为了便于工业化生产和安装,提高膜的工作效率,在单位体积内实现的膜面积,通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内, 在一定的驱动力下,完成混合液中各组分的分离,这类装置称为膜组件( Module )。
工业上常用的膜组件形式有五种:
板框式( Plate and Frame Module )、螺旋卷式 (Spiral Wound Module)、圆管式 (TubularModule) 、
中空纤维式 (Hollow Fiber Module) 和毛细管式(Capillary Module)。前两种使用平板膜,后三者使用管式膜。
圆管式膜直径>10mm; 毛细管式- 0.5~10.0mm ;中空纤维式<0.5mm>。
MBR 工艺中常用的膜组件形式有:板框式、圆管式、中空纤维式。
A、板框式:
是 MBR 工艺比较早应用的一种膜组件形式,外形类似于普通的板框式压滤机。优点是:制造组装简单, 操作方便,易于维护、清洗、更换。缺点是:密封较复杂,压力损失大,装填密度小。
B、圆管式:
是由膜和膜的支撑体构成,有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型,即进水从管内流入, 渗透液从管外流出。膜直径在 6~24mm 之间。圆管式膜优点是:料液可以控制湍流流动,不易堵塞,易清洗,压力损失小。缺点是:装填密度小。
C、中空纤维式:
外径一般为 40 ~ 250 μm ,内径为 25 ~ 42μm 。优点是:耐压强度高,不易变形。在 MBR中, 常把组件直接放入反应器中,不需耐压容器,构成浸没式膜 -生物反应器。一般为外压式膜组件。优点是:装填密度高;造价相对较低;寿命较长,可以采用物化性能稳定,透水率低的尼龙中空纤维膜;膜耐压性能好,不需支撑材料。缺点是:对堵塞敏感,污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。
D、MBR 膜组件设计的一般要求:
a、对膜提供足够的机械支撑,流道通畅,没有流动死角和静水区;
b、 能耗较低,尽量减少浓差极化,提高分离效率,减轻膜污染;
c、 尽可能高的装填密度,安装,清洗、更换方便;
d、 具有足够的机械强度、化学和热稳定性。
膜组件的选用要综合考虑其成本,装填密度、应用场合、系统流程、膜污染及清洗、使用寿命等。