外文翻译译文-水中膜微滤技术在玻璃生产废水回用中的应用：试验性规模的测试与膜去除技术.doc

1、目录1外文参考文献译文12外文参考文献原文81外文参考文献译文水中膜微滤技术在玻璃生产废水回用中的应用：试验性规模的测试与膜去除技术摘要试验性规模的微滤（MF）测试应用于玻璃生产废水的循环利用中微滤系统的可行性研究。相对于膜单元不断变化的效用，电镀和管技术同时进入了一个独立的反应器，人们在水质和膜渗透性方面考察其性能。处理后的水质（以膜渗透技术），其浊度和传导率均达到了回用水标准。当连续和间歇的微滤操作分别应用于一个恒定的模式时，洗气作用在控制污垢方面的效用就被该模式的几何和运行条件所影响。电镀模式性能较佳，因为气泡从一端进入的时候，同时将积聚的微粒撞出。为了清洁带有污垢的膜，各种清洁方法进行

2、对比，或结合超频率，或不结合超频率。这些方法运用了不同的化学物质，如酸性物质、腐蚀性物质、次氯酸盐和螯合物。人们发现将超声波溶解法应用于腐蚀性溶液中最大可以恢复至少95的流动。该方法进一步优化以降低清洗溶液的量和化学药剂冲洗时间。基于成本分析，一旦现有系统被提议的微滤系统所取代，那么微滤系统被证实是具有可观的投资回报的。关键词：水中的微滤技术，玻璃生产工业，废水回用，膜技术清洁1. 绪论对许多缺水的工业部门和国家来说，废水循环利用引起了它们极大的兴趣，并且是一个可行的方案。由混凝、沉淀、过滤等组成的现有的常规废水处理方法，常不足以达到回用水水质要求。因此，膜技术能去除废水中各种物理、化学和微生

3、物污染物，故被公认为废水回用中可靠的替代方案。膜技术的范围很广，包括从微滤到反渗透（RO）。根据要去除的目标化合物，这些技术正应用于废水回用中。密集的膜如纳米级的膜和反渗透甚至在高能耗的条件下可去除溶解性的离子。因此，对采用这些高能耗的技术，工厂犹豫不决。文中，微滤或超微滤（UF）只不过由于被提及到能去除微粒污染物而显得更加吸引。因为它们能在相对低的压力下保证更强的流动。微滤或超微滤膜已被广泛应用在预处理阶段的脱盐作用或生物去除作用，以取代传统的澄清或砂滤作用。然而，在某些例子当中，单独使用微滤或超微滤技术，或将两种技术与物理化学或生物技术联用，如混凝、吸附、胶体和活性污泥法，已经使回用水水质

4、达到已有标准。例如，膜生物反应器（MBRs），通常由活性污泥池加上隔膜组成。它在去除市政污水和工业污水的有机物方面已经取得相当广泛的应用。膜技术已成功的取代了沉淀物澄清器，因此，系统在没有任何生物沉淀导致有机物和胶体的去除效率明显改进的条件下运行是有可能的。在韩国，因为水的需求量增加，人们认为在2006年之前水资源将出现短缺，故当前的水资源管理条例要求任何工厂或建筑物，只要每天消耗多于1500立方米的水将被勒令建造一个废水回用设备。此外，自从一条特殊的守则最近被证实有效后，应用于坐落在Nakdong河流域的公司的废水处理的负荷提高了三分之一。为克服这些问题，一家相关的玻璃生产厂正考虑翻新或用微

5、滤取代现有的混凝和流态砂滤。这间厂日排污水15000立方米，污水中含有黏膜玻璃过程中的玻璃微粒。既然现有处理方法引起有关已处理废水的传导率增加和微粒的不完全去除的问题，如图1所示，微滤将对这些水的回用起重要作用。因此，在现今的研究当中，包含两种水中膜技术，管模块和电镀模块的试验性规模的微滤系统被测试过，其膜效率以已处理水水质和膜的渗透性来衡量。此外，各种带有酸溶液、腐蚀性溶液、螯合物、超频或将其联合使用的膜清洁技术被加以应用，与选择和优化有效的膜清洁技术流动恢复加以比较。2. 物质与方法2.1废水用于当前研究的玻璃生产废水是由韩国三星谷物有限公司排放的。图1显示的是现有的污水处理工艺，由混凝、

6、沉淀和砂滤组成。因为质量良好的粘土颗粒被加到工艺过程中以擦亮玻璃的表面，故废水常带有在生产CRT玻璃研磨过程中所排放的粘土混合物和玻璃微粒。原污水通过管道直接转移到试验性规模的膜单元，但部分由现有处理方法处理的废水中的污物就会在试验性规模的测试时回收到生产过程。玻璃生产废水水质的关键特点列于表1 。同样，废水水样被送到实验室，用于膜技术的实验，除污和洁净。2.2微滤膜技术与试验性规模系统的操作图2 说明了应用于该研究的试验性规模的膜技术系统。该系统由一个池组成，该池总容积为9.4立方米，并带有两组微滤单元。用于我们的试验性测试的膜技术是水中的过滤器，由孔径为0.4微米的聚烯烃制成。它们在结构上

7、不同于一般的金属板、框，也异于异常的里面朝外的管状模块。每一个膜模块具有大约20立方米的有效过滤区域。表2 给出更多细节。如图2 所示，它们浸没与一组矩形池子中，以持续的流动模式运行，流动水平在5.515范围内。直到膜池中的浓度增加到20才开始进行渗透。然后，系统开始以二十分之一供水速度的流速进行渗透（从试验性系统开始运行后27日算起）。为控制膜中的污物，以0.15的速度给每一组模块喷射空气，以洗净在连续微滤过程中膜表面的微粒。此外，间歇性的微滤操作也用于实际操作当中，亦即周期性地打开和关闭抽水泵。研究得出开关时间间隔（以分钟算）7：1和3：1 。为检查膜的渗透性，用连接于试验性系统的压力变频

8、器监测抽水泵压力。2.3膜清洗方法在实验性规模系统中受污染的膜通过注射1NaOH溶液到渗入端，然后通过溶液的水头从输出端压出，在指定的地方冲洗。在清洗过程中，作微滤的抽水泵停转，但曝气以与微滤同样的条件继续。用化学物在固定位置清洗在室温下进行两小时。试验性规模测试中被污染的微滤膜薄板和框架，被带到实验室，切成适合于搅拌单元的小圆板，以进行深度的除污和清洁实验。各种膜的清洁技术应用于不同的溶剂和不同的条件中，如酸性溶剂、腐蚀性溶剂、螯合物、超频率或以上几种的联合使用。此前定义的污染和清洁测试过程如下。首先，用100毫升1的NaOH结合超声波充分清洗一小块受污染的膜1小时。然后，干净的水流以150

9、rpm流过膜。这些水被认为是膜技术的起始水流，因为无新膜的准确的起始流量数据。为使膜在实验室再次受到污染，另一项180毫升废水的微滤技术，以流速为150rpm应用。其后，搅拌单元立即排空，以50毫升纯水，以150rpm速度清洗三次。再次，开始进行利用特殊清洁媒介的化学物质清洗。最后，测量纯水的水流，比较清洗效率。有需要的话，微滤和清洁过程可重复。2.4分析方法废水样本的浊度用Hach浊度计测量，而传导率和总溶解固体浓度用传导率计测量。废水中微粒的大小用激光衍射粒径分析仪测量。3结果与讨论3.1试验性微滤系统的处理效率图4和5比较了在整个试验性系统操作中处理水样、废水和处理后的废水中污物的浊度和

10、传导率。微滤渗透的浊度在微滤操作初期或膜清洗之后轻微增加，但其后趋于稳定，然后通过微滤基本上完成浊度的去除。在整个连续的操作期间，浊度明显降低并因此达到少于0.3NTU的量级，已优于处理水的浊度。这种情况可归结于性能良好的胶体的附加排斥，这些胶体处于在操作过程中形成于膜表面的二次动力层。既然在现有的，包括了化学混凝的处理过程中处理后的废水中污物部分回收到生产过程，那么相对于处理废水的传导率，微滤渗透的传导率要高一些。然而，在渗透过程中观察不到任何传导率的增加，因为无化学絮凝物加到水中的微滤系统。在生产过程中无离子性化学物进入，因此，如果微滤单独用于废水循环利用过程中，膜渗透中的盐含量将会和处理

11、水中的盐含量相同。3.2在试验性规模的微滤过程中膜的受污染情况图6在两个月的试验性系统操作中水中微滤膜模块的吸入压力的变更。当持续的微滤过程以15的流速开始时，就会在管模块和板模块中引起巨大的压力，因此试验性的系统将停止数天。尽管微滤作用外的广泛的气体飞溅用于驱逐膜表面的微粒，但在起始的，短暂的操作阶段中，一旦接触到膜表面，那些微粒却不能轻易地去除。当试验性系统在以曝气技术清洗膜后重新开始，气压将戏剧性地增加，标志着废水中的微粒过于粘连，以致一旦其沉积于膜表面，不能仅靠提供气体去除。因此，利用pH为11的碱性溶液化学性清洗。为了在首次化学性清洗中进一步控制膜的受污染情况，渗透流动降低到10 ，

12、微滤系统以7分钟开启，1分钟关闭的时间间隔间歇操作。对于板模块，压力能维持在大约某个常量至少两周。因此，在B阶段中期的一段较短时间内流量增加25。然而，不幸的是，气压又会逐渐上升，故流量重新减到10 或更低。流量减少以后，抽水泵的压力降至某一水平，但不会降至先前的水平。当在B阶段末期尝试将流量增加至10 时，气压将呈指数级增长，故系统停下来作另一次的化学性清洗。而对于管模块，膜污染在B阶段起始相对严重，尽管间歇性的操作以10 的流量运行。这可能由于模块的几何学差异。气泡几乎不能进入管道，故某些微粒可能会聚集并阻塞膜管道的内部，导致微滤过程中更严重的污染。因此，有必要对管模块进行另一次的化学性清

13、洗。第二次化学性清洗结束后，时间间隔变短，引起污染的减少，但仍有一缓慢的污染过程。当系统在B阶段末期增加流量到12.5，受到更大的压力时，压力就会激烈地上升，过滤停止。在C阶段，在化学性清洗之后，微滤中的管模块与板模块都将以更短的间歇性过滤频率运行（亦即3分钟开启，1分钟关闭），和以更低的流量：5.5估量膜的状态。板模块比管模块运行得较佳。结果，随着化学性清洗和间歇性过滤、曝气，板模块的流量更易恢复，更好地控制膜污染。3.3各种膜清洗方法的比较在长期的操作过程中，膜的污染不能避免，故有必要确立一个有效的清洗方法以应用微滤技术与废水回用。因此，用各种不同的化学物和技术的清洗方法应用于试验性测试中

14、的受污染的膜，其有效性以清洗后流量恢复为条件来评估。水的冲洗仅使20的起始流量恢复。在一个较宽的pH范围内，从酸性（pH4）到弱碱性（pH8.4）添加螯合物和氧化剂，流量的恢复没有深层的改进。然而，在相对强碱的条件下（pH11），不管加入的化学物质是什么，流量的恢复都会达到至少50的水平。在超声波的条件下，流量的恢复更加可观（超过了90），进一步的增加发生在一个更高的pH值上。超声波降解法在去除粘附在膜上的粘性硅土微粒方面十分有效。此外，对在高pH值下产生更有效的清洗频率的可能解释是，出现在废水中的粘土和玻璃微粒主要由硅土组成，这些硅土的溶解性在碱性条件下会增加。结果，推断出结合发生在固定点的

15、超声波降解法的微滤技术是一种有前途的替代方案，能使微滤系统适用于废水回用中。3.4膜清洗过程的优化当重复地进行微滤和清洗的搅拌单元的时候，利用一种带有超声波的NaOH溶液来检测清洗效率的变更。随着一批批重复的微滤工序，清洗的效率逐渐降低，但通过多种清洗方法有所恢复。此外，对流量恢复来说，清洗溶液的容积似乎比清洗的持续时间更可靠。考虑到清洗要求的时间和溶液体积，需要对清洗方法进一步优化。图8所示的是在膜清洗过程中，时间和体积的不同联合情况。条件A和B基本能恢复到起始的水平，而在重复微滤的过程中，条件C却不足以恢复流量。具有更多清洗数目，且伴随着更少容积的清洗溶液的条件D，在膜清洗方面最有效。这些

16、结果说明一个事实，比起清洗的持续时间，清洗溶液的体积在清洗中发挥更重要的作用。此外，只要膜能够多次冲洗，甚至用更少体积的溶液，都能满足清洗效率。这些结论帮助人们最小化利用清洁溶液，同时对化学性清洗作出一个更佳的策略。同样，考虑到废水的基本要求，每单位膜化学物质剂量的规格化，可应用于试验性或实际性清洗当中去。3.5对废水回用中应用微滤系统的成本估计为比较各种废水回用方法的成本，现定义所用时间（POT）如下：指用一种新方法回用污水所需的净投资。指新方法的净节省，而指新方法的净操作成本。表4比较了两种方案的POT值，一种是现有的处理方法以小规模改进的方式重建，另一种是完全用一种新的系统来取代（微滤系统）。新的微滤系统在投资与用电量方面具有更高的成本，但清洗化学物质的成本可以忽略，因为只有少量的化学物质用于膜的清洗过程中。例如，1立方米12.5mol的NaOH价格为128美元，假设每1平方米膜