MBR膜分離技術——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：

        平板膜組件由多個層疊設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，平板膜均可應用，平板膜通常用于高濃度水的處理。

        根據過濾壓力對平板膜組件進行設計。待處理的水將會在相鄰的兩個平板膜之間循環流動。與此同時，平板對膜起著機械支撐作用，并且及時排出濾液。不同膜組件可并聯或串聯排列，使得單個組件的膜面積可達120㎡。在平板凹槽中手機的產水在高壓（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的膜架和平板膜元件。

圖1  平板膜組件

        平板膜元件的下方沒有曝氣裝置，以進行氣洗。

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

        2. 卷式膜組件：

圖6

1——進水口；2濃水出口；3——產水收集管；4——原水水流方向；5——產水水流方向；6——保護層；7——膜元件與外殼間密封；8——產水收集孔；9——支撐層；10——膜；11產水收集層；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（產水收集層）（11）。該系統的結構類似于三明治，其三個邊是密封的（12），開放的一側黏合于一個圓柱形的帶隔開。待處理的水在平行于產水收集管的支撐層（9）中循環，產水收集層將產水輸送至中間的產水收集管（3）。

        一個膜元件的直徑為5～750px，長度為0.6～1.5m，其膜面積為0.3～41㎡。對于2～8個這樣的膜元件，可使用O型密封環將產水收集管（3）兩兩對接后安裝在一個膜殼內，使之*密封且可以承受高壓差（由流經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行至關重要。

        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）都采用了上述膜結構。事實上，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。因此進水需經過適當的預處理，使污染指數（FI）或淤泥密度指數（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根據膜組件的布局，膜絲直徑和類型（內壓式或外壓式）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結合。

        ③適用于有膜殼的膜組件。

        注：+++推薦；-不推薦；-不適用或不推薦。