膜组件和组件的比较
下表是不同类型膜组件和组件性能的定性比较。
表11 几种膜组件的比较
卷式膜 |
管式膜 |
板框式 |
中空促纤维系统 |
中空精细纤维系统 |
陶瓷 | ||
高价 |
低价 | ||||||
膜密度(m2/m3) |
高 |
低 |
平均 |
平均 |
很高 |
低 | |
设备投资 |
低 |
高 |
低 |
高 |
很高 |
中等 |
很高 |
污染趋势 |
平均 |
低 |
平均 |
低 |
很高 |
中等 | |
清洗难易 |
易 |
易 |
易 |
低 |
不能 |
易 | |
可变成本 |
低 |
高 |
低 |
平均 |
平均 |
低 |
高 |
膜的更换,见“注意1)” |
不能 |
可以 |
不能 |
可以 |
不能 |
不能 |
可以 |
流量要求 |
中等 |
大 |
中等 |
中等 |
大 |
小 |
很大 |
预处理(也可见表26) |
≤50μm 不含纤维 |
滤网 |
≤100μm 很少纤维 |
≤100μm 很少纤维 |
≤5μm 严格预处理 |
滤网 |
注意:1)膜系统只能按一种方式设计,膜的更换意味着整个硬件的更换。但管式和板式膜换膜时可以仅换膜,其余系统不变。
² 卷式膜组件
膜壳设计 在市场上有许多不同的膜壳设计,可以根据材料(不锈钢和高分子)或功能(侧面端口进出或通过端盖进出)进行分类。
高分子膜壳一般都由加固的聚酯玻璃钢制成。这种设计已有30多年并工作良好。但也并不是毫无问题。它们在地面水和海水的脱盐处理中运用良好,但对其余的产品却有些问题。多数高分子膜壳使用一个拉紧环来稳固端盖。
不锈钢膜壳早先专用于乳制品行业。如今它们的应用已越发广泛了。结构上以侧端口作为标准。一些不锈钢膜壳的结构和玻璃钢膜壳相同,这样会造成其端盖的难以移开。不锈钢膜壳的内部需电镀磨光。否则几乎不可能将组件推进推出。
玻璃钢膜壳只有三种标准直径:2.5英寸、4英寸和8英寸。不锈钢膜壳则有一个非常宽泛的标准范围,且无标准直径。
不幸地是在欧洲,使用的大多数不锈钢膜壳运用的都是美国英寸度量标准,且标准的乳制品尺寸较常见,但2.5英寸、4英寸和8英寸直径的膜壳却较难找到。
表12是以上内容的总结。
表12 玻璃钢和不锈钢膜壳的比较
玻璃纤维 |
不锈钢 | |
压力 |
200bar |
极少超过80bar |
温度 |
<50℃ |
<100℃ |
侧端进入 |
困难/很少 |
简单/标准 |
端盖进入 |
标准 |
非标/难用 |
卫生级 |
非 |
是(可能) |
价格 |
100% |
150~200% |
2.5″,4.0″, 8.0″ |
纯水标准 |
很少 |
3.8″,5.8″, 6.3″ |
不适用 |
乳制品标准 |
6.0″ |
军用标准 |
不使用 |
4.3″, 8.3″ |
不适用 |
KOCH乳制品标准 |
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图1
侧端进出口的不锈钢膜壳有两种:4口型,使用这种膜壳可以作为无外部产品副件的模块,且另一种类型则使用内部副件的排列。?(见图1)使用者可以自己确定使用哪种类型,但事实上大多数的系统都建成外部副件型。
侧端进入型的主要优点是在卫生级系统中允许高流量。但在水脱盐中很少使用。
卷式膜组件的尺寸在当今是非常关键的。外径、组件长度和中心管的内径都没有标准化。因此更换组件使供货商变得非常困难,也给模块制造商带来许多麻烦。
每个膜壳内的组件数量-压降
为了确定每个膜壳内的组件数量,必须考虑以下几点:
n 首先确定使用的是RO/NF还是UF/MF;
n 然后审查整个处理过程;
n 第三,确定每个膜组件能耐受的压降值。
以下两点应更值得注意:
n 传导膜压(TMP)(膜壳进口和出口之间的压力变化);
n 通过每个膜壳的压降。
传导膜压代表了一个膜壳进口和出口之间的压力改变值。压力的降低是负荷通过膜组件的结果。具体例子见表13。
我们很容易理解的是,如果进水压力是10bar,则进出口之间的压力变化很小,并可忽略不计。但如果进水压力只有1~5bar,那就完全不同了。因此,在一个膜壳中所有的组件最好有相同的传导压力。而在低压操作中,组件的最大数量将减少。下表将作出相应说明
表13 卷式膜组件的压降举例
例如:一个膜壳中有4个组件,每个组件的压降是0.7bar,相当于每个膜壳的压降为2.8bar。 | ||
进口压力,bar |
出口压力,bar |
平均传导压力,bar |
4,0 |
1,2 |
2,6 |
16,0 |
13,2 |
14,6 |
表14 每个40″组件的压降(bar)
组件类型 |
Mil |
尺寸 |
最大运行压力,bar |
一般压力,bar |
最终用户使用压力,bar |
标准纯水 |
30 |
2.5″ 4.0″ 8.0″ |
0.7 |
0.3 |
0.1~0.7 |
乳制品 |
30 |
3.8″ 4.2″ 5.8″ 6.3″ |
1.0 1.0 1.0 1.0 |
1.0 1.0 0.7 0.7 |
0.7~1.2 0.7~1.2 0.5~1.2 0.5~1.2 |
特殊场合 |
47 90 90 |
4″ 4″ 6″ |
1,2 1,2 1,0 |
1,0 1,2 1,0 |
0,5~1,0 0,5~2,0 0,5~1,2 |
表15 每个膜壳内的组件数量
RO |
NF |
UF |
MF | |
纯水: 一般 范围 |
6 1~8 |
6 1~6 |
3 1~4 |
2 1~2 |
液体分离: 一般 范围 |
4 1~4 |
4 1~4 |
3 1~3 |
2 1~2 |
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