论膜技术在水处理和回用领域的应用发展趋势ppt(共83页)

谢谢膜技术在水处理与回用领域的应用发展趋势中国科学院生态环境研究中心栾兆坤题录概述水污染控制与水处理现状膜技术应用现状膜技术发展趋势我国膜技术问题新型纳滤膜和疏水研究进展题录概述概述-重大瓶颈问题“十五”期间，在我国经济快速增长，资源、能源消耗大幅度增加的情况下，国家环境保护计划目标和指针没有完成(削减10％),严峻环境污染状况却没有得到根本改变，尤其我国水环境污染加剧态势未能得到有效遏制。主要河流污染负荷不断增加、湖泊水库富营养化日趋加剧，污染治理进展艰难，饮用水安全受到严重威胁。水环境污染进一步加剧我国水资源的供需矛盾，已经成为制约我国社会经济可持续发展的重大“瓶颈”问题。概述-国家战略问题我国水环境污染突出问题已引起国务院和各级政府部门高度关注，2005年国务院印发的《关于落实科学发展观加强环境保护的决定》（国发[2005]39号），明确提出“---加强水污染防治----”，2006年，“十一五”国家科技支撑计划发展纲要，将资源、环境领域的技术放在了优先位置，2007年国家进一步提出了“节能减排”战略部署。目的：确保“十一五”主要污染物总量削减任务如期实现，概述-突出问题与途径水环境污染治理与城市污水处理已成为当前我国各级政府的突出问题。严格控制高耗水工业及第三产业用水量是国家实施节水战略目标的核心问题。提高城市污水回用率和工业废水重复利用率是解决水资源短缺的根本途径。题录水污染控制与水处理现状水污染控制与水处理技术现状现状与趋势：点源污染治理转向区域水环境污染治理。点源控制转向资源化回用，实现“零排放”。城市污水控制指标从COD/BOD转向深度除磷脱氮的综合控制指标。部分省市城市污水排放标准从一级B标准推进到一级A标准。水污染控制与水处理技术现状重点与难点农业面源、河湖内源污染控制将是今后相当长时间水环境污染控制需要解决的重点和难点中、小型城市污水和分散型生活污水处理将是今后水污染治理的重点与难点。提高水再生回用率，工业废水“零”排放，城市污水回用率(5%→20%）将是今后水资源再利用的重点和难点。“四高”工业废水(高浓度有机、重金属、高磷、高氮、高盐）将是当前和未来工业点源污染治的重点和难点。水污染与水处理技术现状技术需求；水环境治理:环保疏浚(原位控制)和生态修复技术。城市污水:城市污水深度除磷脱氮技术与药剂.分散污水:无人值守自控，稳定达处理技术与设备。工业点源:工业废水资源化回用处理技术与设备。劣质水:海水淡化、苦咸水净化处理技术与设备。技术特点:先进实用、经济高效、成熟可靠、稳定安全、规范标准。水污染与水处理技术现状膜分离(过滤)技术将是今后城市、工业污废水资源化回用处理技术发展的重点。题录膜分离(过滤)技术概述在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中，明确提出建立创新型国家，发展高新技术产业、促进传统产业升级、解决制约国民经济发展瓶颈问题。膜技术作为21世纪高新技术，以其低能耗、高效率被认为是最理想的分离技术之一.概述近年来，随着膜材料技术的快速发展，膜性能大幅度提高，价格逐年下降，膜堵塞和污染问题的解决，膜技术在水污染治理、水资源回用和饮用水安全供给等领域得到越来越广泛的应用，并成为水处理与回用的首选技术。因此，膜技术将是未来解决我国水污染和水资源短缺、保障饮用水安全供给的最重要、最先进，最有发展前途的水处理高新技术。反渗透（RO）超滤（UF）纳滤（NF）微滤（MF）电去离子技术（EDI）其他技术生物法污水处理技术机械过滤技术离子交换技术膜分离技术膜的分离特性微滤/超滤,纳滤/反渗透膜都属于亲水膜系列，以压力驱动的膜分离过程反渗透0.0001纳滤0.001超滤0.01微滤0.1微米1.0水市场——膜产品得到广泛应用•m有氧/无氧处理•二级澄清•河水•湖水•地面水•介质过滤水活性炭过滤离子交换•电渗析城市饮用水安全供给膜件件系统设计循环死端卷式滤件芯市政废水处理与回用工业给、废水处理与回用管式产品大直径中空纤维微滤/超滤超滤/纳滤纳滤/反渗透疏水膜应用：小直径中空纤维微/超滤膜材质主要有聚乙稀(PE);聚丙烯(PC),聚砜(PSU)、聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜(PES)。近年，聚偏氟乙烯(PVDF)以其耐污染，高强度和通量大等优点，已经成为污水回用中优选的超滤膜，并成为主流超滤膜。主要膜组器主要有中空纤维管式(85%)、平板板框，悬链式等。制造方法主要有干(熔融法)和湿纺丝法(相转移法)膜材质与膜组件发展趋势膜材质与膜组件发展趋势RO/NF膜已从最初的醋酸纤维素非对称膜发展为当今流行的对称芳香聚酰胺复合膜，以及聚哌嗪酰胺类、磺化聚(醚)砜类等商业化复合型平板或卷式纳滤膜。RO/NF膜组器以卷式为主流，约占91%以上，中空纤维式为5%，板框式为4%。主要为陶氏、海德能、世韩等国际膜公司垄断。RO可分为海水淡化膜(60mpa)、苦咸水膜及纯水膜等(10mpa)。优点应用高效节能石化过程无相变电子常温运行纺织工艺简单冶金操作方便医药投资省生物工程占地少食品低污染环保膜中间相相Ⅰ相Ⅱ原料透过物传质推动力20世纪末到2l世纪初最有发展前途的高新技术之一膜分离(过滤)技术优点微滤/超滤膜可有效截留胶体悬浮物、微生物(大肠菌）、大分子有机物。通量大，已商品化系列生产，技术成熟，价廉。广泛用于城市污水的处理与回用、工业行业的节污减排和回收废水中有用物质、提高工业过程物质分离效率和精度、降低生产过程的水耗、饮用水净化等领域对溶解性微有机(中、小分子，尤其消毒副产物)，金属和重金属盐物质(二价、高价盐）等不能截留去除。膜分离(过滤)应用范缺和缺点纳滤(NF)/反渗透(RO)由于膜孔比较致密，可有效截留100分子量的各种低分子有机物、无机纳盐类等。因此，NF/RO膜主要用于生产饮用水和工业纯水、超纯水，进行海水淡化、苦咸水淡化、微污染水处理、工业废水/城市污水处理与回用、以及生产工艺水的处理等。RO工作压力大(～10MPa)能耗高，设备投资成本和操作、维护费用高。最致命的是产水率低(理论75%，实际70%)，且排放大量浓水至今无法处理，直接排放严重污染生态环境。低温启动难(20℃)，北方水回用受到限制。膜分离(过滤)的优缺点纳滤膜截留分子量一般在200～1000范围，介于反渗透和超滤之间。对二价及高价盐具有较高脱除率。NF操作压力低(一般为0.5～1.0MPa)，能耗和运行费用低、产水量大；设备投资，操作及维护费用相对较低等优点，不仅可以有效去除水中残留农药、异味物质、消毒副产物和硝酸盐、各种重金属离子，部分截留去除钙、镁等两价离子。与RO相比，具有操作压力低、能耗和运行费用低、产水量大、操作简便、适用性强、安全可靠，便于与其它净水单元过程耦合和集成等特点。膜分离(过滤)的优缺点钢铁行业：净环水处理、脱盐水处理、水回用电力行业：电站锅炉补给水、中低压锅炉工艺水化工行业：冷却循环、原料配制用水、水回用电子工业：集成电路、硅晶片、显像管冲洗用水制药行业：针剂、片剂、生化制品配制用水食品饮料：饮用纯净水、食品配制工艺水其它行业：市政供水、海水、苦咸水淡化、精细化工工业应用领域NF膜在工业水质软化、城市污水回用，特别是在未来饮用水安全净化处理方面，更展现出卓越优异性能和巨大应用前景，美国EPA列为21世纪最安全饮用水保障技术。应用领域不断扩展，市场需求快速增长。1987年,美国建成了世界上第一座NF水厂(10万m3/日),1999年法国巴黎建成了世界首座产34万m3/日的水厂，其中纳滤工艺产水达到14万m3/日。膜材质与膜组件发展趋势水井水泵截止阀水压罐气压阀输水管除污滤罐超滤净水器净水至用户排污阀水井水泵截止阀水压罐气压阀输水管除污滤罐超滤净水器净水至用户排污阀水井水泵截止阀水压罐气压阀输水管除污滤罐超滤净水器净水至用户排污阀分散型农村微污染水质安全处理在分散型农村微污染水质(浅层地下水)安全净化处理具有应用发展前景(1-20吨/小时)。低压无塔安全卫生供水技术系统快速应急分质供水技术系统及设备4吨/小时生活用水箱源水袋式过滤器超滤膜净水机反渗透膜净水机压力泵反渗透膜浓水自动加氯杀菌器1吨/小时纯水水箱紫外消毒器直饮水洗涤、洗浴/生活杂用水在四川安县永安镇灾区运行的应急快速安全分质供水成套装置分质供水，最大程度地提高水利用率用超滤和反渗透代替传统水处理法•生化•处理•砂/水介质活性炭过滤•RO•离子交换•原水(湖，河)工艺水r澄清池•石灰/絮凝剂•Clarifier石灰/絮凝剂•UF•UF•UF•UF•UF•UF滤芯•滤芯•改进RO•性能•澄清池排放液•过滤•改进•离子交换•性能•去除•澄清池•代替最后滤芯•去除澄清•及沙滤•传统水处理•臭氧•废水回用•EDI•RO•废水目前在工业水回用领域，微滤/超滤越来越多用于反渗透膜前端预处理。可有效去除供水中有害成份(细菌和悬浮固体),捕获硅酸盐离子，减少进入反渗透系统污物，降低工作压力(~30%)，易反冲洗(中空纤维)。RO系统设计通量评估—RO前处理效果RO通量(gfd)水类型无前处理用UF前处理工业水8-1210-22经处理的河水或沟渠水10-1413-22表面水(湖,水库)12-1616-22深井16-2018-22RO渗透水20-2220-22用UF前处理，RO清洗频率将减少2－10倍微/超滤膜与生物组合技术---膜生物反应器(membranebioreactor,MBR)以其自控程度高，占地面积小，净化处理效率高，出水稳定，适用范围广，安装运行简便，且能够规范化、标准化和系列化生产。在当前和今后水回用工程中，尤其分散型生活污水(小区、机场、宾馆、学校，村镇)发挥越来越重要作用，成为首选技术。膜生物反应器(MBR)膜生物反应器的示意图外接(分体）式膜生物反应器内置式（一体化）膜生物反应器进水出水空气进水出水空气循环水膜组器生物反应器压力泵膜组器生物反应器膜生物反应器主要分为外接式膜生物反应器和一体化膜生物反应器(淹没式膜生物反应器)。全自控，无人值守，运程预警，规范、标准、系列化的一体化膜生物反应器(淹没式膜生物反应器）是今后发展的重点。膜生物反应器(MBR)MBR膜技术发展趋势近年MBR技术的快速发展带动了一批高性能（高强度、高通量、强抗化学氧化性）超滤/微滤膜材料发展，尤其高强度和高通量的PVDF膜材，这种PVDF膜的单根膜丝可承受近60kg拉力，膜通量达0.8m3/(m2d)。更适用大规模MBR处理工艺。除高性能膜材外，低能耗、抗污染的膜组器也是MBR技术推广应用的关键。国际膜组器产品一般每2～4年就会更新换代升级。MBR膜技术发展趋势与10年前相比，用于膜组器的气水比降低了80-90%，单个膜组器的处理能力增加了10倍，吨水膜组器投资降低了60%以上。膜组器的未来发展方向是：具有更大膜面积和处理能力、更低成本和运行能耗、更容易维护和管理的模块化发展。国外膜技术发展趋势国外膜技术市场发展趋势国外膜技术发展趋势目前，美、日等发达国家的反渗透/纳滤、超滤/微滤等主流膜技术已实现了工业化生产，膜材料包括有机膜材料、无机膜材料和金属膜材料等，膜组器包括中空纤维式、卷式、板式和管式等，产品达数百种。近年国际液体分离膜技术的主要发展趋势体现在以下几个方面：国外膜技术发展趋势1)RO膜材料性能不断增强,膜组器型式趋于标准化。2)NF膜研制及应用受到越来越多关注和发展3)高性能超滤快速发展，尤其MBR膜组器呈现多元化、模块化和大型化发展趋势。膜技术市场需求趋势全世界中国膜技术市场规模2006年2010年2006年2010年（单位:亿美金)生物技术膜技术市场10181.22.5食品工业膜技术市场2.84.61.282.46城市供水膜技术市场13211.32.1水循环再利用膜技术市场21331.44.3膜生物反应器膜技术市场2.511.70.454.37反渗透膜技术市场20303.03.8微孔过滤透膜技术市场8.29.40.822