工大中洁 GONGDA ZHONGJIE 工大中洁
工大中洁 · 南京膜科所

MBR 中空纤维膜

帘式膜元件用于生化段,膜面积有 10、21、32㎡ 三种,PVDF 材质,孔径 0.025μm,每箱装 48 片。膜浸没在曝气池中,不直接处理进水,作用是把活性污泥留在池内、让清水通过。

MBR 工况对膜的要求

进水已经过生化处理,到达膜面的是混合液,不是原水:其中有水、溶解性物质,以及每升数克的活性污泥絮体。由此对膜提出三点要求:

  • 含固量低且稳定。混合液浓度通常在 6~12g/L,絮体松软,磨蚀性不强。
  • 靠曝气控制污染,不靠错流。粗气泡沿膜束上升擦洗表面,不设循环泵。
  • 通量低、面积大。本系列膜元件标称运行通量 10~30L/(㎡·h),比管式回路低一个数量级。投资主要花在膜面积上,装填密度直接决定造价。

孔径 0.025μm。膜在这里不负责去除溶解性物质,只把生物质截留在产水侧之外。

中空纤维 管式 孔细而多,面积大 一根敞开的通道 通道少而宽
分离原理相同,流道尺寸不同。差别在于流道能放过什么。

三种规格,共用同一种膜丝

一片帘式膜由集水管、根部浇铸块和一束膜丝构成。三种规格只是膜丝数量不同,膜丝本身、浇铸材料和使用条件完全一致。

项目MP-LR10-MMP-LR21-JMP-LR32-J
膜面积10㎡21㎡32㎡
膜片尺寸 A×B×C660×1500×40mm875×1460×58mm875×2160×58mm
膜片湿重10kg20kg30kg
膜丝内径/外径0.8/2.1mm
膜丝平均孔径0.025μm
膜丝材质聚偏氟乙烯(PVDF),整体非对称结构
封胶材料聚氨酯(PU)
操作方式外压式
运行范围10~30L/(㎡·h)
运行 pH 范围5~9.5
膜清洗 pH 范围2~10.5(<30℃);2~10(30~40℃)
使用压力范围−55~55kPa
最大耐氯能力5000mg/L
预期产水浊度≤0.2NTU
产水 SDI15≤3

−55~55kPa 是双向工作区间:过滤时为抽吸,反洗时为顶压。膜元件湿法保存、湿态交付,运行中始终保持湿润。

车间内挂在不锈钢膜架上湿态存放的成品帘式膜元件
成品膜片,装包前湿态挂放 每片帘式膜由集水管、根部浇铸块与膜丝束组成。成品必须湿态存放,膜丝一旦干透,通量就回不到标定值。

承压靠分离层下面的支撑层

膜丝采用 VNIPS 法一次成型,为整体非对称结构:外层是致密的分离层,中间是海绵状支撑层,最内层是承担壁面载荷的高强度支撑层。水由外向内流动,先穿过分离层和支撑层,再从内腔引出。

  • 爆破压力大于 0.6MPa。分离层是嵌进支撑层里的,不是铺在上面,因此长期反洗与曝气擦洗也不会剥离。
  • 根部逐根分开,不聚团。每根膜丝在进入集水管处按序排布,到达根部的污泥能穿过去,不会板结成毡,帘式膜「下三分之一先失效」多由此引起。
  • 按较差水质设计。0.8mm 的内腔过不了杂物和砂砾,所以必须置于格栅之后;但它主要适用于细孔膜丝容易快速堵塞的水质。

分离层孔径均匀,产水浊度才能稳定重现,而不是只在理想条件下达标。

1 2 3
1  分离层,0.025µm,致密,挡住生物质
2  高强度支撑层,海绵状,承担壁面载荷
3  内腔,0.8 mm,产水由此引出
水由外向内流动:穿过分离层与支撑层,从内腔引出。内腔 0.8mm,既能挡住生物质,也便于反洗冲净。

每箱 48 片

膜片不逐片安装,而是整组挂在不锈钢膜箱内;膜箱同时承载产水集管和曝气总管。清洗或更换时,整体吊出膜箱即可。

膜堆参数
标准膜元件数48 片,可据实际情况减少;膜箱框架尺寸不变
膜箱尺寸 长×宽×高1860×2020×1500mm 1860×2020×2500mm
膜箱材质316L/304 不锈钢
透过液出口管径DN100、DN80
空气管径2×3″ UPVC
最大空气温度65℃
瞬时曝气量设计产水量的 8~15 倍
曝气头压力损失0.05bar(不含水力损失)
最容易被低估的一项。曝气量取产水量的 8~15 倍,风机往往是 MBR 系统里最大的用电负荷,比产水泵还大。建议先定气量,再定膜片数;气洗不足的膜箱,面积加得再多也照样污染。

适合采用中空纤维的场合

简言之,含固量低到不会堵塞流道时,装填密度更高的型式更经济。市政和一般工业 MBR 大多属于这一类。

占地受限

同样体积下,纤维束可装填的膜面积是管束的数倍。膜池容积一旦由土建限定,这个倍数就决定方案能否成立。

水质可预期

生化段运行正常时,混合液浓度基本已知;上游稳定且设有格栅拦截,纤维束面对的进水也就可控。

产水水质决定后续工艺

产水回用或进入反渗透时,MBR 出水浊度低、SDI 稳定,后面常可省去一整段处理。

不适合采用的场合

中空纤维相当于一张孔口很小的滤网。来水若含絮团、油类或化学清洗无法溶解的物质,纤维束最终会堵死,而且不像管式膜那样能用通条疏通。

两者的分界大致如下。悬浮物大致 1% 以下,用中空纤维;3% 以上用管式,敞开通道容得下这股固含,也能机械清洗。两者之间,由进水数据决定。完整推理见 中空纤维与管式超滤,其中也包括结论不利于我们的情形。

选型所需数据

MBR 按通量和含固量选型,不按孔径选型。提供以下六项数据,即可给出首轮方案:

输入项对选型的影响
设计流量,m³/d与选定通量一起决定膜面积。请注明是平均量还是峰值。
MLSS,g/L最关键的一项,同时决定污染速率和曝气量。
峰值系数雨季或间歇排放会使瞬时流量成倍增加,膜面积须按峰值计算。
水温范围低温下混合液黏度升高、通量下降,冬季最低水温会影响所需膜面积。
产水去向排放、回用,还是直接进反渗透,三者对水质要求不同。
可用膜池容积决定现场实际能放下多少膜箱,有时会推翻按膜面积算出的结果。

提供这六项后,我们回复的是膜箱数量、曝气量估算和清洗方案,而不只是产品样本。

同一种膜丝,也可装在压力壳内

并非所有工况都要建膜池。二级出水、滤池反洗水、地表水等已经澄清的来水,可把同一种膜丝装入 UPVC 压力壳,采用全流过滤或错流过滤。含固量降低后,通量约提高四倍,占地也从一座膜池缩小为一个撬块。

项目DW-ZU0880-BDW-ZU0860-BDW-ZU0660
膜面积75㎡50㎡40㎡
组件尺寸Φ225×2360mmΦ225×1860mmΦ160×1775mm
组件湿重65kg53kg35kg
进水/产水/浓水口DN50/DN50/DN50DN50/DN50/DN50DN40/DN40/DN32~40
通量60~120L/(㎡·h)
最大跨膜压差0.20MPa
最大反冲洗压力0.25MPa
耐受 pH 范围2~12
运行温度1~40℃
膜壳/封胶聚氯乙烯(UPVC,食品级)/环氧树脂
最大耐 NaClO 浓度5000mg/L
产水浊度/SDI15<0.1NTU/<2.5

同样采用 0.025μm 膜丝,耐氯能力一致;因无需配合生化系统,pH 适用范围更宽。可采用全流过滤配周期反洗,悬浮物较高时改为错流运行。

不锈钢框架上立式安装的超滤膜组件,现场照片
撬块上的压力式膜组件 立式膜壳,产水与浓水集管同在一副框架上。含固量已经很低时,用它替掉膜池,不用曝气,没有混合液,占地以米计。

同一股水,三种处理方式

项目浸没式 MBR压力式中空超滤管式超滤
进料混合液,6~12g/L已澄清的二级出水可达百分之几的浆料与污泥
推动力抽吸,−55~55kPa跨膜压差 0.20MPa3~5m/s 错流
通量10~30L/(㎡·h)60~120L/(㎡·h)60~120L/(㎡·h)
污染控制粗气泡曝气,气量为产水量的 8~15 倍反洗+化学清洗错流剪切,可机械清洗
单位体积膜面积大中小
耐油、耐杂物差中好,敞开通道能放过去
适用位置生化段、回用预处理反渗透前精处理高含固废水、渗滤液、含油废水、软化

三者分离原理相同,差别在于可接受的进水水质,以及清洗所需的代价。

提供含固量和流量,我们来判断适合哪种型式。

若更适合管式膜,我们会如实说明。三种型式本公司均自行生产。

提交工况 申请中试

询盘与选型

把工况告诉我们,型号由我们来建议

一封简短的说明就可以开始。我们会按您提供的水质与工况,回复建议的膜型式和对应规格表。

  • 按进水工况选型,不按样本页码选型
  • 可安排样品与中试
  • 报价与起订量按具体项目确认

邮件将发往 leo@gdzjmembrane.com。若表单无法送达服务器,会自动打开一封已填好的邮件草稿。