MBR膜分離技術(shù)——各類膜組件對比分析

        目前市場上主要有四種膜組件，包含管式膜、中空纖維膜、平板膜和卷式膜。在水處理應(yīng)用中，95%的微濾和超濾裝置選用中空纖維膜組件，95%的納濾和反滲透裝置采用卷式組件。

        1. 平板膜組件：

        平板膜組件由多個(gè)層疊設(shè)置的平板膜元件和用于固定平板膜元件的支撐框架組件。

        無論是微濾，還是高壓反滲透工藝，平板膜均可應(yīng)用，平板膜通常用于高濃度水的處理。

        根據(jù)過濾壓力對平板膜組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。待處理的水將會在相鄰的兩個(gè)平板膜之間循環(huán)流動(dòng)。與此同時(shí)，平板對膜起著機(jī)械支撐作用，并且及時(shí)排出濾液。不同膜組件可并聯(lián)或串聯(lián)排列，使得單個(gè)組件的膜面積可達(dá)120㎡。在平板凹槽中手機(jī)的產(chǎn)水在高壓（RO、NF）或者真空（UF、MF）作用下排出。平板之間的間隙為0.5～3mm。

圖1為某平板超濾膜廠家所生產(chǎn)的膜架和平板膜元件。

圖1  平板膜組件

        平板膜元件的下方?jīng)]有曝氣裝置，以進(jìn)行氣洗。

        這種膜的緊湊性一般，優(yōu)點(diǎn)是容易拆卸，因此如此需要可以進(jìn)行*的人工清洗，同樣也可輕松更換膜片。鑒于循環(huán)流道較長的形狀曲折，其水頭損失大。由于單個(gè)膜元件表面積較小，因此需要使用更多膜元件和連接裝置，從而會降低系統(tǒng)的可靠性。

        2. 卷式膜組件：

圖6

1——進(jìn)水口；2濃水出口；3——產(chǎn)水收集管；4——原水水流方向；5——產(chǎn)水水流方向；6——保護(hù)層；7——膜元件與外殼間密封；8——產(chǎn)水收集孔；9——支撐層；10——膜；11產(chǎn)水收集層；12——膜片間黏合線

        如圖6所示，兩張膜（10）之間插入一塊柔性的多孔片（產(chǎn)水收集層）（11）。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)類似于三明治，其三個(gè)邊是密封的（12），開放的一側(cè)黏合于一個(gè)圓柱形的帶隔開。待處理的水在平行于產(chǎn)水收集管的支撐層（9）中循環(huán)，產(chǎn)水收集層將產(chǎn)水輸送至中間的產(chǎn)水收集管（3）。

        一個(gè)膜元件的直徑為5～750px，長度為0.6～1.5m，其膜面積為0.3～41㎡。對于2～8個(gè)這樣的膜元件，可使用O型密封環(huán)將產(chǎn)水收集管（3）兩兩對接后安裝在一個(gè)膜殼內(nèi)，使之*密封且可以承受高壓差（由流經(jīng)膜支撐層的水頭損失造成）。因此，連接裝置和限制水頭損失（每只膜元件最高0.5bar）對于卷式膜組件的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

        如今，除了前述提及的Holosep-Toyobo膜組件，幾乎所有的海水淡化膜（NF直至高壓RO膜）都采用了上述膜結(jié)構(gòu)。事實(shí)上，這是在所有的膜組件中最為緊湊的，且其水頭損失比板式膜組件更低。但是卻更容易受污染的影響。因此進(jìn)水需經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，使污染指數(shù)（FI）或淤泥密度指數(shù)（SDI）小于4或5。在某些特殊情況下，可使用更厚的支撐層以降低對污染的敏感性，以及提高膜的化學(xué)清洗效果。

不同膜組件的比較

表1  可采用的回收率

表2  不同類型膜組件比較 

        ①根據(jù)膜組件的布局，膜絲直徑和類型（內(nèi)壓式或外壓式）差異較大。

        ②部分陶瓷膜組件除外，其膜的有效層與支撐層為化學(xué)結(jié)合。

        ③適用于有膜殼的膜組件。

        注：+++推薦；-不推薦；-不適用或不推薦。