MBR膜分离技术——各类膜组件对比分析

        目前市场上主要有四种膜组件，包含管式膜、中空纤维膜、平板膜和卷式膜。在水处理应用中，95%的微滤和超滤装置选用中空纤维膜组件，95%的纳滤和反渗透装置采用卷式组件。

        1. 平板膜组件：

        平板膜组件由多个层叠设置的平板膜元件和用于固定平板膜元件的支撑框架组件。

        无论是微滤，还是高压反渗透工艺，平板膜均可应用，平板膜通常用于高浓度水的处理。

        根据过滤压力对平板膜组件进行设计。待处理的水将会在相邻的两个平板膜之间循环流动。与此同时，平板对膜起着机械支撑作用，并且及时排出滤液。不同膜组件可并联或串联排列，使得单个组件的膜面积可达120㎡。在平板凹槽中手机的产水在高压（RO、NF）或者真空（UF、MF）作用下排出。平板之间的间隙为0.5～3mm。

图1为某平板超滤膜厂家所生产的膜架和平板膜元件。

图1  平板膜组件

        平板膜元件的下方没有曝气装置，以进行气洗。

        这种膜的紧凑性一般，优点是容易拆卸，因此如此需要可以进行*的人工清洗，同样也可轻松更换膜片。鉴于循环流道较长的形状曲折，其水头损失大。由于单个膜元件表面积较小，因此需要使用更多膜元件和连接装置，从而会降低系统的可靠性。

        2. 卷式膜组件：

图6

1——进水口；2浓水出口；3——产水收集管；4——原水水流方向；5——产水水流方向；6——保护层；7——膜元件与外壳间密封；8——产水收集孔；9——支撑层；10——膜；11产水收集层；12——膜片间黏合线

        如图6所示，两张膜（10）之间插入一块柔性的多孔片（产水收集层）（11）。该系统的结构类似于三明治，其三个边是密封的（12），开放的一侧黏合于一个圆柱形的带隔开。待处理的水在平行于产水收集管的支撑层（9）中循环，产水收集层将产水输送至中间的产水收集管（3）。

        一个膜元件的直径为5～750px，长度为0.6～1.5m，其膜面积为0.3～41㎡。对于2～8个这样的膜元件，可使用O型密封环将产水收集管（3）两两对接后安装在一个膜壳内，使之*密封且可以承受高压差（由流经膜支撑层的水头损失造成）。因此，连接装置和限制水头损失（每只膜元件最高0.5bar）对于卷式膜组件的正常运行至关重要。

        如今，除了前述提及的Holosep-Toyobo膜组件，几乎所有的海水淡化膜（NF直至高压RO膜）都采用了上述膜结构。事实上，这是在所有的膜组件中最为紧凑的，且其水头损失比板式膜组件更低。但是却更容易受污染的影响。因此进水需经过适当的预处理，使污染指数（FI）或淤泥密度指数（SDI）小于4或5。在某些特殊情况下，可使用更厚的支撑层以降低对污染的敏感性，以及提高膜的化学清洗效果。

不同膜组件的比较

表1  可采用的回收率

表2  不同类型膜组件比较 

        ①根据膜组件的布局，膜丝直径和类型（内压式或外压式）差异较大。

        ②部分陶瓷膜组件除外，其膜的有效层与支撑层为化学结合。

        ③适用于有膜壳的膜组件。

        注：+++推荐；-不推荐；-不适用或不推荐。