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全自动活性炭纤维球过滤器聚偏氟乙烯膜在含油废水中的应用研究
纤维球过滤器聚偏氟乙烯膜在含油废水中的应用研究
油田每年产生的污水达2*109-30*109t，采用常规处理方法回注或再利用时，大多达不到水质要求，急需一种易操作、寿命长、过滤精度高的油田采出水的污水处理设备。采用膜分离技术可以解决这一问题，特别是X滤，己经在除油的相关研究中取得了一定的进展，逐渐从实验室走向实际应用阶段。
博源等根据低渗油田和特低渗油田的特点， 研制出PVDF管式X滤膜，开展室内基础研究，并在油田进行中试和大规模的现场试验。经过处理后，水质标准达到油田回注水A1标准(SY／T5329— 1994)，满足了低渗油田和特低渗油田的注水要求。 等旧采用截留分子质量为100 k的PVDFX滤膜组件对油田采出水进行了处理，X滤出水中的悬浮物、含油量均低于1．00 mg·L-1，粒径中值和SRB不能检出，X滤出水水质完全满足油田回注水标准。 用改性纳米Al2O3-PVDF管式膜装置处理含油污水，出水含油质量浓度0．2 mg·L-1，SS质量浓度为0．2 mg·L-1，TOC去除率达98．86％，COD和浊度的去除率均达90％以上，粒径中值小于2μm。改性膜处理含油污水的出水指标均高于未改性膜，达到了油田同注水标准。
膜污染是MBR工艺在污水处理方面应用的瓶颈，通过对PVDF微滤膜表面进行亲水改性，可以X缓解膜污染。主要从有机物、氨氮、总氮等污染物指标的去除效果研究膜表面亲水改性对PVDF膜生物处理性能的影响，从系统运行时膜压差变化情况研究膜表面亲水改性对膜污染的影响。研究结果表明，膜表面亲水改性提高了膜的生物处理效果，也大大改善了膜污染情况，改性前膜运行25d需进行清洗，改性后可连续运行45d。
膜生物反应器(MRB)工艺是用膜分离系统代替活性污泥法中二沉池的一项技术，其出水可直接回用。但由于膜污染使膜通量及截留率下降，加上膜清洗困难，阻碍了这一技术的快速发展和工程应用。因此，通过对聚偏氟乙烯(PVDF)微滤膜表面进行亲水改性，来缓解膜污染。通过改性后膜生物处理性能和膜污染情况的研究，表明膜表面亲水改性是缓解膜污染的X途径之一。
PVDF是一种性能X良的高分子材料，其突出的化学稳定性、耐辐射特性、抗污染性和耐热性更使其在膜分离X域大显身手，其中PVDF微滤膜和X滤膜已成功地应用于化工、电子、纺织、食品、生化等X域，但PVDF树脂表面能极低，有X的憎水性，易产生吸附污染，使膜通量下降，降低了膜的使用寿命。膜的亲水改性对抗污染十分重要。因此改善PVDF分离膜的亲水性，提高膜的抗吸附污染能力和降低膜运行中的动力消耗成为当前分离膜研究的热点。
目前，X滤和微滤膜在欧美一些X的自来水厂已得到了一定程度的应用。在用于饮用水净化的众多材料中，PVDF中空纤维X滤膜具有无能耗，绿色环保，过滤精度高，可以滤除所有的细菌、病毒、浊度、芽孢、贾X虫及铁锈等物质，而又能保留人体必需的微量元素的特点。因此，采用PVDFX滤膜与前置活性炭滤芯组合净化饮用水已成为一个崭新的发展方向。采用膜孔径为0.1微米、膜面积为7m2的PVDF中空纤维微滤膜处理黄浦江微污染原水，进水经预氯化、混凝沉淀进行前处理。该工艺可获得良好的出水水质，出水中浊度、铁、锰等水质指标满足我国《生活饮用水水质卫生规范》的要求，DOC、UV斟的平均去除率分别达到45％和61％。
在采用双膜法进行海水淡化方面，PVDFX滤膜常作为反渗透的预处理系统。采用PVDF外压式中空纤维膜直接处理高浊度海水，膜面积为35.3 m2，膜通量为54～166 L·m-2·h-1，截留分子质量为80 000～120 000。该X滤膜的产水浊度平均值为0．11 NTU，SDI15平均值为2.4，COD的均去除率为60.0％，胶硅的平均去除率为89.0％；其跨膜压差<6．0x104 Pa，远远小于X滤膜本身X大操作压差2.1x105Pa。因此，该X滤膜对浊度高、变化大的海水有很强的适应性，可以在以高浊度海水为进 水的情况下作为海水反渗透系统的预处理装置。
近年来将真空膜蒸馏(VMD)技术应用于海水淡化浓盐水处理过程的研究日益受到重视。由于PVDF的疏水性、耐热性好等特点，而成为当前研究的热点。采用PVDF中空纤维疏水膜，以质量分数3．5％的NaCl水溶液为测试液，进行VIVID 脱盐实验。用内径1．0mm，壁厚0．1 mm的膜制成的长度21 cm装填纤维50根的膜组件，在真空度为 0.095 MPa，盐水温度60℃，流速1．5 kg·min-1的条件 下，组件产水通量达到21．8 kg·m-2·h-1。产水电导率保持在4μS·cm-1以内，脱盐率保持在99．99％。采用PVDF疏水膜，以海水淡化示范工程反渗透浓盐水为原料，进行VMD海水淡化浓盐水研究。在真空侧压力为2 kPa，浓盐水体积流 量为24 L·h-l，进料侧浓盐水温度为346．35 K时，膜 蒸馏通量为13．26 kg·m-2·h-1。表明真空膜蒸馏技术应用于海水淡化浓盐水处理具有广阔的应用前景。
