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中空纤维膜作用,平板膜和中空纤维膜哪个强

2020-10-13 13:37:31 江苏诺莱智慧水务装备有限公司 阅读

目前城市水资源短缺的现象加重,水资源再生项目的发展.中空纤维膜在使用水的过滤中体现重要作用,下面小编给大家详细讲讲"中空纤维膜作用,平板膜和中空纤维膜哪个强"

一、中空纤维膜作用

(1)海水淡化用HFROM

2013年全球运行的海水淡化设备中,多段闪蒸法(MSF)和多效蒸法合计约占44%,RO膜法约占56%.到2015年海水淡化装置的总产量约为9400万~9800万m3.据日本化工协会测算,到2020年RO膜元件的产量有望达到61万支,可削减约1.7×108t以上的CO2排放量.从技术上看,先后经历了从高压、低压到两头开口型的RO膜元件,近几年又开发了正渗透(FO)膜元件.

海水淡化一方面可生产饮用水,另一方面得到RO浓缩水,后者既可以放流回海里,也可以从中回收锂、钒、钼、镁、镁化物、钙、卤素、碘和硼.还有人利用RO浓缩水与淡水(河水)的渗透压差进行浓度差发电研究.

在HFROM的技术创新方面,东丽公司、东洋纺公司、Daicen膜系统公司和神户大学院合作,开展高效大型分离膜元件的研发,东丽还研发利用反渗透膜的低环境负荷海水淡化法,东洋纺则研发高透水性、低压CTA(三醋酸纤维素)HFROM和元件两端开口型的HFROM海水淡化元件,日立制作所开发面向大型工程的大规模海水淡化厂的低压多段(2段)高收率RO系统.山口大学还研究用聚酰胺系RO膜和纳米纤维膜高效去除亚砷酸(H3AsO3).总之,日本积极组织开发21世纪大规模水处理系统即兆吨级水处理系统,在这些方面我国与日本尚有较大差距.

(2)中空纤维正渗透膜(HFFOM)

所谓FO膜法,是利用具有高渗透压的驱动溶液(DS)来进行海水淡化,由于无需外压就可实现盐的分离,废水量少,又可实现浓盐水的直接排放,因此研发工作进展迅速,但目前尚需进一步开发超薄型耐腐蚀的HFFOM,使海水与溶剂能紧密接触提高渗透压,以高效阻防盐分和杂质.

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二、平板膜和中空纤维膜哪个强

1材料与方法

MBR膜分离单元中试在我国西南地区某污水处理厂进行,中试运行过程中,污水处理厂A2/O曝气池泥水混合物经细格网过滤后,分别进入平板膜分离单元(FSMBR)和中空纤维膜分离单元(HFMBR),在产水泵负压作用下,水从膜外侧透过滤膜,污泥被隔离在膜外侧,实现泥水分离.混合物依靠重力回流至二沉池,在膜组件底部曝气进行膜擦洗.水样的MLSS、SV、SVI采用标准方法测定.中试工艺流程见图1.膜分离单元设计参数

2结果与讨论

2.1间歇出水时间

为了控制膜污染,膜分离单元在持续曝气的同时,通过定期暂停出水来减轻膜表面污泥的沉积.MBR工程中间歇出水的典型设置为每过滤8~15min,停止1~2min.这里将产水泵的抽吸时间与停吸时间的比值称为抽停比.由图2和图3可见,两膜的跨膜压差(TMP)上升速率均随抽停比的增加而增大,平板膜TMP变化更为明显.虽然在抽停比为5∶1时两膜TMP上升速率最小,但统筹考虑TMP上升速率和产水量,可认为试验条件下两膜的最佳抽停比均为9∶1.

2.2曝气强度

MBR膜分离单元内曝气的主要作用是产生液流紊动和瞬时剪切力,从而增强膜的渗透性[1].一般情况下,由于平板膜的堆积密度较小,即单位膜面积所对应的膜组件投影面积较大,需要在相对较大的面积上布气,因此其曝气强度(单位膜面积的曝气量)高于中空纤维膜.

中空纤维膜TMP几乎不受曝气强度变化的影响[曝气强度为0.60~0.99m3/(m2˙h)],为节约能耗,将中空纤维膜的曝气强度设定为0.60m3/(m2˙h).研究表明,高强度曝气对污泥絮体的剪切作用可促进菌胶团解体及胞外聚合物(EPS)释放,导致污泥絮体粒径下降、溶解性微生物产物(SMP)浓度和混合液粘度增加,从而加剧膜污染.根据UV254测定结果,FSMBR内的泥水混合物、混合物上清液及出水的UV254均高于HFMBR.UV254与蛋白质的相对含量关系较为密切,而蛋白质是SMP的主要成分之一,说明FSMBR内高强度曝气引发SMP升高是平板膜TMP上升速率较大的原因之一.

2.3膜通量

根据膜通量与TMP的关系研究两种膜的适宜运行通量(见图5和图6).两膜TMP随通量变化规律相同,在通量为25L/(m2˙h)时TMP逐渐上升,通量下降至20L/(m2˙h)后TMP保持稳定,在通量为30L/(m2˙h)时TMP迅速上升.由以上规律可见,两膜的临界通量均在20~25L/(m2˙h);通量为25L/(m2˙h)时平板膜TMP曲线的斜率较大,说明试验条件下平板膜的临界通量稍低于中空纤维膜.

透水率(膜通量与TMP的比值)可以更直观地反映膜通量与过滤阻力的关系.由图7可见,两膜的透水率较为接近,随着设计通量的增加,平板膜和中空纤维膜的透水率分别呈下降和上升趋势,说明平板膜更适于在相对较低的通量下运行,而中空纤维膜更适于在相对较高的通量下运行.

2.4污泥浓度

污泥浓度变化对两膜TMP的影响差异较大.对于平板膜而言,污泥浓度由12000mg/L增加至15000mg/L时TMP下降,由15000mg/L下降至8000mg/L时TMP上升(见图8);中空纤维膜的变化规律与此相反,当污泥浓度由11000mg/L增加至15000mg/L时TMP上升,由15000mg/L下降至10000mg/L时TMP下降(见图9).可见在8000~15000mg/L的污泥浓度范围内,平板膜宜以较高的污泥浓度运行、中空纤维膜宜以较低的污泥浓度运行.此类现象在其他研究中也有发现,推测是由于平板膜上形成的二次动态膜在高污泥浓度下具有更好的性状,对膜污染的缓解作用更为明显.

3结论

通过两组平行运行的MBR膜分离单元中试,对平板膜和中空纤维膜的运行特性进行了研究,得到主要结论如下:

(1)从控制TMP上升速率和保证产水量角度综合考虑,两膜分离单元均可采用9min∶1min的抽停比运行.

(2)由于平板膜的堆积密度小于中空纤维膜,为保证膜通量,平板膜的曝气强度高于中空纤维膜,导致其TMP上升速率较高.

(3)试验条件下,两膜的临界通量均在20~25L/(m2˙h),其中平板膜的临界通量稍低于中空纤维膜,且其在较低通量下的透水率高于后者,即平板膜更适于在相对较低的通量下运行.

(4)在8000~15000mg/L的污泥浓度内,为了控制膜污染,平板膜宜以较高的污泥浓度运行,中空纤维膜宜以较低的污泥浓度运行.

(5)以处理规模为1万m3/d的市政污水A2/OMBR项目为例,计算得到A2/O-FSMBR的项目总投资为4200万元、运行成本为1.36元/m3,总成本为2.49元/m3,分别比A2/O-HFMBR高7.7%、14.3%和12.7%.

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