中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近日,，國(guó)家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合印發(fā)《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》,。水資源短缺及水處理標(biāo)準(zhǔn)的提高將推動(dòng)污水處理產(chǎn)業(yè)的升級(jí),，而膜工藝依靠其自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在污水資源化市場(chǎng)得到廣泛應(yīng)用。據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)：“十四五”期間膜處理市場(chǎng)將達(dá)到千億級(jí),，市場(chǎng)空間廣闊,，污水資源化政策利好膜技術(shù)公司。
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膜是指在不同驅(qū)動(dòng)力作用下將兩種不同相物質(zhì)進(jìn)行分離的介質(zhì),。在驅(qū)動(dòng)力的作用下,，利用膜的透過(guò)性可使混合液中的離子、分子及某些微粒分離,。按照成膜材料不同,，膜分為有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜,。有機(jī)膜首先得到應(yīng)用，較高的分離效率,、設(shè)備簡(jiǎn)單,、易成型等優(yōu)點(diǎn)使它廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域中，但其本身存在一些無(wú)法克服的缺點(diǎn),，如：使用壽命短,、化學(xué)穩(wěn)定性差、抗微生物能力弱,、熱穩(wěn)定性差等,。
在我國(guó)，20世紀(jì)80年代以來(lái),，無(wú)機(jī)膜逐步受到人們關(guān)注,，尤其自90年代后，無(wú)機(jī)膜發(fā)展速度年增長(zhǎng)率達(dá)到30%-35%,，其中以陶瓷膜為主導(dǎo),，占到80%左右。
無(wú)機(jī)陶瓷膜的性能特點(diǎn)
陶瓷膜是固態(tài)膜的一種,，其載體支持體為多孔陶瓷材料,，過(guò)濾層為微孔陶瓷膜，形態(tài)包括管狀,、平板狀和多通道狀,，陶瓷膜表面微孔均勻排列，孔徑通常為0.004~15μm,。
陶瓷膜主要是由Al2O3,、TiO2、ZrO2和SiO2等制備而成,，以其化學(xué)穩(wěn)定性好,、耐高溫及使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而著稱。
1,、耐高溫
無(wú)機(jī)陶瓷膜具有極好的耐熱性,，大多數(shù)陶瓷膜可在1000-1300℃高溫下使用，可用于高溫,、高粘度流體的分離,。對(duì)于那些不利于化學(xué)清洗的情況，如食品,、乳品,、制藥等工業(yè)，或者是希望通過(guò)高溫操作來(lái)降低進(jìn)料物粘度的場(chǎng)合，無(wú)機(jī)陶瓷膜均適用,。
2,、化學(xué)穩(wěn)定性好
無(wú)機(jī)陶瓷膜耐酸堿和生物腐蝕，比金屬和其它有機(jī)材料的膜質(zhì)更加耐酸堿腐蝕,。由于能夠穩(wěn)定地經(jīng)受氫氧化物或酸的腐蝕,，可用于處理pH值有極性的物料，特別是堿性物料,。陶瓷膜能長(zhǎng)時(shí)間地經(jīng)受各種介質(zhì)的侵蝕,，能抗生物降解，抗菌性能好,。
3,、滲透選擇性高
由于多孔陶瓷膜的孔徑都很小，因此其滲透選擇性很高,，多用于超濾和微濾,。另外，無(wú)機(jī)陶瓷納濾膜對(duì)無(wú)機(jī)離子還具有不同的分離特性,，可以根據(jù)不同的需要來(lái)選擇材質(zhì),，對(duì)特定的離子進(jìn)行分離。
4,、污染小,，易清洗，使用壽命長(zhǎng)
由于陶瓷膜的化學(xué)穩(wěn)定性好,，在分離過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生相變，因此污染較小,。另外,，由于陶瓷膜的化學(xué)及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)用中的膜清洗問(wèn)題可以輕易地解決,。例如：可以用酸性,、堿性和活性酶清洗劑來(lái)分別處理膜上的不溶沉淀、油性物質(zhì)和蛋白質(zhì)等,，也可以采用蒸氣和高壓蒸煮進(jìn)行膜的消毒處理,；由于陶瓷膜元件具有非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可采用反沖技術(shù)清除膜表面膜孔內(nèi)的污物,。陶瓷膜不易老化,，使用壽命一般為3-5年，有的甚至可以達(dá)到8-10年,。
5,、光催化作用
有些材質(zhì)的陶瓷膜，如TiO2膜，具有很強(qiáng)的光催化作用,，在紫外光的照射下,，能夠殺死進(jìn)料物中細(xì)菌和其它微生物，可用于水處理,、空氣凈化,、殺菌等。
陶瓷膜在污水處理中的應(yīng)用
1,、在處理食品工業(yè)廢水中的應(yīng)用
陶瓷膜對(duì)食品工業(yè)廢水的處理大部分的研究都集中在對(duì)果汁,、啤酒、醬油,、醋,、銀杏水、茶,、各種中草藥的過(guò)濾等,。可見(jiàn)陶瓷膜由于耐高溫,、化學(xué)穩(wěn)定性好,、耐酸堿和生物腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍較廣,。
2,、在處理紡織和造紙廢水中的應(yīng)用
紡織和造紙廢水的特點(diǎn)是水量大、色度高,、成分復(fù)雜,，水中含有染料、漿料,、纖維雜質(zhì),、重金屬等，具有較大的生物毒性,，嚴(yán)重污染環(huán)境,。用無(wú)機(jī)陶瓷膜處理不溶染料效果很好，處理可溶染料時(shí),，通過(guò)增加表面活性劑,，可使染料的去除率顯著提高。
3,、在處理化工廢水中的應(yīng)用
陶瓷膜在生物化工領(lǐng)域的應(yīng)用研究是近期的熱點(diǎn)之一,，涉及領(lǐng)域包括細(xì)胞脫除、無(wú)菌水生產(chǎn)以及低分子有機(jī)物的澄清和生物膜反應(yīng)器等,。利用陶瓷膜分離發(fā)酵液中的菌體,，在國(guó)內(nèi)已有多套工業(yè)規(guī)模裝置,，不僅可以提高產(chǎn)品生產(chǎn)率，降低裝置負(fù)荷,，而且極有利于環(huán)境保護(hù),，廢水排放量大大減少。
4,、在處理含油廢水中的應(yīng)用
含油廢水來(lái)源廣泛,，諸如石油化工、石油開(kāi)采,、交通運(yùn)輸,、機(jī)械加工、皮革,、紡織,、食品、醫(yī)藥等等,。每年世界上有500-1000萬(wàn)噸油類通過(guò)各種途徑流入海洋,。由于含油污水的化學(xué)耗氧量高，含油量大,，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重,，無(wú)論是環(huán)境治理、油類回收及水的再利用都要求對(duì)含油污水進(jìn)行有效分離,。其中,，油田含油污水的高效處理是油田可持續(xù)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵，陶瓷膜過(guò)濾技術(shù)由于具有分離效果好,、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)已成為目前的研究熱點(diǎn),。
5、處理生活及城市廢水
黃肖容等利用離心方法制備了梯度氧化鋁膜管,，用之凈化生活污水,。氧化鋁膜不形成孔塞，容易清洗,，截留下的污染物停留在控制層表面，經(jīng)機(jī)械清洗后截留率和通量可近100%恢復(fù),�,？刂茖涌讖浇橛�0.1-0.35μm的梯度氧化鋁管對(duì)生活污水的BOD5的去除率達(dá)83%，CODcr的去除率達(dá)67%,，大于0.1μm固體懸浮物的去除率達(dá)100%,。
陶瓷膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用
陶瓷膜在水處理中運(yùn)用較為廣泛的方向是廢水處理，尤其是工業(yè)廢水的處理,。與工業(yè)廢水相比,，陶瓷膜在生活污水處理方面的研究及應(yīng)用還較少見(jiàn),。陶瓷膜在生活污水處理中的應(yīng)用主要有兩種類型，一類是膜分離,，另一類是與生物反應(yīng)器結(jié)合形成的陶瓷膜生物反應(yīng)器（Ceramic membrane bioreactor,，CMBR）。目前的應(yīng)用研究中采用第一種的較少見(jiàn),，大多數(shù)都為陶瓷膜生物反應(yīng)器,，且以厭氧工藝居多。
膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù),，以膜組件的高效分離作用取代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池,，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工藝所無(wú)法比擬的泥水分離和污泥濃縮效果，并通過(guò)膜對(duì)廢水中懸浮固體,、有機(jī)物,、病原菌和病毒的高效截留作用，大大提高了出水水質(zhì),。
與傳統(tǒng)的生化處理技術(shù)相比,，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好,；設(shè)備緊湊,、占地面積小,；易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。20世紀(jì)80年代以來(lái),，該技術(shù)愈來(lái)愈受到重視,，成為水處理技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前,，膜生物反應(yīng)器已應(yīng)用于美國(guó),、德國(guó)、法國(guó),、日本和埃及等十多個(gè)國(guó)家,。
對(duì)于集中的市政污水來(lái)說(shuō)，水處理量大,，污染物濃度相對(duì)較低,，膜過(guò)濾所消耗的能量和動(dòng)力較大，經(jīng)濟(jì)性較差,。但可以使用陶瓷膜生物反應(yīng)器對(duì)生活污水進(jìn)行分散式處理,，如針對(duì)一個(gè)小區(qū)的污水處理回用，陶瓷膜生物反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定,、維護(hù)需求少,、機(jī)械強(qiáng)度大,、使用壽命長(zhǎng)且耐化學(xué)腐蝕，相比有機(jī)膜有很大的競(jìng)爭(zhēng)力和優(yōu)勢(shì),。
小結(jié)
陶瓷膜生物反應(yīng)器由于其堅(jiān)固性,、可靠性、穩(wěn)定的出水效果及較少的操作維護(hù)需求在工業(yè)水處理中廣受好評(píng),，在處理分散式生活污水具有很大的應(yīng)用前景,。
參考來(lái)源：
平板陶瓷膜生物反應(yīng)器處理分散式生活污水及膜污染特性研究，董越,，北京交通大學(xué)2015
分置式厭氧陶瓷膜生物反應(yīng)器處理生活污水研究,，劉莉莉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018
農(nóng)村分散式污水陶瓷膜深度處理工藝,，陸虹菊,，東華大學(xué)2010
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