水處理材料膜的種類
1、膜材質
(1)高分子有機膜材料:聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
有機膜成本相對較低,造價便宜,膜的制造工藝較為成熟,膜孔徑和形式也較為多樣,應用廣泛,但運行過程易污染、強度低、使用壽命短。
(2)無機膜:是固態膜的一種,是由無機材料,如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無機高分子材料等制成的半透膜。
在MBR中使用的無機膜多為陶瓷膜。優點是:它可以在pH=0~14、壓力P<10MPa、溫度<350℃的環境中使用,其通量高、能耗相對較低,在高濃度工業廢水處理中具有很大競爭力;缺點是:造價昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難。
2、膜孔徑
MBR工藝中用膜一般為微濾膜(MF)和超濾膜(UF),大都采用0.1~0.4μm膜孔徑,這對于固液分離型的膜反應器來說已經足夠。
微濾膜常用的聚合物材料有:聚碳酸酯、纖維素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亞胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等。
超濾常用聚合物材料有:聚砜、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯、纖維素酯、聚醚醚酮、聚亞酰胺、聚醚酰胺等。
3、膜組件
為了便于工業化生產和安裝,提高膜的工作效率,在單位體積內實現大的膜面積,通常將膜以某種形式組裝在一個基本單元設備內,在一定的驅動力下,完成混合液中各組分的分離,這類裝置稱為膜組件(Module)。
工業上常用的膜組件形式有五種:
板框式(PlateandFrameModule)、螺旋卷式(SpiralWoundModule)、圓管式(TubularModule)、中空纖維式(HollowFiberModule)和毛細管式(CapillaryModule)。前兩種使用平板膜,后三者使用管式膜。圓管式膜直徑>10mm;毛細管式0.5~10.0mm;中空纖維式<0.5mm。
4、各種膜組件特性
(1)板框式
MBR工藝早應用的一種膜組件形式,外形類似于普通的板框式壓濾機。
優點:制造組裝簡單,操作方便,易于維護、清洗、更換。
缺點:密封較復雜,壓力損失大,裝填密度小。
(2)圓管式
由膜和膜的支撐體構成,有內壓型和外壓型兩種運行方式。實際中多采用內壓型,即進水從管內流入,滲透液從管外流出。膜直徑在6~24mm之間。
優點:料液可以控制湍流流動,不易堵塞,易清洗,壓力損失小。
缺點:裝填密度小。
(3)中空纖維式
外徑一般為40~250μm,內徑為25~42μm。在MBR中,常把組件直接放入反應器中,不需耐壓容器,構成浸沒式膜--生物反應器。一般為外壓式膜組件。
優點:耐壓強度高,不易變形,不需支撐材料;裝填密度高;造價相對較低;壽命較長,可以采用物化性能穩定,透水率低的尼龍中空纖維膜。
缺點:對堵塞敏感,污染和濃差化對膜的分離性能有很大影響。
5、MBR膜組件設計的一般要求
(1)對膜提供足夠的機械支撐,流道通暢,沒有流動死角和靜水區;
(2)能耗較低,盡量減少濃差化,提高分離效率,減輕膜污染;
(3)盡可能高的裝填密度,安裝,清洗、更換方便;
(4)具有足夠的機械強度、化學和熱穩定性。
膜組件的選用要綜合考慮其成本,裝填密度、應用場合、系統流程、膜污染及清洗、使用壽命等。
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