膜組件介紹

        膜(mó)分離裝(zhuāng)置的最小(xiǎo)單(dān)元(yuán)稱為膜組(zǔ)件，對於卷(juàn)式膜(mó)則(zé)通常稱為膜元件。膜(mó)組(zǔ)件(jiàn)的設(shè)計須 實(shí)現(xiàn)以下兩個目標
：

        ①為了限(xiàn)製(zhì)濃差(chà)極(jí)化(huà)現(xiàn)象(xiàng)（脫(tuō)鹽膜）和(hé)顆(kē)粒沉積(jī)（澄(chéng)清分寓膜，即(jí)過濾(lǜ)膜(mó)）胞發(fā)生， 必須確保(bǎo)被處理液(yè)體在膜內維(wéi)持足(zú)夠(gòu)高的(dí)循環速度(dù)
：

        ②緊湊的膜組(zǔ)件排列方式，即實現單位體積(jī)內膜麵積(jī)的更大(dà)化(huà)。

        這兩個目標(biāo)有助(zhù)於(yú)降(jiàng)低(dī)噸(dūn)水處(chǔ)理所(suǒ)滿(mǎn)膜(mó)組(zǔ)件(jiàn)的成本(běn)，但會(huì)增大(dà)運行(háng)能耗
：高(gāo)循環(huán)水流 速度和縮(suō)窄的通(tōng)道(dào)將會(huì)增大(dà)水頭(tóu)損(sǔn)失，因(yīn)此(cǐ)必(bì)須(xū)統籌(chóu)考慮。

        膜組件(jiàn)的(dí)設(shè)計還(huán)須滿足(zú)以下要求(qiú)
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        ①易於反(fǎn)衝(chōng)洗，能(néng)夠(gòu)進行(háng)水力(lì)清(qīng)洗，化學(xué)清洗或(huò)消(xiāo)毒，甚(shèn)至(zhì)達到(dào)無菌狀態；

        ②易於安裝(zhuāng)和拆卸(xiè)；

        ③可選擇(zé)自動化運行(háng)。

膜組(zǔ)件(jiàn)分類(lèi)

        目(mù)前(qián)市場上(shàng)主要(yào)有(yǒu)四(sì)種(zhǒng)膜(mó)組(zǔ)件(jiàn)，包含管式膜，中空(kōng)纖維膜，平(píng)板膜和卷式膜(mó)。在水(shuǐ)處理(lǐ)應用中(zhōng)，95%的微濾和超濾裝置(zhì)選用(yòng)中空(kōng)纖維膜組件(jiàn)，95%的(dí)納濾和反滲(shèn)透(tòu)裝置(zhì)采用卷式組件。

        1. 管式(shì)膜組件

        將膜(mó)置於直(zhí)徑為(wéi)4～25mm的(dí)支撐管(guǎn)（多孔或(huò)有(yǒu)引(yǐn)流(liú)孔）內製作(zuò)成膜(mó)元(yuán)件(jiàn)，這些(xiē)支撐管串(chuàn)聯(lián)或(huò)並(bìng)聯封裝於圓柱狀容器中就構(gòu)成膜(mó)組(zǔ)件(jiàn)（圖(tú)1）。

圖1   管式膜(mó)組件（有機(jī)膜）

1——原水進(jìn)口(kǒu)；2——支撐管；3——膜(mó)支撐(chēng)層；4——產(chǎn)水(shuǐ)出口(kǒu)；

5——膜(mó)；6——濃(nóng)水出口(kǒu)；7——懸浮液中(zhōng)的顆(kē)粒(lì)物

        這種膜(mó)的水力條(tiáo)件(jiàn)已經*明(míng)確。如有(yǒu)必要在(zài)高湍流度的(dí)條件下運(yùn)行，水(shuǐ)流(liú)循環(huán)速(sù)度(dù)可(kě)達6m/s。

        這種(zhǒng)膜組件使用(yòng)時(shí)無需對(duì)原水進(jìn)行精細預過濾處理並(bìng)且易(yì)於清潔(jié)，一般采(cǎi)用海綿(mián)小(xiǎo)球(qiú)進(jìn)行(háng)清洗。該膜組件(jiàn)的主要缺(quē)點(diǎn)式不夠(gòu)緊(jǐn)湊導(dǎo)致單位(wèi)麵試的成本較高(gāo)。這(zhè)類(lèi)組件尤其使用於處理濃度(dù)高或黏(nián)度(dù)大的水，有(yǒu)時也(yě)會用於(yú)一(yī)些(xiē)特(tè)殊的小規(guī)模水處理裝(zhuāng)置，通過將(jiāng)晶體在濃水(shuǐ)中(zhōng)維(wéi)持為(wéi)懸(xuán)浮態(tài)或利(lì)用海綿小球清洗(xǐ)膜表麵(miàn)來控(kòng)製(zhì)結垢(gòu)。

        通(tōng)過(guò)擠壓成型的陶瓷膜組件(jiàn)也可以製成管(guǎn)式膜組(zǔ)件。管式陶(táo)瓷(cí)膜組件（圖(tú)2）已成功(gōng)應用於工業廢(fèi)水(shuǐ)處理(lǐ)的(dí)MBR工(gōng)藝中（在(zài)這(zhè)種情(qíng)況(kuàng)下(xià)，需要注(zhù)意的(dí)式(shì)係(xì)統對(duì)纖維(wéi)很敏感(gǎn)）。

        1. 中空纖(xiān)維膜組(zǔ)件(jiàn)

        直徑(jìng)為(wéi)0.6～2mm的中(zhōng)空(kōng)纖維是將膜(mó)材料通過環形模(mó)具擠壓製得。中空纖維的厚(hòu)度與(yǔ)直(zhí)徑的比(bǐ)例(lì)使其能承受(shòu)運(yùn)行(háng)時所受到的內部或外(wài)部(bù)壓力(lì)，因而被(bèi)稱(chēng)為自(zì)支(zhī)撐膜（有(yǒu)些膜(mó)絲(sī)在內(nèi)部(bù)增加了支(zhī)撐層(céng)以(yǐ)提高(gāo)其強(qiáng)度）。成(chéng)千(qiān)根的(dí)中(zhōng)空(kōng)纖維膜絲(sī)組裝(zhuāng)在一起排(pái)列(liè)成束製成膜組(zǔ)件(jiàn)。

        待處理的(dí)水在中空纖維膜的內部（內(nèi)壓(yā)式(shì)膜）或外部（外壓式膜(mó)）流動。

        這種(zhǒng)膜(mó)組(zǔ)件的(dí)顯著優勢(shì)是可以定期(qī)進行反衝洗(xǐ)（每(měi)20min～2h一(yī)次(cì)），從而使膜絲可以一直(zhí)在遠地域(yù)其機(jī)械(xiè)強度極限(xiàn)的(dí)工況下運(yùn)行(háng)。

        圖3所示為Aquasource內壓式超(chāo)濾(lǜ)膜組(zǔ)件Ultrazur450的(dí)典型配置(zhì)。這種膜(mó)組件由35600根0.9mm直徑(jìng)的(dí)中空纖維(wéi)組(zǔ)成(chéng)，膜(mó)麵(miàn)積(jī)為125m²。這種膜組件可以以死端(duān)過濾或(huò)錯流過(guò)濾方式運行。

        外(wài)壓式中空(kōng)纖(xiān)維膜組(zǔ)件也(yě)具有相(xiāng)同(tóng)的(dí)幾何特征，待處理的水在(zài)膜(mó)絲(sī)的(dí)外(wài)部流動，過濾後出水(shuǐ)匯集至(zhì)膜絲末端(duān)。這(zhè)些(xiē)膜也(yě)易(yì)於(yú)反衝洗，但(dàn)是(shì)通常隻(zhī)采用(yòng)死(sǐ)端過濾(lǜ)模(mó)式（流體在成(chéng)束(shù)的(dí)膜(mó)絲間的(dí)流態要(yào)復(fù)雜(zá)得多(duō)）。圖(tú)4展(zhǎn)示的是(shì)浸(jìn)沒(méi)式(shì)超濾係統(tǒng)中的外壓(yā)式超濾膜組件(jiàn)，這(zhè)些膜絲被(bèi)直接浸沒在(zài)水或(huò)懸浮液(yè)中用於過濾，通過(guò)抽真空（20～60kPa）的(dí)方式(shì)將(jiāng)濾(lǜ)液通(tōng)過(guò)膜絲抽除(chú)。

        除(chú)了極少數特(tè)殊膜組(zǔ)件(jiàn)（見陶(táo)瓷(cí)膜組件）和(hé)一些(xiē)用(yòng)於膜生物(wù)反(fǎn)應器的(dí)平(píng)板膜組件外，所有(yǒu)過(guò)濾分離(lí)膜（微(wēi)濾(lǜ)或超濾）均為內壓式(shì)膜(mó)或(huò)外(wài)壓式膜。這些(xiē)中(zhōng)空(kōng)纖維(wéi)膜(mó)組件，易於反衝(chōng)洗且水頭損失小，其操作(zuò)壓力通(tōng)常(cháng)地域(yù)lbar（lbar=105Pa）。

        日本(běn)的(dí)Toyobo公(gōng)司是現在唯YI出(chū)售外(wài)壓式反滲透(tòu)膜（海水(shuǐ)型(xíng)）的公司，這種中(zhōng)空(kōng)纖維的(dí)直徑(jìng)（130μm）實際(jì)上(shàng)遠小(xiǎo)於(yú)前(qián)述的超濾和微濾(lǜ)膜。相(xiāng)比於卷(juàn)式(shì)膜組(zǔ)件，其耐(nài)壓強(qiáng)度高(gāo)（操(cāo)作(zuò)壓(yā)力(lì)80bar）且更(gēng)加(jiā)緊(jǐn)湊。

        無(wú)論是內壓式(shì)還是外(wài)壓式(shì)中(zhōng)空纖維膜，都須(xū)防止(zhǐ)大顆(kē)粒物堵塞膜組件(jiàn)。因此(cǐ)，在任何(hé)膜係統(tǒng)進(jìn)水除(chú)均需安(ān)裝(zhuāng)過濾精(jīng)度(dù)為150～500μm的保(bǎo)安(ān)過濾(lǜ)器。

圖(tú)3 

圖(tú)4