膜生物反应器

长沙巴斯德环保科技有限公司

带衬膜与非带衬膜

由于中空纤维膜在MBR应用领域的应用占90%以上,笔者仅对中空纤维膜进行了探讨。自从MBR系统在水处理市场大规模应用以来,内衬膜和无内衬膜一直在市场上玩游戏。用内衬膜将聚酯织成支撑网作为内衬,然后PVDF过滤层附着在其表面,与内衬膜形成外部压力,也称为支撑膜。编织支撑层的聚酯纤维应采用多股钢丝编织结构,以便与过滤层牢固结合,保持膜纤维的柔韧性。其代表产品为泽农薄膜和三菱人造丝薄膜。无衬里膜通常由PVDF材料一次性成型制成,其代表产品为旭化成膜和Memstar膜。

该薄膜最突出的优点是其优异的抗拉强度。带衬膜的单丝膜的断裂强度可达100~200N。当膜丝严重淤塞,需要人工清洗时,衬膜的损坏较小。即使膜过滤层受损,支撑层也不会断裂,形成断丝缠绕的尴尬现象。其缺点是支撑层由多股细钢丝编织而成,然后在其外表面涂上一层过滤层,因此膜丝较厚,膜丝的直径大多大于2mm。因此,膜丝的柔韧性相对较差,膜吹扫的强度相对较高。单位膜面积所占空间也较大。此外,衬膜过滤层的断裂主要发生在膜丝横向的水平裂纹处。由于运行期间膜丝不断摆动,因此很难对断裂的膜丝进行自密封。此外,大多数制造商还未能有效解决支撑膜过滤层和支撑层剥离的问题。

无衬里膜的突出优点是膜丝柔韧,因此膜清洗抖动效率高,膜丝受污染的可能性较小。由于无衬里膜的内部支撑与外部过滤层相同,因此膜丝的壁厚和尺寸不需要很大,可以使膜丝变薄。外压膜丝直径大多为1.01.3mm,壁厚一般约为0.3mm,单位膜面积所占空间较小。此外,由于无衬里膜丝的膜孔结构均匀,其维持长期稳定通量的能力更强。当膜丝断裂时,混合溶液中的活性污泥可以借助膜系统运行过程中产生的负压吸力,迅速被吸到膜丝断裂端的泥饼中,并完全堵塞膜丝的断裂端,继续保持出水水质的稳定。非衬里膜的明显缺点是膜丝的强度与衬里膜的强度相差很大,单根膜丝的断裂强度仅为2~8N。换算成统一单位MPa/c时㎡, 内衬膜的断裂强度约为无内衬膜的520倍。

  然而,要用衬膜实现均匀牢固的PVDF工作层并不容易。图3-4是带薄膜衬丝的断面电子显微镜照片。从其结构可以看出,其工作层既需要布置孔洞,也需要与支撑层结合。表面工作层的薄和厚部分之间有一个很大的间隙。很难看到孔径分布均匀、孔隙率高的内衬膜。从无衬膜丝断面电镜照片可以看出,无衬膜的壁厚均匀,易于保证布孔质量。

  尽管有衬里和无衬里的两种膜的强度有很大差异,但在实际应用中两者都没有绝对优势。膜系统最担心的是,当MBR系统不能正常运行时,泥浆会积聚并堵塞膜丝。在严重情况下,膜组件会在膜表面形成一层致密的泥饼,就像真空脱水机,导致系统无法正常产水。如果发生此类事故,必须进行手动清洁。内衬膜能承受人工强力清洗。即使膜过滤层受损,整个膜丝也不会断开。非线性薄膜经常会折断许多电线,这很可怕。易断的电线确实是无衬膜的致命弱点。它之所以能广泛应用,是因为这种膜丝具有良好的柔韧性。它可以充分利用膜吹扫空气进行振动清洗,使膜表面不易产生积泥。一般情况下,各种中空纤维膜在膜架每平方米投影面积上的吹扫强度约为40~150m3/h。实践证明,这种吹扫强度不会对断裂强度最低的NIP膜丝产生破坏性影响。现在,已经有足够多的项目运行了5~10年,证明无衬膜的膜丝不会因正常吹扫强度而断裂,NIP膜丝仍能正常运行10年。经过多年的实践,每个人都逐渐熟悉MBR的特点和规律。因此,近年来建成的MBR系统可以成功地避免膜泥沉积的发生,从而避免了人工清洗的发生,也减少了从根部发生无衬膜丝断裂的发生。因此,无衬里膜能够以相对稳定的方式保证5年质保期内的设计流量和水质,其综合性能不低于衬里膜。




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