廢水深度處理和回用項(xiàng)目中如何選擇超濾膜？
2020-07-30 
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廢水深度處理和回用工程多采用預(yù)處理和雙膜組合工藝， 超濾膜具有優(yōu)異的出水水質(zhì)、更小的占地面積、更低的能耗、更簡(jiǎn)單的操作管理等特點(diǎn)，確保反滲透等后續(xù)設(shè)備的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，在廢水的深度處理和回用工程中已得到了廣泛的應(yīng)用與推廣。
在工業(yè)上應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)商品化的超濾膜主要有卷式、螺旋式、平板式、管式和中空纖維式，中空纖維式超濾膜在廢水的深度處理和回用工程中占主導(dǎo)地位。根據(jù)運(yùn)行方式的不同，中空纖維式超濾膜分為壓力式、浸沒(méi)式，壓力式超濾和浸沒(méi)式超濾各有優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域，本文通過(guò)對(duì)超濾膜實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，總結(jié)這兩種運(yùn)行方式的超濾工藝在實(shí)際應(yīng)用中的區(qū)別。
一、壓力式超濾
壓力式超濾膜是將大量的中空纖維膜絲裝入一個(gè)圓形柱狀壓力容器中，纖維束的開(kāi)口端用環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄成管板，配備相應(yīng)的連接件（包括進(jìn)水端、產(chǎn)水端、濃縮水端），即形成標(biāo)準(zhǔn)膜組件，通過(guò)不同數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)膜組件并聯(lián)組成膜系統(tǒng)。壓力式超濾系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)進(jìn)水泵將進(jìn)水壓入超濾膜組件中。壓力式超濾膜采用密閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，過(guò)濾方式分為內(nèi)壓式或外壓式，采用直流式或錯(cuò)流式過(guò)濾。
1、優(yōu)點(diǎn)
壓力式超濾膜系統(tǒng)水通量高，膜的通量為40~120 lmh，需要的膜面積較少。
壓力式超濾膜不需要膜池，土建成本較低。
壓力式超濾膜安裝方便，可以直接拆卸，因此維修、更換比較簡(jiǎn)單。
壓力式超濾膜化學(xué)清洗較為簡(jiǎn)單，可原地進(jìn)行化學(xué)清洗，僅需要清洗溶液箱、清洗水泵及清洗過(guò)濾器
2、缺點(diǎn)
壓力式超濾膜進(jìn)水要求高，工藝復(fù)雜，需要在壓力式超濾前加配預(yù)處理系統(tǒng)（如氣浮、砂濾、活性炭、自清洗過(guò)濾器等）以降低進(jìn)水濁度，適用于水質(zhì)較好或水源比較穩(wěn)定的項(xiàng)目。
壓力式超濾膜抗污染能力差，易堵塞，由于纖維間存在死角可能導(dǎo)致反洗或清洗不徹底。
采用較高壓力過(guò)濾（0.035~0.2MPa），能耗較高，能耗成本一般為0.2kW.h/m3。
壓力式超濾膜系統(tǒng)需要更多的和更復(fù)雜的連接件及閥門。
二、浸沒(méi)式超濾
浸沒(méi)式超濾包括固定在垂直或水平框架上的中空纖維膜絲，設(shè)在框架頂部或底部的產(chǎn)水集水管。每個(gè)集水管包含有一層密封膜絲的環(huán)氧樹(shù)脂，使得膜的內(nèi)腔與管道相連以收集產(chǎn)水，因此浸沒(méi)式超濾只有產(chǎn)水端一個(gè)連接點(diǎn)。幾個(gè)或幾十個(gè)浸沒(méi)式超濾膜組件通過(guò)兩個(gè)硬直角管將其集水管相連，同時(shí)將它們的位置固定，形成一個(gè)膜箱，若干個(gè)膜箱并聯(lián)浸泡在膜池中組成一個(gè)膜列，若干個(gè)膜列并聯(lián)組成不同處理規(guī)模的浸沒(méi)式超濾膜系統(tǒng)。
與壓力式超濾相反的是，浸沒(méi)式超濾是在較低的負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行使用，利用虹吸或水泵抽吸的方式，將水由外向內(nèi)進(jìn)行負(fù)壓抽濾，實(shí)現(xiàn)低膜壓差、適度膜通量的直流式全量過(guò)濾。浸沒(méi)式超濾的開(kāi)放過(guò)濾形式降低了進(jìn)水預(yù)處理的要求，日漸成為繼壓力式超濾之后的又一種新型膜應(yīng)用技術(shù)。
1、優(yōu)點(diǎn)
可利用原有的澄清池或砂濾池或其他水池改造成為浸沒(méi)式超濾膜池，在不增加土建占地和投資的情況下實(shí)現(xiàn)膜法改造。
工藝較簡(jiǎn)單，浸沒(méi)式超濾前一般不需要混凝沉淀和多介質(zhì)過(guò)濾，二沉池出水可直接進(jìn)系統(tǒng)，可以直接過(guò)濾高濃度懸浮物而不需要復(fù)雜預(yù)處理（如可高達(dá)200NTU以上，MBR就是浸沒(méi)式超濾膜的一種特殊應(yīng)用，直接過(guò)濾懸浮物高達(dá)10000mg/L的污泥）?？刮鄱履芰^強(qiáng)，適用于水質(zhì)差或波動(dòng)較大的水源。
采用虹吸或低壓真空抽吸的方式（0.02~0.03MPa），能耗較低，能耗成本一般為0.05~0.1kW.h/m3。
浸沒(méi)式超濾膜系統(tǒng)只需要少量的連接件及閥門，管道設(shè)備成本比壓力式超濾的低。
2、缺點(diǎn)
浸沒(méi)式超濾膜通量較低，膜通量為20~80 lmh，相比壓力式超濾膜，需要更多的膜面積。
浸沒(méi)式超濾安裝量大，需要采用行車將膜箱吊入膜池，且膜池內(nèi)安裝空間狹小。
浸沒(méi)式超濾膜化學(xué)清洗復(fù)雜，清洗時(shí)需將膜箱吊離膜池，放入清洗池內(nèi)浸泡，待清洗完成后再吊入膜池。
浸沒(méi)式超濾膜需建設(shè)膜池和清洗池，土建成本較高。
綜上比較，可以看出無(wú)論是壓力式超濾或浸沒(méi)式超濾都可以滿足廢水深度處理和回用的需求，只不過(guò)要根據(jù)項(xiàng)目的要求選擇合適的工藝。若更關(guān)注項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用或大型BOT項(xiàng)目，可以選擇浸沒(méi)式超濾。若更關(guān)注安裝方便、項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用或中小型項(xiàng)目的，可以選擇壓力式超濾。
在工業(yè)上應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)商品化的超濾膜主要有卷式、螺旋式、平板式、管式和中空纖維式，中空纖維式超濾膜在廢水的深度處理和回用工程中占主導(dǎo)地位。根據(jù)運(yùn)行方式的不同，中空纖維式超濾膜分為壓力式、浸沒(méi)式，壓力式超濾和浸沒(méi)式超濾各有優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域，本文通過(guò)對(duì)超濾膜實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行分析，總結(jié)這兩種運(yùn)行方式的超濾工藝在實(shí)際應(yīng)用中的區(qū)別。
一、壓力式超濾
壓力式超濾膜是將大量的中空纖維膜絲裝入一個(gè)圓形柱狀壓力容器中，纖維束的開(kāi)口端用環(huán)氧樹(shù)脂澆鑄成管板，配備相應(yīng)的連接件（包括進(jìn)水端、產(chǎn)水端、濃縮水端），即形成標(biāo)準(zhǔn)膜組件，通過(guò)不同數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)膜組件并聯(lián)組成膜系統(tǒng)。壓力式超濾系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，通過(guò)進(jìn)水泵將進(jìn)水壓入超濾膜組件中。壓力式超濾膜采用密閉式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，過(guò)濾方式分為內(nèi)壓式或外壓式，采用直流式或錯(cuò)流式過(guò)濾。
壓力式超濾膜系統(tǒng)水通量高，膜的通量為40~120 lmh，需要的膜面積較少。
壓力式超濾膜不需要膜池，土建成本較低。
壓力式超濾膜安裝方便，可以直接拆卸，因此維修、更換比較簡(jiǎn)單。
壓力式超濾膜化學(xué)清洗較為簡(jiǎn)單，可原地進(jìn)行化學(xué)清洗，僅需要清洗溶液箱、清洗水泵及清洗過(guò)濾器
2、缺點(diǎn)
壓力式超濾膜進(jìn)水要求高，工藝復(fù)雜，需要在壓力式超濾前加配預(yù)處理系統(tǒng)（如氣浮、砂濾、活性炭、自清洗過(guò)濾器等）以降低進(jìn)水濁度，適用于水質(zhì)較好或水源比較穩(wěn)定的項(xiàng)目。
壓力式超濾膜抗污染能力差，易堵塞，由于纖維間存在死角可能導(dǎo)致反洗或清洗不徹底。
采用較高壓力過(guò)濾（0.035~0.2MPa），能耗較高，能耗成本一般為0.2kW.h/m3。
壓力式超濾膜系統(tǒng)需要更多的和更復(fù)雜的連接件及閥門。
二、浸沒(méi)式超濾
浸沒(méi)式超濾包括固定在垂直或水平框架上的中空纖維膜絲，設(shè)在框架頂部或底部的產(chǎn)水集水管。每個(gè)集水管包含有一層密封膜絲的環(huán)氧樹(shù)脂，使得膜的內(nèi)腔與管道相連以收集產(chǎn)水，因此浸沒(méi)式超濾只有產(chǎn)水端一個(gè)連接點(diǎn)。幾個(gè)或幾十個(gè)浸沒(méi)式超濾膜組件通過(guò)兩個(gè)硬直角管將其集水管相連，同時(shí)將它們的位置固定，形成一個(gè)膜箱，若干個(gè)膜箱并聯(lián)浸泡在膜池中組成一個(gè)膜列，若干個(gè)膜列并聯(lián)組成不同處理規(guī)模的浸沒(méi)式超濾膜系統(tǒng)。
與壓力式超濾相反的是，浸沒(méi)式超濾是在較低的負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行使用，利用虹吸或水泵抽吸的方式，將水由外向內(nèi)進(jìn)行負(fù)壓抽濾，實(shí)現(xiàn)低膜壓差、適度膜通量的直流式全量過(guò)濾。浸沒(méi)式超濾的開(kāi)放過(guò)濾形式降低了進(jìn)水預(yù)處理的要求，日漸成為繼壓力式超濾之后的又一種新型膜應(yīng)用技術(shù)。
可利用原有的澄清池或砂濾池或其他水池改造成為浸沒(méi)式超濾膜池，在不增加土建占地和投資的情況下實(shí)現(xiàn)膜法改造。
工藝較簡(jiǎn)單，浸沒(méi)式超濾前一般不需要混凝沉淀和多介質(zhì)過(guò)濾，二沉池出水可直接進(jìn)系統(tǒng)，可以直接過(guò)濾高濃度懸浮物而不需要復(fù)雜預(yù)處理（如可高達(dá)200NTU以上，MBR就是浸沒(méi)式超濾膜的一種特殊應(yīng)用，直接過(guò)濾懸浮物高達(dá)10000mg/L的污泥）?？刮鄱履芰^強(qiáng)，適用于水質(zhì)差或波動(dòng)較大的水源。
采用虹吸或低壓真空抽吸的方式（0.02~0.03MPa），能耗較低，能耗成本一般為0.05~0.1kW.h/m3。
浸沒(méi)式超濾膜系統(tǒng)只需要少量的連接件及閥門，管道設(shè)備成本比壓力式超濾的低。
2、缺點(diǎn)
浸沒(méi)式超濾膜通量較低，膜通量為20~80 lmh，相比壓力式超濾膜，需要更多的膜面積。
浸沒(méi)式超濾安裝量大，需要采用行車將膜箱吊入膜池，且膜池內(nèi)安裝空間狹小。
浸沒(méi)式超濾膜化學(xué)清洗復(fù)雜，清洗時(shí)需將膜箱吊離膜池，放入清洗池內(nèi)浸泡，待清洗完成后再吊入膜池。
浸沒(méi)式超濾膜需建設(shè)膜池和清洗池，土建成本較高。
綜上比較，可以看出無(wú)論是壓力式超濾或浸沒(méi)式超濾都可以滿足廢水深度處理和回用的需求，只不過(guò)要根據(jù)項(xiàng)目的要求選擇合適的工藝。若更關(guān)注項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用或大型BOT項(xiàng)目，可以選擇浸沒(méi)式超濾。若更關(guān)注安裝方便、項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用或中小型項(xiàng)目的，可以選擇壓力式超濾。
