超滤原理及其应用于垃圾渗透液处理的特点
超滤（UF）是一种从溶液中分离出大粒子溶质的膜分离过程，它是以膜两侧压力差为动力，以机械筛分原理为基础的一种溶液分离过程，使用压力0.2MPa～0.6MPa,分离范围为相对分子质量（MW）500～1000000的大分子物质和胶体物质，相对应粒子的直径为0.01～0.1μm(见图1)。
 
图1 膜分离谱图
超滤分离孔径小，几乎能截留溶液中所有的细菌、热原、病毒及胶体微粒、蛋白质、大分子有机物。进入超滤组件的原料液，在膜两侧压力差的推动下，部分透过膜成为超滤液，其余则成为浓缩液不断流出。
GCG型TMBR超滤膜管是我厂针对垃圾渗滤液等高浓度废水处理的特殊性而开发的一种亲水性 PVDF、PES膜：
膜管直径 8～12mm，不同截流分子量满足不同需求，最大操作压力高达 10bar，化学性能稳定（pH1~12，Tmax 60℃），耐污染性能强，清洗回复率高，使用寿命长等特点。
该管式膜已实现在垃圾渗滤液处理领域、焦化废水、含油废水、电子废水、市政污水、印染PVA 脱除、蛋白分离、茶饮料、果汁浓缩等多个领域的工程应用。
GCG型TMBR超滤系列膜管性能
GCG型MBR管式超滤工艺介绍
膜生物反应器（MBR）是膜分离技术与生物技术相结合的新型废水处理技术，是废水处理技术的一项创新。由于膜的使用，彻底改变了传统生化的一些基本特性。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，使得活性污泥浓度大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）大大缩短，由于活性污泥浓度的较大提高，难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。
由于膜的放置形式不同，膜生物反应器分为浸没式（也叫内置式或一体式）和外置式（或分体式）。由于处理垃圾渗透液生化污泥浓度较高，常常是15~30g/L，因此浸没式中空纤维MBR很容易造成堵塞、断丝和瘫痪。管式膜MBR技术是外置式形式，通过水泵将污泥打入膜管内，在压力的驱动下进行膜分离，出水透过膜进入产水箱，而污泥回到生化池继续参与生化反应，管式超滤膜及系统的过滤原理见图2、3。
 
图2 管式超滤膜管的过滤图
MBR补给液（1）通过膜管（2）被分离成浓缩物（3）和渗透物（4）。
不会形成“滤饼”，因为膜壁平行于原液流动方向。
膜上沉淀物起着“次级膜”的作用，即由此产生一种附带过滤作用。
图3 外置管式MBR超滤膜系统的过滤原理
MBR技术是用膜过滤替代传统活性污泥法中的二沉池，可使生化反应器内的污泥浓度从3~5g/L提高到20~30g/L，最高可达到40g/L，使反应效率提高，出水无菌体及悬浮物。并且无须太多考虑污泥沉降和膨化的问题。工艺流程为：渗滤液-预处理-调节池-MBR池（管式超滤膜）-RO-出水。MBR的主要特点：主要污染物COD、BOD和氨氮有效降解，无二次污染；出水无细菌和固形物；工程占地面积小；剩余污泥量小；无需脱臭装置；运行费用较低。垃圾渗滤液经MBR处理，一般能满足间接排放要求，如出水需达到直接排放标准，根据不同情况，后续可用RO作深度处理。
与传统生化处理工艺相比，活性污泥通过超滤（UF）系统进行固液分离，将粒径大于0.02 μm的颗粒、悬浮物等截留在系统内，超滤出水清澈。有单独循环泵以产生较大的过滤通量，流速为3.5m/s，避免膜管堵塞。超滤运行最大压力为0.6MPa，膜管由清洗泵冲洗，清洗后的清洗水在膜环路中循环回到清洗槽，直到充分清洗，每1~3个月加化学药剂清洗一次。为了达到更好的出水水质，超滤后出水可再进入NF、RO系统，截留那些不易降解的大分子有机物，使出水COD降到100 mg/L以下或更低的水平，出水稳定达标。
由于高浓度有机废水去除需要较高的生化污泥浓度，因此浸没式 MBR 很目前制约膜技术发展的一个重要问题是膜污染，即膜组件运行一定时间后，膜通量下降的现象。TMBR管式超滤膜针对膜污染问题已经做了很大的改进，具有以下特点：
①具有较高的膜通量，是浸没式膜的5~10倍；
②使用坚固耐用的PVDF和PES材质；
③膜的使用寿命可达5年；
④可以在不同的污泥浓度下稳定运行（浓度最高可达40g/L）；
⑤无须反冲，易于清洗和更换；
⑥占地面积小。
外置管式MBR和内置式中空纤维MBR性能比较如下：
外置管式MBR产水
内置式中空MBR产水
图4 三亚现场实测MBR产水
GCG型外置管式MBR超滤装置
GCG型管式MBR超滤系统是由GCG型管式组件、管道过滤器和泵及相关的管道连接件、仪表、清洗系统等组成。GCG型管式MBR超滤装置由各膜组件管的排列所组成，膜组件管安装在特定的支架上。GCG系列管式MBR超滤装置具有占地面积小，膜面积大，结构紧凑，易于排列组合、操作方便等优点。
超滤系统通过电气和阀门的控制形成运行循环，经生化处理来自硝化池的垃圾渗滤液（超滤原液）通过进料管（1）经原液泵（2）输送，通过预过滤器（3）除去较大颗粒的杂质，然后经超滤循环泵（4）加压进入由超滤膜组件（6）、膜连接件（7）组成的超滤通道，在压力的驱动下进行分离，水及小分子成分透过超滤膜成为出水，浓缩液和污泥则回反硝化池或排放。根据实际情况，超滤产水经出水收集管（11）收集，可以经出水排放管（20）直接排放，或者经出水输送管（13）进入纳滤池进行进一步处理，浓缩液则通过浓缩液收集管（8）、（10）返回反硝化池进一步生化处理。
图5 管式超滤膜系统配置图
|
