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DEP膜法工业废水解决方案 一、膜分离工艺概述 膜分离是在 20 世纪初出现， 20世纪60年代后迅速崛起的一门分离新技术。膜分离技术由于兼有分离、浓缩、纯化和精制的功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤及过滤过程简单、易于控制等特征，因此，目前已广泛应用于食品、医药、生物、环保、化工、冶金、能源、石油、水处理、电子、仿生等领域，产生了巨大的经济效益和社会效益，已成为当今分离科学中最重要的手段之一。 膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于，膜可以在分子范围内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要还只有微滤级别的膜，主要是陶瓷膜和金属膜。有机膜是由高分子材料做成的，如醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等等。 膜分离优点 1、可在常温下进行：有效成分损失极少，特别适用于热敏性物质，如抗生素等医药、果汁、酶、蛋白的分离与浓缩。 2、无相态变化： 保持原有的风味，能耗极低，其费用约为蒸发浓缩或冷冻浓缩的 1/3-1/8。 3、无化学变化：典型的物理分离过程，不用化学试剂和添加剂，产品不受污染。 4、 选择性好：可在分子级内进行物质分离，具有普遍滤材无法取代的卓越性能。 5、适应性强：处理规模可大可小，可以连续也可以间隙进行，工艺简单，操作方便，易于自动化。 膜材料的分类及用途 1、微滤：鉴于微孔滤膜的分离特征，微孔滤膜的应用范围主要是从气相和液相中截留微粒、细菌以及其他污染物，以达到净化、分离、浓缩的目的。 具体涉及领域主要有：医药工业、食品工业（明胶、葡萄酒、白酒、果汁、牛奶等）、高纯 水、城市污水、工业废水、饮用水、生物技术、生物发酵等。 2、超滤：早期的工业超滤应用于废水和污水处理。三十多年来，随着超滤技术的发展，如今超滤技术已经涉及食品加工、饮料工业、医药
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工业、生物制剂、中药制剂、临床医学、印染废水、 食品工业废水处理、资源回收、环境工程等众多领域。 3、纳滤：主要应用领域涉及：食品工业、植物深加工、饮料工业、农产品深加工、生物医 药、生物发酵、精细化工、环保工业…… 4、反渗透：由于反渗透分离技术的先进、高效和节能的特点，在越来越多的领域得到广泛应用，主要应用于水处理和热敏感性物质的浓缩，主要应用领域包括以下：食品工业、牛奶工业、饮料工业、植物（农产品）深加工、生物医药、生物发酵、制备饮用水、纯水、超纯水、海水、苦咸水淡化、电力、电子、半导体工业用水、医药行业工艺用水、制剂用水、注射用水、无菌无热源纯水、食品饮料工业、化工及其它工业的工艺用水、锅炉用水、洗涤用水及冷却用水。 5、其他：除了以上四种常用的膜分离过程，另外还有渗析、控制释放、膜传感器、膜法气体分离等。 膜法水处理的工艺装置的常见问题 1、膜污染：在膜分离装置的运行过程中会发生膜面污染，造成透过量下降及出水水质也会受到影响，增加能源消耗，导致运行成本增加。所以，系要采取必要的防止膜面污染的措施以及清洗膜面。 2、对入水的预处理要求较高，除MBR外几乎均不能直接在污水中直接使用，工艺适用的水质有害物质浓度不能太高，因此限制了膜法水处理工艺的应用范围。 二、DEP膜法分离工艺 DEP膜法分离工艺是在传统膜分离工艺的基础上，应用DEP (介电电泳）理论，通过在膜组件上附件DEP装置的方法，从根本上解决膜分离工艺的缺陷，将膜分离工艺的适用性、经济性、生产效率等方面大大提高。 1、DEP (介电电泳）及DEP膜组件 DEP电极 介电电泳膜微滤/纳滤组件 介电电泳是指：位于非匀称电场的中性微粒，由于介电极化的作用而产生的平移运动。借助介电电泳对粒子产生的推动和紊流效应，使污水中的极细小固体颗粒物以及高浓度离子与膜面始终保持一定的距离，大大减少有害物质与膜面接触的机会，从而，避免了膜面的污染，提高了介质的通量。 与传统膜组件更大的区别是：DEP膜组件不需要频繁的停产清洗膜面，更不需要使用曝气装置来防止膜面污染，只需要在每日运行
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结束前清洗一次即可，这样就很大程度上提高了生产效率，与传统膜法对比，提高效率约3倍，降低能耗150倍以上，进而减低了运行成本。 下面以稀土工业超高浓度氯化铵废水为例，介绍废水循环利用的整个工艺过程： 基于介电电泳技术（DEP）于渗透膜分离工艺的世界首次放大应用，以及燃料电池和太阳能在工艺操作中的综合应用，该工艺不仅将稀土萃取工艺所排放的超高浓度氯化铵废水中的氯化铵分离并富积，以使废水达标后为稀土萃取工艺所用，而且通过离子选择膜电解工艺和太阳能反应器达到盐酸和氨水的回收，还原为稀土工业所用的原料循环使用，另通过燃料电池的使用以将能源回收补充． 具体工艺包括三个主要部分：固液分离工艺段，离子选择分离工艺段，物质和能源回收工艺段． 在固液分离工艺段中包含三个主要工艺设备： DEP沉降，DEP微滤和DEP－DEEP－BED微滤。 在DEP沉降中，除了在输入系统的革新设计以使沉降板达到最大的使用效率外，介电电泳力的使用使得该设备的微粒处理范围增大到１０微米并且解决了沉降板口的微粒紊流堆积的传统问题。 DEP微滤则提出了一个全新的渗透膜工艺。介电电泳技术在这个工艺中的使用不仅将微滤中不可避免的堵膜现象减少甚至于消除，而且与常规方法比较更节能，更方便，且提高了微滤工艺的处理量和处理效率。例如在与常规反冲洗工艺比较中，介电电泳的耗能仅为其十分之一，而无须停止微滤工艺的工作。 DEP－DEEP－BED微滤是针对稀土工业的氯化铵废水中可能含有的煤油乳化物而设计的一个分离并回收有用物质（煤油乳化物）的工艺。通过微滤渗透膜的使用，尤其是介电电泳力在煤油乳化物的作用，煤油可被富积并提取以再循环使用。 离子选择工艺段则利用了纳滤膜在一定工作压下对于一价离子的可透性作为选择原理。这一选择性的使用可将氯化铵从废水中分离并浓缩。而由于渗透膜两侧的高浓度差所造成的浓度极化现象，纳滤膜会被析出的结晶体堵塞而无法持续有效工作。介电电泳在该工艺的使用基于与ＤＥＰ微滤相同的原理将结晶体移离渗透膜从而确保纳滤持续高效的工作。多重ＤＥＰ纳滤工艺是针对于废水中极高的氯化铵浓度而设计的。通过这
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