Các loại màng chính trong xử lý nước thải và tổng quan đa chiều của chúng

Xử lý màng nước thải dựa vào các đặc tính phân tách chọn lọc của màng để loại bỏ các chất gây ô nhiễm. Việc phân loại các loại màng thay đổi dựa trên thành phần hóa học, cơ chế phân tách, hình học và các chức năng chuyên dụng.

1. Bằng cách thành phần hóa học

1.1 Màng hữu cơ

• Màng PVDF (polyvinylidene fluoride) : Độ bền cơ học và kháng hóa học cao, được sử dụng rộng rãi trong vi lọc (MF) và siêu lọc (UF), đặc biệt là trong các phản ứng sinh học màng (MBR) cho nước thải dầu hoặc chất hữu cơ cao.
• PTFE (Polytetrafluoroetylen) Màng : Kháng với nhiệt độ cao (lên đến 260 ° C) và pH cực, lý tưởng cho nước thải công nghiệp (ví dụ, dược phẩm, hóa chất) với dầu nhũ hóa và chất keo.
• Màng polymer khác : Polyetylen (PE) và polypropylen (PP) có hiệu quả về chi phí cho tiền xử lý MF nhưng có cường độ cơ học thấp hơn.

1.2 Màng vô cơ

• Màng gốm : Được làm từ alumina hoặc zirconia, chịu được nhiệt độ cao (> 500 ° C) và ăn mòn vi sinh vật, phù hợp với nước thải cao hoặc nước thải nhiệt độ cao (ví dụ: ngành dệt, ngành công nghiệp thực phẩm).
• Màng kim loại : Màng hợp kim Titan chịu áp suất cao và độ pH cực cao, được sử dụng trong tiền xử lý nước biển hoặc xử lý nước thải kim loại nặng.

2. Theo cơ chế phân tách

2.1 Màng xốp

• Microfiltration (MF) : Kích thước lỗ rỗng 0,1, 10 μm, loại bỏ chất rắn lơ lửng, vi khuẩn và chất keo lớn (ví dụ: xử lý nước thải đô thị).
• Siêu lọc (UF) : Kích thước lỗ rỗng 0,01 Hàng0,1 m, giữ lại protein, virus và đại phân tử (ví dụ: tái chế nước thải công nghiệp).
• Nanofiltration (NF) : Kích thước lỗ chân lông 1 Ném2nm, loại bỏ chọn lọc các ion hóa trị hai (Ca²⁺, So₄²⁻) và các phân tử hữu cơ (200 Ném1000 DA), được sử dụng để khử mặn và làm mềm nước.

2.2 Màng không xốp

• Thẩm thấu ngược (RO) : Màng dày đặc dưới áp suất cao loại bỏ muối hòa tan (từ chối> 95%), kim loại nặng và các chất hữu cơ nhỏ, quan trọng đối với việc khử mặn nước biển và nước thải cao.
• Điện cực (ED/EDR) : Các màng trao đổi ion tách biệt các muối qua điện trường, thích hợp cho nồng độ nước muối và phục hồi axit/kiềm.

2.3 Màng chất lỏng

• Màng lỏng được hỗ trợ (SLM) : Sử dụng các phân tử chất mang (ví dụ: ete vương miện) để vận chuyển ion chọn lọc, được áp dụng trong thu hồi nước thải kim loại hoặc phóng xạ hiếm.

3. Theo cấu hình hình học

3.1 Màng phẳng

• Cấu trúc đơn giản, dễ dàng để làm sạch/thay thế, được sử dụng trong các hệ thống MBR và điều trị phi tập trung quy mô nhỏ, nhưng mật độ đóng gói thấp.

3.2 Màng ống

• Các kênh dòng chảy rộng làm giảm tắc nghẽn, lý tưởng cho nước thải chắc chắn cao (ví dụ: nước thải máy nghiền giấy), nhưng tốn nhiều năng lượng.

3.3 màng sợi rỗng

• Mật độ đóng gói cao (lên đến 8000 mét vuông/m³), phổ biến trong các hệ thống UF/RO, nhưng nhạy cảm với độ đục của thức ăn.

4. Màng chuyên dụng và hệ thống lai

4.1 phản hồi sinh học màng (MBR)

• Tích hợp điều trị sinh học với việc tách màng, sản xuất nước tái sử dụng (ví dụ: nước thải thành phố hoặc chăn nuôi), mặc dù việc làm bẩn màng đòi hỏi phải làm sạch hóa học thường xuyên.

4.2 Quy trình đa khí kép

• UF/MF RO : Loại bỏ 99% các chất ô nhiễm hòa tan đối với nước siêu tinh khiết (điện tử) hoặc xử lý nước rỉ rác.
• Nf ro : Giảm màng RO làm tắc nghẽn trong nước thải cao thông qua xử lý giai đoạn.

4.3 Màng chức năng hóa

• Màng quang xúc tác : Màng được phủ Tio₂ làm suy giảm các chất hữu cơ dưới ánh sáng UV, làm giảm tắc nghẽn.
• Màng Antifouling : Sửa đổi ưa nước (ví dụ, ghép rượu polyvinyl) hoặc vật liệu tổng hợp vật liệu nano (ví dụ, graphene oxide) giảm thiểu sự bám dính protein/keo.

5. Kịch bản ứng dụng và hướng dẫn lựa chọn

6. Xu hướng tương lai

• Đổi mới vật chất : Màng gây ung thư hữu cơ lai và màng sinh học phân hủy sinh học.
• Hoạt động thông minh : Giám sát theo thời gian thực dựa trên IoT và áp lực xuyên màng để tối ưu hóa các chu kỳ làm sạch.
• Phục hồi tài nguyên : Tích hợp với chưng cất màng (MD) hoặc thẩm thấu về phía trước (FO) để xả chất lỏng bằng không (ZLD) và chiết xuất tài nguyên.

Bản tóm tắt

Các công nghệ màng nước thải (MF, UF, NF, RO, MBR, v.v.) giải quyết các nhu cầu phân tách đa dạng dựa trên chất lượng nước, mục tiêu xử lý và chi phí. Những tiến bộ trong tương lai sẽ tập trung vào các vật liệu với độ bền nâng cao, hệ thống thông minh và phục hồi tài nguyên để đạt được các giải pháp bền vững và tiết kiệm năng lượng.