速3 m/s，膜平均水通量40 L/(cm2·h)，浓缩倍数为3~6倍，结果油脂截留率为98%~99%，COD截留率为90%~98%。
1.3 造纸工业废水
造纸工业耗水量极大，造纸废水主要来源于去皮、浆化、洗净、漂白、抄纸等工序。用超滤技术处理造纸废水既可以对废水中某些有用成分进行浓缩回收，又可将透过水回用。开山屯化纤浆厂是国内制浆造纸行业中第一家引进了具有国际80年代先进水平的大型超滤设备，并成功地用于亚硫酸盐制浆废液的处理，在此基础上又用自制聚砜膜代替进口膜而取得成功，实验证明达到了DDS公司生产的FSN61PP超滤膜的水平。工艺为：将废液预热升温到50~70℃，打开进料阀，废液经过过滤器进入储罐内，超滤始终控制入口压力0.6 MPa，出口压力0.3 MPa，膜的工作温度60~65 ℃，膜工作面积2.25 cm2。结果成品的木质素磺酸浓度大于95%，还原物去除率大于85%，固形物的率大于30%，达到了对废液中高分子木质素磺酸的有效分离、纯化以及浓缩的目的。日本于1981年采用NTU-3508超滤组件建成了日处理4000 m3的管式膜装置，是世界上最大规模的装置。我国目前已具备生产此类超滤和反渗透膜组件的能力，并迅速推广[8]。
1.4 印钞废水
我国印钞业擦板废液的处理一直是困扰印钞行业的老大难问题。中科院上海原子核研究所与上海印钞厂、南昌印钞厂、西安印钞厂等合作，从1993年开始进行了用板式超滤器处理擦板废液的工作，并对原有的HPL-Ⅱ（A）型超滤器进行了改进，研制成功适用于处理印钞擦板废液的HPL-Ⅱ（B）型板式超滤器。经超滤处理后，透过膜的清液不含油墨，碱的含量不变，对COD的去除率为99%以上，对固含量为3%的擦板废液可浓缩至12%，废液的回收率为75%，且比采用中和法处理废液省力省大量资金。
1.5 酿造工业废水
味精废液是含大量菌体等有机物、氯化物的粘性液体，COD高达70 000 mg/L，废液的排放对环境造成严重的污染，同时废液中还含有一些价值很高的代谢副产物。味精厂用CA、PS、PVC等超滤膜对味精废液进行处理，其操作条件为：操作压力0.25MPa，操作温度25℃，超滤浓缩倍数5~6倍，处理结果表明：透过液清澈透明，菌体去除率达98%以上。透过液经管道输入酱油厂用来生产味精酱油；对浓缩液进行超滤可得到含蛋白质和脂肪及核酸的价值很高的代谢副产物；超滤谷氨酸发酵液，透过液清澈透明，用来提取谷氨酸可大大提高纯度和提取率[9]。
1.6含油废水的处理
乳化油废水是一种常见的工业废水，超滤法处理乳化油废水应用已有20多年。在1979年，西德已有超过250个超滤设备被用于浓缩乳化油，所用膜组件为管式、卷式和板式，1989年膜生产单位提高为能处理乳化油废水的系列膜设备。采用荷电中空纤维膜处理含有氢氧化钠、磷酸盐、碳酸钠、硼酸钠、亚硝酸钠和非离子或阴离子表面活性剂的乳化油废水时，在温度50℃，进口压力0.12 MPa，出口压力0.10 MPa时，透过液通量达25~33 L/(cm2·h)，透过液含油量仅十几mg/L。对于含有氢氧化钠、盐等水溶液和部分表面活性剂的透过液稍加调整即可回用脱脂。浓缩液进入油-水分离器，分离出来的油品可回收形成无排放体系。目前，上海宝钢采用Abcor公司管状膜的大型超滤设备来处理乳化油废水。中科院上海原子核研究所选用PSF100型超滤膜采用3块HPM型隔板并联成板式超滤器，在料液流速1.6 m/s，平均压力0.3 MPa，自然升温等运行条件下，先后进行2次连续浓缩运行，结果表明：油分截留率大于99%，COD的去除率达到95%，体积浓缩比高，超滤平均通量为30 L/(cm2·h)，处理乳化油废液效果很好[10]。
含原油废水中含油量通常为100~1000 mg/L，超过国家排放标准（10 mg/L），故排放前必须进行除油处理。可采用中空纤维超滤膜组件和超滤设备，在操作压力为0.10 MPa，废水温度40℃，膜的透水速度可达60~120 L/(cm2·h)，可以把含原油100~1000 mg/L的废水处理达到环境排放标准10 mg/L以下，也使处理后的水质达到了低渗透油田的注水标准[11]。
金属加工过程中产生大量的含有切削油、悬浮物和洗涤剂的废水，必须进行处理才能排放。超滤处理可把废水分离成两部分：浓缩液中含有油和悬浮颗粒，透过液中几乎不含油。用超滤与微滤联合进行处理，先用微滤把油浓缩至10%，其中微滤膜的透水能力为250 L/(cm2·h)，在进行超滤处理，可回收85%的清洗剂。用超滤处理钢厂冷压车间的压延油废水时，先用80目筛网过滤后，含油废水进入循环槽，再经60目筛网过滤后进入超滤膜，超滤浓缩液进入油-水分离器，分离出的油含油量大于90%，可进行燃烧处理，分离出的水返回循环槽进行超滤处理。超滤透过液可循环使用，超滤过程中的透水量和透过液的油分浓度都很稳定，不受供给水中油分浓度的影响。
处理石油开采产生的含油废水，可在油田用膜分离器中进行超滤与反渗透（或纳滤）的组合操作。先使分离出的水进入中空纤维超滤膜，透过液再进入反渗透膜（或纳滤膜），不但去除了悬浮物，还去除了溶解盐和溶解油，以满足特殊水质的要求。
用超滤处理各种乳化油废水的开发还在进行,分离效率已基本解决,而要攻克的难关是膜的污染与清洗问题[12]。
1.7 制革工业废水
制革工业脱毛用的原料主要是Na2S和石灰，其废水产生量约占皮革污水总量的10%，且毒性大，硫化物含量达2 000~4 000 mg/L，悬浮物和浊度值都很大，是皮革工业中污染最为严重的废水。在对废水进行处理时，用超滤法分离其中蛋白质，采用磺化聚砜类膜进行超滤，把浸灰废液的浓度提高5~10倍，膜不会出现堵塞现象，其处理效果优于一般净化技术。
超滤可回收40%的Na2S、20%的石灰和68%~70%的液体，回收大量的蛋白质，据估算，每吨盐腌皮可获得30~40 kg的角蛋白，因而具有较好的经济效益[13]。
1.8食品工业废水
生产大豆分离蛋白质会产生大量的高浓度有机废水，用超滤法处理起废水，既可回收经济价值很高的可溶性蛋白和低聚糖，又解决了环保问题，并且与传统的处理方法相比，运行费用低，产出效益高，回收产品质量稳定，操作简便。
马铃薯生产淀粉的废液有机物含量高，COD通常在10 000 mg/L左右，国外应用超滤技术去除马铃薯淀粉排放废水中的COD并浓缩回收可溶性蛋白质，国内也用膜装置为聚砜（PS）和聚丙烯腈（PAN）中空纤维超滤膜组件进行实验，工艺条件为：操作压力0.10 MPa，进料流量70 L/h，室温，超滤前调整料液pH 3.5左右（接近蛋白质等电点，截留率高）。实验结果表明超滤效果较好，废水的COD值由8 175 mg/L降为3 610mg/L，COD去除率为55.8%。膜污染后用40 ℃、0.1 mol/L的NaOH溶液来清洗，恢复率在90%左右[14]。
超滤技术还用于摄影废水、放射性废水等废水的处理。
参考文献
1 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社,2001:34
2 Cheng T W. Influence of inclination on gas-sparged crossflow ultrafiltration through an inorganic tubular membrane. Journal of Membrane Science. 2002, 196(1):103~110
3 何江川,韩永萍.超滤分离法在多糖分离提取中的应用.食用菌,2005,(1):5~7
4 毛悌和.化工废水处理技术. 北京:化学工业出版社,2000.139
5 毛悌和.化工废水处理技术. 北京:化学工业出版社,2000.140
6 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社,2001.301~303
7 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社,2001.307
8 郑领英，王学松. 膜技术．北京：化学工业出版社，2000.156
9 侯玉珍,王黎霓.超滤技术在治理味精废液中的应用.轻工环保,1994,16(1):6~10
10 楼福乐.超滤法处理含乳化油废液.环境科学,1998,19(4):65~68
11 许振良.膜法水处理技术.北京:化学工业出版社,2001.300
12 郑领英，王学松. 膜技术．北京：化学工业出版社，2000.157
13 高忠柏,苏超英.制革工业废水处理. 北京：化学工业出版社，2001.29~32
关键词：火力发电厂；全膜法；处理系统；锅炉补给水
Abstract: This paper describes the advanced water treatment technology of boiler make-up water in thermal power plant using - membrane, through engineering examples discussed methods of acid-base waste emissions to zero emissions, thus saving water, saving medicine, zero pollution emissions, to ensure the safe and stable operation of the boiler / steam turbine, better environmental and economic benefits.
Key words: thermal power plant; membrane; processing system; boiler feed water
中图分类号：TM621
0 前言
在火力发电厂中，水质的优劣直接影响着火电厂的安全运行与经济效能，其中，锅炉补给水的水质关系着火电厂机组运行的安全指标和经济指标，优化锅炉补给水处理系统能有效的提高火电厂安全运行，获得更大的经济效益。下面介绍了我国锅炉补给水处理系统使用的新技术全膜法，全膜法的除盐方式,彻底摆脱了酸碱的使用,实现了整个过程的绿色无污染,其核心是RO技术和EDI技术的应用。全膜工艺的最大优点是环境污染少、劳动强度低和易于实现制水全过程的自动化。
1、全膜法水处理技术
全膜法是指火力发电厂锅炉补给水处理系统采用的膜处理新工艺，即超滤（UF）+反渗透（RO）+电除盐（EDI）工艺，用以取代传统的多介质过滤和离子交换工艺。以高分子分离膜为代表的膜分离技术是一种新型的流体分离单元操作技术，一般可分为微滤、超滤、纳滤、反渗透4类，其分离精度按顺序越来越高，EDI因其应用了电渗析技术实现离子交换树脂的连续再生，通常也被纳入膜法分离技术之列。
图1-1 流程图
1.1 UF技术
UF是以机械筛分原理为基础，以膜两侧压差为驱动力的膜分离技术。它是一种流体切向流动和压力驱动的过滤过程，并按分子量大小来分离颗粒，通常超UF的孔径为25～30nm。UF能够有效去除水中的悬浮物、胶体、有机大分子、细菌、微生物等杂质。由于UF过滤性能优良，被广泛应用于各种水处理系统中。
1.2 RO技术
RO技术主要用于水除盐系统中，基本解决了再生后废酸碱污染环境的问题。RO膜是一种具有选择性透过性能的半透膜，某些分子透过膜的速率较大，其他分子透过膜的速率则相对较小，从而达到淡化、净化或浓缩分离的目的。目前国内大部分电厂仅把RO当作预脱盐，后面仍然采用离子交换技术，即RO+二级除盐系统或RO+混床除盐系统。此时废酸碱的排放量与原来离子交换系统相比减少了约90％。
1.3 EDI技术
EDI技术解决了酸碱再生的问题，更符合环保要求。EDI是将电渗析与离子交换相结合的新型水处理方法，利用选择性膜和离子交换树脂组成填充床，通过电渗析中的极化现象对离子交换树脂进行电化学持续再生，从而制取超纯水。
2、工程实例
某火力发电厂总装机容量97MW，于90年投运，该厂2号水处理系统设计产水量为30m3/h,但实际产水量不到20m3/h，冬季热网补水达到高峰期，也是除盐水补水量最大时期。同时水质指标不能达到锅炉对高纯水的要求，需要对2号水处理系统进行改造。
2.1 全膜法水处理工艺系统
为了节约酸碱药剂，选用反渗透（RO）脱盐系统，针对原水水质，为确保RO的安全可靠运行采用超滤（UF）预处理技术。为了彻底摆脱酸碱消耗和改善环境，选用电脱盐（EDI）精处理技术。最终选定UF-DRO-EDI全膜法水处理工艺系统。
2.2 主要设备选型
（1）为保证反渗透膜入水温度控制在25，选择换热器加热给水，同时达到保护反渗透膜的作用。
（2）为保护超滤膜，去除水中的悬浮物、胶体、有机物，选择多介质过滤器。
（3）由于原水是自来水，预处理选用简单的丝网过滤器，防止沙粒划伤超滤膜。
（4）超滤（UF）膜元件。为了将水中的悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质截留，达到净化和分离的目的。
（5）双级反渗透（DRO）膜元件。
（6）EDI装置。
3、UF-DRO-EDI水处理系统设计原则
3.1 UF系统设计
3.1.1 确定超滤（UF）的适用性和运行条件
1）错流过滤。针对自来水的水质情况，采用错流过滤减低UF膜表面的污染倾向，增长反洗周期，增加膜的运行稳定性和膜的寿命，还可能由于反洗周期和化学清洗周期的增长而降低运行能耗和化学品消耗。
2）反冲洗方式。超滤膜组件在运行中，原水中的胶体、悬浮物、细菌等被膜内表面截留，这些物质会造成膜的污染。为了维持膜的性能和保持膜透水量的相对稳定，需要定期用水对膜丝进行冲洗。考虑电厂的原水水质情况选用简单反冲洗方式。
3）预处理选择。由于原水是自来水，预处理选用安装简单的100μm丝网过滤器。有效的避免颗粒物质对超滤膜的划伤。
3.1.2 超滤膜设计
1）超滤膜内径。超滤系统给水是经过预处理的自来水，指标达到5＜COD＜20或5＜浊度＜20，选用内径为1.2mm的超滤膜。
2）超滤膜组件数量确定：每支超滤膜组件通量为2.4m3/hr，反冲洗时间30秒，需水量40m3/h，浊度3NTU 15℃。
3.2 EDI系统设计
3.2.1 预处理水
（1）EDI提供较好的预处理水，组件的清洗频率将会降低。反渗透将给水分成反渗透纯水和浓水，只有反渗透纯水才能进入EDI。
（2）渗透刚刚开始几分钟内水质很差，这一部分水不能进入EDI，因此反渗透设置开机自动排放装置。
（3）为防止EDI被堵塞，在EDI前安装精密过滤器。
3.2.2 EDI系统保护和控制
（1）为了保护EDI组件，使之具有较长寿命，最关键的保护是当水流量过低时，要断电停机。否则会对EDI组件造成致命的损坏。
（2）EDI正常运行的控制条件：预处理正常、极水流量超过最小值、浓水流量超过最小值、EDI的入水TEA及其他指标低于允许最大值、温度在限制范围内。
4、EDI 系统技术经济分析
EDI作为电厂补给水的精处理与传统的离子交换复床加混床或二级混床相比较，不论是投资费用还是运行费用，相比较EDI的优越性均显而易见。
4.1 基建投资
（1）二级混床系统。按40m3/h出力进行分析，混床系统包括离子交换器、阴阳离子交换树脂、酸碱贮存计量系统、树脂混合压缩空气系统、控制系统等。
（2）EDI系统。包括EDI装置、电源装置、控制装置等。
4.2 运行费用
（1）EDI运行费主要就是电能消耗，每吨水耗电量约为400W，其次人工费。两项合计约为0.3元/吨。
（2）离子交换混床运行费主要就是树脂再生用酸碱，消耗量与给水水质成正比关系，其次就是电耗和人工费，电费、人工费两项合计与EDI不相上下。
（3）EDI、混床运行费用比较。当EDI给水用二级RO产水，盐量TOS＜5mg/L，混床运行费比EDI高2倍。当EDI给水用一级RO产水，盐量TOS常达15-20mg/L，这种情况下，混床总运行费往往高出EDI的3-4倍。
5、结束语
随着水处理技术的发展，我国电力事业发展的必然趋势是绿色环保。RO+EDI没有酸碱贮存及再生，大大降低了运行人员的劳动强度，增强了运行的安全性。以UF+RO+EDI组成的全膜水处理技术，具有出水质量高、连续生产、使用方便、不用酸碱、不污染环境、占地面积小、运行经济等优点，今后必将替代二级离子交换除盐系统，成为电厂锅炉补给水精处理的主流。
参考资料：
[1] DL5000—2000火力发电厂设计技术规程[S].
【关键词】环境工程；水处理；超滤膜技术；应用
中图分类号： P642 文献标识码： A
引言
超滤膜技术是通过净化、分离或者浓缩的膜来将溶液进行分离的技术，并且超滤膜技术主要是介于微滤和纳滤之间的。超滤膜不仅是悬浮颗粒以及胶体物质的有效屏障，而且能够实现对“两虫、藻类、细菌、病毒以及水生生物”的去除，最终能够真正实现溶液的精华、分离以及浓缩的工作。与传统的工艺相比较，在水处理这一方面，超滤膜技术具有低耗能、低操作压力、高分离效率、大通量以及可回收有用物质的优点，所以超滤膜技术能够广泛应用于饮用水净化、生活污水的回收以及海水淡化等水处理中。
1 超滤膜技术的基本原理以及特点
1.1 超滤膜技术的基本原理
超滤主要是在压力的作用下，溶剂与部分的低分子量溶质穿过膜上微孔从而可以到达膜的另一侧，截留高分子溶质以及其他乳化胶的原理主要是筛分作用，并且有时候在膜的表面的化学特性也起着一定的截留作用。在进行超滤分离的时候，通过对料液施加压力，高分子物质以及胶体物质由于膜表面以及微孔的一次吸附，并且通过膜表面的机械筛分作用等方式被超滤膜阻止，然而水、无机盐以及低分子物质透过膜。
1.2 超滤膜技术的特点
超滤膜技术具有以下的特点如下：第一，在去除杂质这一方面效率比较高，并且与传统的方法相比较，产水水质比较好；第二，能够彻底消除或者减少化学药剂的使用，并且能够避免没有必要的二次污染；第三，超滤膜技术系统易于自动化，并且可靠性比较高；第四，化学稳定性较好，并且又耐酸、耐碱以及耐水解的性能，从而能够广泛应用于各种领域中；第五，由于耐热温度可以达到140度，并且通过采用超高温的蒸汽以及环氧乙烷来进行杀菌消毒，并且使得超滤膜技术能够在较宽的PH范围内使用，也可以在强酸、强碱以及各种有机溶剂条件下使用；第六，高过度精滤，能够将水中的99.99%的胶体、细菌以及悬浮物等有害物质去除掉；第七，在处理工业废水过程中，由于一般技术不能够达标，因此要采用超滤膜技术来进行废水处理，确保工业废水的再利用。
2 超滤膜技术在水处理中的具体应用
2.1 净化饮用水
近几年，随着我国水污染问题的不断出现，这就使得我国出现了新的水质问题，然而在净化饮用水中应用超滤膜技术的时候，可以将水中的水蚤、藻类、原生动物以及细菌等去除掉，并且能够很好的处理水中的致病微生物、浊度、天然有机物以及微量有机污染物，最终能够使得水质满足人们的日常需要。
2.2 处理造纸废水
超滤膜技术主要应用在造纸废水中，在一般情况下，造纸废水膜分离技术主要包括：对副产品的回收，从而能够发展对木素产品的综合利用；能够去除漂白废水中的有毒物质等。
2.3 处理含油废水
含油废水主要存在以下几种状态：浮油、分散油以及乳化油。浮油以及分散油比较容易处理，然而在乳化油中含有表面活性剂，并且在水中会出现微米级大小的离子，然而通过采用超滤膜技术，能够通过膜将水和低分子的有机物中COD以及BOD去除掉，最终能够实现油水的分离。
2.4 回用城市污水
城市污水是一种重要的水资源，随着我国水污染问题的越来越严重，这就使得超滤膜技术广泛应用在城市污水回用，从而使得超滤膜技术开始引起了人们的关注。
2.5 海水淡化
在经过了半个世纪的发展，海水淡化技术趋于成熟，近几年，随着膜技术的不断发展，这就使得膜技术开始广泛应用于海水淡化。然而在这一过程中，由于膜污染出现了问题，从而在处理海水方面中反渗透系统面临了一些困难，通过使用超滤膜技术，能够很好的控制海水水质，并且反渗透系统能够将入水的质量得到提高。
3 超滤膜技术在水处理中的问题
超滤膜技术在水处理中的问题主要表现在以下几个方面：第一，膜污染的问题严重影响了超滤膜的应用。超滤膜的污染主要包括：吸附污染、沉淀污染以及生物污染。在控制超滤膜污染中通常采取合理选用膜组件、进行膜面的预处理等方法。所以，为了能够延缓膜污染，就要不断提高超滤膜系统的处理能力，从而使得运行费用降低。第二，不管是压入式超滤膜还是浸入式的超滤膜都需要通过压力进行驱动。第三，缺乏成熟的膜技术以及其他技术联用的水处理方法，从而在一定程度上制约了膜技术的发展。第四，超滤膜技术在小规模农村饮用水的处理过程中，由于缺乏相关理论的支持，从而使得超滤膜技术在农村没有得到广泛的推广。
结语
随着社会经济的不断发展以及人民生活水平的不断提高，从而使得供水行业面临着巨大的挑战。供水行业所面临的挑战如下：第一，生产以及生活排放的污染物较多，水中污染物中的有机污染物比较多。第二，城市居民不断提高生活饮用水水质标准，并且对饮水中的污染物限值做出了严格的规定。为了能够使得自来水符合居民的相关标准，这就要采用超滤膜技术来净化自来水，从而能够减少水中的悬浮颗粒以及胶体等物质，最终使得自来水能够符合相关的规定。
参考文献
[1]张安辉,游海平.超滤膜技术在水处理领域中的应用及前景[J].化工进展,2010(S2):23-24.
[2]张艳,李圭白,陈杰.采用浸没式超滤膜技术处理东江水的中试研究[J].中国环境科学,2012,29(1):56-57.
关键词：核电厂 污水处理 膜处理技术 运用
中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0109-02
电是人们生产和生活中不可替代的资源，随着我国资源的减少，发电过程中的水资源循环利用就成为一种主流方式。水质对于发电设备的效率具有直接影响。污水处理工艺不合理，操作不合理都会造成污水中杂质不能全部去除，导致设备故障，增加维修成本，并且使得出水水质含盐量、有机物含量较多，不符合核电厂发电厂需求。近年来，全膜技术的出现更好地解决了这一问题，因此文章对这一技术的特点和原理以及实施过程进行分析。
1 膜处理技术原理和特点
膜处理技术是一种新的水污染处理技术，以一种具有选择性性能的薄膜来实现淡水与盐分、杂质的分离，膜处理技术简单、成本较低，因此应用广泛。目前，主要应用固膜和液膜2种。其主要原理在于利用了杂质、有机物等与水分的体积、大小不同的原理，将其进行隔离处理，在具体的处理过程中，还可以结合加压的方式。另外，利用了一些杂质不同的化学性质，实现快速溶解，从而将其隔离，效果理想。膜处理技术的优势明显，比如，利用该技术不再需要庞大体积的分离设备，因此占地面积减少，成本也随之减少。在安装上，更加方便，不同性质的膜还可以分离不同种类的杂质或者有机物，使水质进一步满足用水需求。其次，膜处理技术拓宽了处理范围，不仅可以分离固态杂质，还能够对相对分子量从几百到几千的物质进行分离。不需要加热等条件就可以实现。分离过程更加高效、易操作，并且符合现代社会环保节能的要求。
2 核电厂污水处理膜技术的种类
膜处理在我国核电厂中有广泛的应用，并且随着技术的更新，膜处理技术已经具有超滤、微滤和反渗透等多种方式，另外近年来还出现了渗透汽化等方式。对工业废水和自然用水具有较好的杂质分离作用。我国各大核电厂在污水处理过程中主要采用的是超滤膜分离处理技术、反渗透技术和全膜分离技术。具体的技术特点和原理如下。
2.1 反渗透技术
反渗透技术是目前核电厂主要的污水处理技术，与全膜技术相比，其污水处理成本更低，但程序相对复杂，通常采用一次渗透处理和二次渗透处理方式完成。反渗透膜多为高分子化学材料，利用了溶液渗透压不同的原理，可以将污水中的离子进行分离，在实施过程中，要合理控制渗透压，使杂质能够及时快速地分离。膜元件是整个反渗透技术的核心，加压后的水分通过一些元件进入隔网层，使杂质排除管道外，获得发电所用水。使用这种方法可以满足基本的发电用水需求，但如污水需要再次处理，成本将大大提高。
2.2 膜分离技术
全膜技术已经成功的在我国核电厂除盐中应用，事实证明了该技术的积极性。目前我们将其应用于核电厂锅炉补给水的处理中，全膜分离技术可以减少压差，在低温下运行，减少离子的渗出，并且能够抑制废水的酸化或碱化，防止设备出现腐蚀现象。未来，电厂污水自动化处理是一种发展趋势，不仅能够减少人力、物力，还能够提高污水处理质量和效率。
3 电厂污水处理中膜处理技术的运用
我们以某核电厂为例，该厂共拥有6台发电机组，总水量为6万m3/h，污水排放量为1万m3/h。要确保污水的合理利用，需对其进行必要的处理。膜处理环节主要表现如下。
3.1 预处理超滤反渗透技术
首先，我们采用超滤反渗透技术对污水进行预处理，该次处理水量为2×70 m3/h。由于阴阳床钠离子渗透问题对除盐效果具有一定的影响，因此在设计过程中要控制钠离子渗漏，降低电导率，并且要控制二氧化硅的含量。该系统主要采用的是自动控制技术，PLC是EDI系统的核心与主要技术，CRT是其监督系统。预处理超滤反渗透技术是将原水输送到清水泵，并由清水泵进入多介质过滤器，通过多介质过滤和超滤装置来实现杂质的初步分离，最后利用反渗透装置来实现有机物的分离。在这一过程中还需要除盐水泵、阳床、阴床和中间水箱的支持，具体的过程不做阐述。总之，多介质过滤器是其中心，通过这一元件与其他设备的配合来实现杂质和有机物的去除，使原水能够达到使用需求。通过该装置能够将进入超滤装置的水浊度控制在2 mg/L以下。
3.2 锅炉补给水中的全膜技术
现阶段，全膜技术是最先进的一种污水处理技术。核电厂发电设备复杂，过程中需要大量的用水，并且用水多为自然水，这部分水的硬度较大，水中杂质较多，实现全面分离，降低污染并实现其循环利用是电厂的主要任务。在核电厂发电过程中采用全膜技术一定要注意电导率的控制，电导率过大容易使水中钠离子含量增多，有机质或离子过多不符合发电用水需求。全膜技术依然要通过一级渗透和二级渗透过程，最终保证水质的稳定，电化学除盐法是核电厂的主要盐水处理办法，结合膜处理技术，可以满足电厂锅炉补给水的应用需求。全膜技术中在预处理系统上使用的是多介质过滤器和活性炭过滤器，通过这2个设备，可以将原水中的悬浮物、固体杂质等分离出去，将胶体和盐分截留在滤层中，降低污水的水浊度。
3.3 循环冷却排污水中的纳滤膜技术
笔者所在厂将污水处理工作的重点放在循环水的冷却与回收上，以反渗透技术为主，原水的脱盐是其主要问题。纳滤膜技术主要应用于小型电厂的污水处理中，通过滤水池、清水池和反渗透装置来完成整个循环水冷却和回收功能，达到节约资源的目的。
4 结语
随着水处理在我国核电厂的作用越来越大，水处理技术的更新就成为一种必然。在我国核电厂中，主要采用超滤、微滤和反渗透等污水处理方式。不同的技术在成本上、技术可行性上和处理效果上均有不同，目前普遍认为全膜技术虽然增加了一部分成本，但在污水处理效果上较好，通过渗透膜实现用水与杂质、有机质的分离。总之，污水处理中膜处理技术的运用十分重要，能够改善水质，实现核电厂的持续发展。
参考文献
[1] 杨少博.化工污水处理中膜技术的应用探讨[J].化工管理，2014（8）：271.
[2] 赵珠.基于化工污水理中膜技术的应用[J].化工管理，2015（11）：229.
关键词：饮用水水处理技术；膜分离；超声空化技术；技术选择原则
中图分类号：C35 文献标识码： A
引言
常规处理工艺在饮用水净化技术的发展过程中，对提高饮用水水质，保障居民的身体健康起到了非常积极的作用。但面临水源水质污染、水质标准提高、消毒副产物、微生物指标、内分泌干扰物质等问题，常规处理工艺已显得力不从心。在政府出台有效措施控制污染物排放以及加强水环境保护的同时，必须对传统工艺进行改造，采取经济有效的净水工艺，进一步提高供水水质，保证生活饮用水水质安全。本文主要对膜分离技术、吹脱技术、超声空化技术等较新技术进行分析和讨论，提出技术选择原则，为工艺改造提供参考。
1、膜分离水处理技术
膜分离技术是以人造膜为隔断，在外加推动力的作用下，利用膜的透过能力达到分离水中离子或分子以及某些微粒的目的。可利用的推动力有电位差、压力差、浓度差和化学位差，在水处理中，目前只限于利用电位差和压力差为推动力，利用压力差的膜法有反渗透（RO）、纳滤（NF）、超滤（UP）和微滤（MF），利用电位差的膜法有电渗析（ED）。
反渗透、纳滤、超滤和微滤最初应用于工业用水、海水苦咸水的淡化和脱盐处理等，现在己经广泛地应用于去除水中的浊度、色度、臭味、消毒副产物前驱物质、微生物、溶解性有机物等。微滤技术是目前所有膜技术中应用最广泛的一种膜分离技术，主要用于过滤0.1～10μm大小的颗粒、细菌、胶体，它在水质波动较大时仍可连续处理，占地面积小。超滤孔径范围为0.05～1nm，主要用于去除固体颗粒、悬浮物、大分子有机物和胶体。纳滤介于反渗透和超滤之间，其操作压力通常为0.5～1.0MPa，纳滤膜的一个显著特点是具有离子选择性，它对二价离子的去除率高（95%以上），一价离子的去除率低（40%～80%），因此纳滤广泛应用于河水及地下水中三卤甲烷前体、低分子有机物、农药、异味、硝酸盐、硫酸盐、氟、硼、砷等有害物质的去除。反渗透膜几乎对所有的溶质都具有很高的脱除率，在水处理中通常用于最后的精制。电渗析膜是由离子交换树脂制成的，所以它实质上是离子交换树脂除盐的另一种形式。
选择合适的膜技术或膜技术组合，可以对饮用水进行深度净化处理，甚至可以将原水处理到所希望的任何水质水平。该技术去除污染物范围广，设备紧凑易于实现自动控制，可以去除更细小的杂质、溶解态的有机物和无机物，在受污染的水源处理、消毒副产物控制等方面被美国环保局推荐为最佳技术之一。但膜法在处理前必须对原水进行严格预处理，并定期进行化学清洗，所以膜滤的基建投资和运转费用较高，并且存在着膜堵塞、膜污染以及反渗透和纳滤浓缩等技术问题。随着高强度、长寿命、抗污染、高通量膜材料的开发和制造，清洗方式的改进，膜堵塞和膜污染问题的改善以及各种膜价格的下降，膜滤作为一种净水新工艺将会对给水处理产生重要的影响，被誉为21世纪最有前景的水处理技术
2、吹脱法水处理技术
3、超声空化水处理技术
研究表明，超声降解有机物的程度，除了与超声声强和频率有关外，还与有机物的物化性质有关。不同物化性质的有机物，因降解机理不同，超声降解的效果也存在差异。超声辐照对疏水性、易挥发性有机物（如CCl4、CHCl3 等卤代烃和脂肪烃类）去除效果明显，对亲水性、难挥发的有机物（如氯苯和4―氯酚）则需较长的辐照时间才能降解。该技术既可单独使用，又可与其他工艺联用（如超声―臭氧、超声―过氧化氢、超声―光氧化等）。但现阶段超声空化技术主要用在实验室小水量的处理研究中，尚处于基础研究阶段。
4、饮用水处理技术选择原则
饮用水处理技术的选择要以用水安全为主，同时还需要遵循以下原则：
（1）可靠性。如果处理技术的可靠性不高，无法保持稳定的处理能力，也就失去了使用该技术的意义。可靠性与经济合理性是密切相关的。从经济上看，饮用水处理技术的可靠性高就减少或避免因发生故障而造成水质波动影响用水安全。但可靠性越高，则需要在处理设施的建设中投入更多的资金。因此，不能片面追求可靠性，而应全面权衡提高可靠性所需的费用与当地实际经济承受能力，从而确定最佳的可靠度。
（2）运行费用经济合理性。如果水处理设备运行费用过高，超出了当地人民的经济承担能力，即使是水处理建设工程建设完工，也会因为高昂的设备运行费用当地人民承担不起而失去建设的意义。所以在水处理设备工程建设时一定要考虑到设备运行费用问题。
（3）操作简易性。针对经济欠发达地区设备技术管理人员相对短缺的问题，在设备管理和维护方面要求尽量做到简单、易管理。如果设备的管理技术要求的过高，则设备的正常运行和管理将得不到保障。
结语：
钢铁企业的污（废水）由于污染物成分复杂，在进行反渗透脱盐处理时，若只采用常规水处理工艺(如：中和、生化处理、混凝、澄清、介质过滤等)作为反渗透的预处理，往往无法满足反渗透系统的进水水质要求，造成反渗透装置的快速污堵及频繁清洗。在常规水处理工艺的基础上结合超滤处理工艺作为反渗透的预处理，则能够大大降低反渗透装置的污堵速度及清洗频率，保证反渗透系统的长期、稳定运行，为钢铁企业提供可替代新鲜水、锅炉用水、工业工艺用水的高品质回用水在钢铁、冶炼和机加工等行业的诸多流程中（冷轧、热轧、金属加工、酸浸、抛光等）都会产生大量的含油废水。传统的处理方法（化学破乳法、充气浮选法以及各种重力分离法等）无法有效除油，产生大量难以处理的废油污泥，不但不能达到污水排放标准、还具有处理工艺冗长，处理成本高，占地面积大等缺点。乳化油废水成分非常复杂，主要含有矿物油、乳化剂、表面活性剂等，特别是油和油脂的含量很高，油份不但以微米和亚微米级大小的粒子存在，性质十分稳定，且含有很高的COD，直接排放会给环境带来严重的污染。
由于含油废水具有抗混凝性，传统典型化学方法在处理油水分离上往往无能为力。凯发研发的专利膜产品与高效的膜分离处理技术，有效解决了含油废水的分离难题。该技术能将乳化油强制截流，回收油、脱膜液和洗涤剂，出水经过进一步处理后达到排放或回用要求，甚至油、脱膜液和洗涤剂都可回收和循环使用。
膜分离技术作为一种新型、高效的分离技术，近年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，特别是在水资源利用和环境保护方面起着举足轻重的作用。
二、中水回用处理技术简介
中水回用处理技术按其机理可分为物理法、化学法、生物法等。中水回用技术通常需要多种处理技术的合理组合，即各种水处理方法结合起来深度处理污水，这是由于单一的某种水处理方法一般很难达到回用水水质的要求。目前，中水回用处理的基
本工艺有：
1、二级处理消毒；
2、二级处理过滤消毒；
3、二级处理混凝沉淀(澄清、气浮)过滤消毒；
4、二级处理微滤/超滤消毒。
当对回用水水质有更高要求时，可选用其它处理工艺，即在深度处理中增加活性炭吸附、臭氧-活性炭、脱氨、离子交换、纳滤、反渗透等单元技术中一种或几种组合。
目前，中水回用处理技术的发展趋势是采用集成膜系统(IntegratedMembraneSystem，IMS)[2，3]，即将微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等组合起来。IMS系统具有可靠性高、对原水的水质变化不敏感、操作费用低且均为商品化组件式装置的特点，并已在不同行业的中水回用中得到了广泛的应用。
三、中水回用案例介绍
1、膜分离技术在钢铁行业中水回用中的应用
钢铁行业是水资源消耗巨大的产业，除少数钢铁企业外，普遍存在着废水排放量大，废水循环利用率低，吨钢新水耗量居高不下的现象。日照钢铁控股集团有限公司是一家集烧结、炼铁、炼钢、轧材于一体并配套齐全的特大型钢铁联合企业。其中水回用项目是将经综合污水处理厂处理后(混凝+高密度沉淀池+V型滤池)的工业废水，利用双膜法(UF+RO)进行深度处理，从而达到回用的目的。日照钢铁中水回用项目设计的主要进水水质如表1所示：日照钢铁中水回用项目设计反渗透总产水量为420m3/h。其工艺流程如下所示：原水池超滤进水泵自清洗过滤器超滤膜系统超滤产水池RO进水泵保安过滤器RO膜系统RO产水日照钢铁中水回用系统包括了两个阶段的处理过程。第一阶段为超滤，Kristal超滤膜装置的出水性能稳定：SDI值≤2、浊度≤0.1NTU，将给后续的反渗透装置提供很好的进水水质，从而保证反渗透系统的长期稳定运行。第二阶段为反渗透，主要作用是去除水中大部分离子，系统脱盐率大于96%，保证出水满足回用要求。
2、膜分离技术在有色金属行业中水回用中的应用
为了避免再次发生环境污染事故，同时减轻企业生产对环境的污染，实现生产废水零排放，韶关冶炼厂决定实施废水回用工程。通过该项目的实施，可进一步提高工业水的重复利用率，降低新水耗量与废水排放量。韶关冶炼厂生产废水采用石灰+硫酸铁两段化学混凝沉淀法处理后达标排放。经现场水质监测和垢样判别研究，韶关冶炼厂废水处理后的水属结垢型水质，其结垢趋势严重。根据韶关冶炼厂历年资料及2006年2月复产后至7月的监测数据，处理后工业废水的典型水质如表2所示：根据进水水质的特点和产水要求，选择纳滤作为主脱盐工艺，可以降低能耗，达到所需要的脱盐率。本工程采用如下的工艺流程：处理后的生产废水原水泵多介质过滤器超滤超滤产水箱纳滤进水泵纳滤除盐水箱。中水回用膜处理系统设计总规模为800m3/h，一期建设规模200m3/h。土建按总规模一次建设，一期工程车间布置与公用设施配置考虑与二期建设的衔接。韶关冶炼厂中水回用膜处理系统自2007年9月投入使用以来，已正常运行近三年。系统运行至今，经受住了复杂多变的冶炼废水水质的考验，尤其是稳定优质的Kristal超滤膜出水，保障了后续纳滤的平稳安全运行，降低了系统运行成本。其产水达到韶关冶炼厂工业循环水的水质要求：系统脱盐率≥80%，其中Ca2+<100mg/l，SO42-<100mg/l，电导率<250μs/cm。
3、陶瓷膜分离技术在钢铁、冶炼的含油废水中的应用
冶金企业在轧钢过程中产生大量的含油废水，其来源大致有：从酸洗线上排出的酸性废水；钢材表面的活化处理或钝化后排出的含盐、含金属离子的废水；钢轧制过程中为了消除冷轧产生的热变形，需采用乳化液（乳化液主要是由2～10%的矿物油或植物油、阴离子型或非离子型的乳化剂和水组成）进行冷却和，由此而产生的冷轧乳化液废水；冷却带钢在松卷退火前均要用碱性溶液脱脂，产生碱性含油废水；冷轧不锈钢的生产过程中，退火、酸洗、冷轧、修磨、抛光、平整、切割等工序中或连续或间断地排放出含油含脂的轧制乳化废液；热轧和硅钢厂也都存在乳化液废水排放问题。这些废水中以冷轧乳化液废水处理最为困难，一般的含油废水处理方法如气浮法、吸附法、生化法、化学法等，都难以得到理想的处理效果。凯发采用自己的专利膜产品与高效的膜分离处理技术，有效解决了含油废水的分离难题。该技术能将乳化油强制截流，回收油、脱膜液和洗涤剂，出水经过进一步处理后达到排放或回用要求，甚至油、脱膜液和洗涤剂都可回收和循环使用。陶瓷膜处理冷轧乳化液废水的工艺介绍：冷轧乳化液废水进入原水池，经过适当预处理后，由供料泵送给陶瓷膜组件，陶瓷膜组件的操作方式采用内外循环式流动方式，由循环泵提供膜面流速，由供料泵提供系统操作压力，通过供料泵流量来调节系统的浓缩倍数。膜组件处理后的浓液回到回收槽，渗透液作为生活杂用水送到指定点。技术特点：陶瓷膜具有耐腐蚀、机械强度高、孔径分布窄、使用寿命长等突出优点，已经引起了国内外的广泛注意，并在许多领域得到了应用。陶瓷膜处理含油废水操作稳定，通量较高，出水水质好，油含量小于10ppm，乳化油/水分离效果能够达到100%。陶瓷膜设备占地面积小，正常工作时不消耗化学药剂也不产生新的污泥，回收油质量比较好，在含油废水处理领域已日益显示出极强的竞争力。油截留率高，出水含油量小于10ppm，达到环保要求；经过浓缩后可回收大量有价值的油；耐酸碱及氧化性物质，耐微生物侵蚀，使用寿命长；采用错流过滤，耐污染，可维持高通量过滤；无需使用昂贵的破乳剂、絮凝剂，运行成本低；膜清洗周期长，清洗通量恢复效果好且稳定；可实现PLC自动控制，劳动强度低，节省人力成本；易损件少，设备维护简单，维修费用低。案例：杭州正和环保有限公司以及南方航空于2007年7月18日至2007年8月4日在湖南株洲及浙江杭州进行了HYFLUX陶瓷膜过滤乳化油实验。原液为含油废水，含机械油脂、表面活性剂等，陶瓷膜采用InoCep40nm陶瓷膜，膜内外径为3/4mm，试验结果及分析如下：
1、操作压力超过3.0bar会导致滤液浑浊，并且通量会急剧下降。浓缩倍数过高也会导致滤液浑浊。
2、通量的变化较复杂，主要原因是每批次料液温度等差别较大。但也可以看出第四批通量明显较其它几批高是因为第四批初始温度较高。
3、第五批截留率下降是因为料液经运输到杭州后并经过多次实验发生变化，小分子物质增多导致。
4、可以看出随着浓缩倍数的增加，浓缩液COD显著增加，而滤出液COD增加缓慢。从截留率上所表现的就是截留率显著升高。
5、结合该乳化液的成分可以推测出Hyflux陶瓷膜对产生大量COD的小油滴有较强的截留效果，而对其它溶解油、分散剂及表面活性剂等小分子物质造成的COD不截留。因此造成浓缩液COD显著上升而滤出液COD基本不变的现象。
四、结论
目前以集成膜系统(MF/UF+NF/RO)为核心的中水回用系统，已成功应用于多个行业，系统运行稳定可靠，发挥了巨大的环境和经济效益，是值得推广的重要技术。
1、采用膜分离技术的中水回用系统，其产水视水质情况可做循环水的补水、锅炉、冷轧酸洗、漂洗等生产工艺的用水，具有节能、环保等特点。
2、超滤出水水质好，水质稳定且基本不受原水水质变化的影响。超滤能有效去除水中的颗粒、悬浮物、胶体、细菌、病毒等，是一种可靠的水处理技术；既可直接用于中水的生产，也可作为反渗透的预处理，与常规预处理相比可大大降低反渗透进水的SDI值，延长反渗透装置的使用寿命。
3、集成膜系统体现了高自动化、高集约化、高环境友好性的特点，有效提高了水循环的利用率，降低各行业的新水耗量，在节能降耗、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用。
4、陶瓷膜由于本身的独特性能，在乳化油分离中表现出极佳的乳化油/水的分离效果，必定会有越来越广泛的应用。
【关键词】膜分离；膜技术；污水处理；应用
1引言
近年来，随着社会经济的进一步发展，人们生活水平与质量得以提高的同时，对环境与能源问题的重视程度越来越高，膜分离技术是一种新型分离、净化与浓缩技术，其分离过程清洁、操作简单、能耗低、化学药剂用量少，在污水领域中获得了较为广泛的应用。为了更好的处理社会发展中日益严峻的污水问题，有必要对膜分离技术的应用进行深入的分析研究。
2膜分离技术阐述
2.1膜分离技术的定义
所谓膜分离技术，即为在分子水平上，不同粒径分子的混合物在通过半透膜时，选择性分离的技术，半透膜又可称为分离膜或是滤膜，膜壁上布满了小孔，依据小孔的实际大小，可将其分为微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）、反渗透膜（RO）等，膜分离操作通常采用错流过滤的方式进行。同时，将膜分离与蒸发、吸附、萃取、化学反应、生物技术等进行有机的结合，还可形成膜蒸馏、膜分相、液膜、膜萃取、膜生物反应器等一系列新型膜分离技术。
2.2膜分离技术的特点
①分离效果良好。通常情况下，膜分离可对纳米级的物质进行分离，并且还可有效分离水中存在的消毒副产物、有机物与细菌、病毒等微生物。②分离能耗低。大多数情况下，在膜分离过程中，往往不会发生相变，节省了大量的能量损耗。同时，膜分离过程大多在常温环境下进行，需要加热或者是冷却的能量损耗极少，以反渗透法为例，其与其他分离法的能耗情况比较如表1所示。③操作简便。大部分膜分离设备均安装了中控系统，能够实现一键操作，快捷便利，一般不需要维护，安全可靠。④成本低廉。膜分离过程通常不需要添加药剂，在一定程度上降低了分离成本，且还能够避免增投药物产生的二次污染问题。
2.3膜分离技术的原理
2.3.1反渗透的基本原理采用理想半透膜将纯水与盐水隔开时，理想半透膜仅允许水通过、不允许盐通过时，膜纯水一侧的水便会自动通过半透膜流入盐水一侧，此种现象即为渗透。如果在膜的盐水一侧施加一定的压力，水的自发流动就会因为受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量为零，此种压力即为渗透压力。当施加在膜盐水一侧的压力不低于渗透压力时，水的流向便会逆转，此情况下，盐水中的水将会流向纯水一侧，此过程即为水的反渗透（RO）处理的基本原理。2.3.2微滤原理微滤主要运用微滤膜的筛分机理，在压力的驱动下，截留直径处于0.1～1μm范围内的颗粒，例如悬浮物、细菌、少数病毒、大尺寸胶体，通常用于给水预处理系统。2.3.3超滤原理超滤主要运用超滤膜的微孔筛分机理，在压力的驱动下，截留直径处于0.002~0.1μm范围内的颗粒与杂质，去除胶体、蛋白质、微生物与大分子有机物，筒仓用于锅炉给水处理、工业废污水处理、饮用水生产、高纯水制备等。在给水处理中，常作为反渗透、离子交换的预处理。
3膜分离技术在在石油化工污水处理中的应用
3.1含油污水
由近年来我国的相关报道分析可知，我国每年产生的采油废水达2～3亿t，其含油量大多处于几百到几千mg/L。基于经济与环境角度，回注或是再利用含油废水很有必要，通常运用化学淤浆法与生化讲解法进行相应的处理，处理之后再回注或是再利用，往往无法达到使用要求，而通过膜分离技术的应用，可较好的解决此问题。在进行油田污水处理时，通过中空纤维UF膜的应用，当进水含油超过100mg/L，进出口压力分别为0.16MPa、0.08MPa时，膜的透水量超过15mL/（cm2•h），透过液含油量不足10mg/L。采用磺化聚砜膜材料制作成平板式、管式UF膜，对含石油类物质的炼油厂与油田污水进行处理，原水含石油类物质为10～80mg/L，处理截留率是石油类物质的99.04%，悬浮物99.68%，硫酸盐还原菌98.5%，腐生菌97.94%。通过UF膜对某油田河口水站的含油污水进行1年的处理发现，水中的悬浮悬浮固体含量为0.56mg/L，含油量为0.5mg/L，透过液满足低渗油田注水水质要求。此外，膜生物反应器在石油化工含油污水处理中对COD、BOD5、SS、浊度、石油类物质的去除率分别可以达到76～98%、96～99%、74～99%、98～100%、87%，氨氮的脱除率超过90%，出水浊度低，水质稳定，易于回用。
3.2合成纤维污水
对于聚酯纤维，通常采用强碱水解重组的方式提升其纤维性能，水解之后的污水中往往含有一定的水解产物，可以先采用UF膜除去悬浮固体与胶体，然后再采用透过液酸化，经NF膜浓缩后，重新用于生产聚酯纤维。在处理PET聚酯生产高浓度污水时，一般采用上流式厌氧生物膜工艺进行，厌氧生物膜法具有较强的抗冲击负荷能力，即便温度低于30℃，依旧具备较高的去除效率。同时，当进水COD为5000～11000mg/L时，出水COD为1000～2500mg/L。采用UF技术对涤纶丝厂短ONWORLDLOWCARBONWORLD2016/11丝油剂废水进行处理时，生产装置经过为期10个月的运行，性能十分稳定，对油计的截留率达到91～92%，通量达11～15L/（m2•h）。经过相应的处理之后，浓缩的油剂可回用于再纺纤维上油，成品纤维性能良好。
3.3含氨及胺的污水
通过MF膜的应用，可实现膜的膜基气体吸收过程，将其用于石油化工含氨污水的处理，氨的脱除率超过90%。同时，通过MF膜生物反应器的应用，可将水中的COD、BOD、SS降低90～99%。此外，在催化剂生产过程中，通常会排放大量含有比例大约为0.8～1.5%的高浓度季胺盐污水，先采用弱酸性离子交换树脂吸附污水中的胺，然后采用NF膜处理，对其中的有用物质进行回收，处理之后的水可以重新使用。
4结语
综上所述，膜分离技术是一种有效的分离工艺，将其用于含油污水的处理，不仅能够达标排放、节约能源，还可回收有用物质，具有十分广阔的应用前景。但在其实际应用过程中，应充分意识到，单一的膜分离技术一般无法彻底解决含油污水中的诸多问题，还应将其与其他处理技术进行有机的集合，以充分发挥各项技术的优势，获得最优的处理效果与最佳的经济效果。
参考文献
[1]蒲美玲，罗森曼，李少明.膜分离技术在低渗透油藏含油污水处理中的应用[J].工业用水与废水，2014（45）：6~8.
[2]吴印强，曾顺鹏，曾刚，等.金属膜分离技术在冀东油田污水处理中的应用[J].油气田地面工程，2013（11）：61~62.
[3]颜家保，王孝勤，周敏，等.膜分离技术在循环冷却排污水处理回用中的研究进展[J].能源环境保护，2010（24）：12~15.