Hauptmembrantypen bei der Abwasserbehandlung und deren mehrdimensionaler Übersicht

Die Abwassermembranbehandlung beruht auf den selektiven Trennungseigenschaften von Membranen, um Verunreinigungen zu entfernen. Die Klassifizierung von Membrantypen variiert basierend auf chemischer Zusammensetzung, Trennmechanismen, Geometrie und spezialisierten Funktionen.

1. durch chemische Zusammensetzung

1.1 organische Membranen

• PVDF -Membranen (Polyvinylidenfluorid) : Hohe mechanische Festigkeit und chemische Resistenz, die bei der Mikrofiltration (MF) und Ultrafiltration (UF) weit verbreitet ist, insbesondere bei Bio-Reaktoren der Membran (Mbr) für öliges oder hochorganisches Abwasser.
• PTFE -Membranen (Polytetrafluorethylen) : Resistent gegen hohe Temperaturen (bis zu 260 ° C) und extremer pH -Wert, ideal für industrielles Abwasser (z. B. Pharmazeutika, Chemikalien) mit emulgierten Ölen und Kolloiden.
• Andere Polymermembranen : Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) sind für die MF-Vorbehandlung kostengünstig, haben jedoch eine geringere mechanische Festigkeit.

1.2 anorganische Membranen

• Keramikmembranen : Hergestellt aus Aluminiumoxid oder Zirkonia, hohen Temperaturen (> 500 ° C) und mikrobieller Korrosion, geeignet für Hochtrübungs- oder Hochtemperaturabwasser (z. B. Textil, Lebensmittelindustrie).
• Metallmembranen : Titanlegierungsmembranen vertragen hohen Druck und extremen pH -Wert, die bei der Vorbehandlung für Meerwasser oder Schwermetallabwasser verwendet werden.

2. Durch Trennmechanismus

2.1 Poröse Membranen

• Mikrofiltration (MF) : Porengröße 0,1–10 μm, entzieht suspendierte Festkörper, Bakterien und große Kolloide (z. B. vorbehandlung des kommunalen Abwassers).
• Ultrafiltration (UF) : Porengröße 0,01–0,1 μm, behält Proteine, Viren und Makromoleküle (z. B. industrielles Abwasserrecycling) bei.
• Nanofiltration (NF) : Porengröße 1–2 nm entfernt selektiv zweiwertige Ionen (Ca²⁺, So₄²⁻) und organische Moleküle (200–1000 DA), die zur Farbstoffentalation und zur Wasserweidung verwendet werden.

2.2 Nicht-poröse Membranen

• Umgekehrte Osmose (RO) : Dichte Membranen unter hohem Druck entfernen gelöste Salze (> 95% Abstoßung), Schwermetalle und kleine organische Stoffe, die für die Entsalzung von Meerwasser und das Abwasser mit hoher Salzgehalt kritisch sind.
• Elektrodialyse (ed/edr) : Ionenaustauschmembranen trennen Salze über elektrische Felder, geeignet für die Salzkonzentration und die Erholung der Säure/Alkali.

2.3 Flüssigmembranen

• Unterstützte flüssige Membranen (SLM) : Verwenden Sie Trägermoleküle (z. B. Kronenether) für den selektiven Ionentransport, der in seltenen Metall- oder radioaktiven Abwasserrückgewinnung aufgetragen wird.

3. Durch geometrische Konfiguration

3.1 Flachblattmembranen

• Einfache Struktur, leicht zu reinigen/ersetzen, in MBR-Systemen und in kleinem Maßstab dezentraler Behandlung, aber eine geringe Packungsdichte verwendet.

3.2 Rohrmembranen

• Breite Durchflusskanäle reduzieren das Verstopfung, ideal für hochverzerrte Abwasser (z. B. Papierfabrikabwasser), aber energieintensiv.

3,3 Hohlfasermembranen

• Hohe Packungsdichte (bis zu 8000 m²/m³), häufig in UF/RO -Systemen, aber empfindlich gegenüber Futtertrübung.

4. Fachmembranen und Hybridsysteme

4.1 Membran-Bio-Reaktoren (MBR)

• Integrieren Sie die biologische Behandlung in die Membrantrennung und produzieren wiederverwendbares Wasser (z. B. kommunaler oder Viehabwasser), obwohl die Membranverschmutzung eine regelmäßige chemische Reinigung erfordert.

4.2 Prozesse mit zwei Membran

• UF/MF RO : Entfernt 99% gelöste Schadstoffe für ultrales Wasser (Elektronik) oder Deponie -Sickerwasserbehandlung.
• Nf ro : Reduziert die RO-Membranverschmutzung im Abwasser mit hoher Salinität durch inszenierte Behandlung.

4.3 Funktionalisierte Membranen

• Photokatalytische Membranen : Tio₂-beschichtete Membranen beeinträchtigen die organischen Stoffe unter UV-Licht und reduzieren das Verschmutzung.
• Antifouling -Membranen : Hydrophile Modifikationen (z. B. Polyvinylalkoholtransplantation) oder Nanomaterial -Verbundwerkstoffe (z. B. Graphenoxid) minimieren die Protein/Kolloid -Adhäsion.

5. Anwendungsszenarien und Auswahlrichtlinien

6. zukünftige Trends

• Materielle Innovation : Hybride organische anorganische Membranen und biologisch abbaubare Biopolymermembranen.
• Smart Operation : IoT-basierte Echtzeitüberwachung von Fluss- und Transmembrandruck zur Optimierung der Reinigungszyklen.
• Ressourcenwiederherstellung : Integration mit der Membrandestillation (MD) oder Vorwärtsrosmose (FO) für Null Flüssigentladung (ZLD) und Ressourcenextraktion.

Zusammenfassung

Abwassermembrantechnologien (MF, UF, NF, RO, MBR usw.) befassen sich mit unterschiedlichen Trennbedürfnissen auf der Grundlage von Wasserqualität, Behandlungszielen und Kosten. Zukünftige Fortschritte konzentrieren sich auf Materialien mit verbesserter Haltbarkeit, intelligenter Systeme und Ressourcenwiederherstellung, um nachhaltige und energieeffiziente Lösungen zu erreichen.