水處理行業(yè)幾種主要超濾產(chǎn)品特點(diǎn)綜述

1、目前水處理行業(yè)主要超濾（ UF ）產(chǎn)品特點(diǎn)一、超濾技術(shù)簡(jiǎn)介超濾是一種膜法分離技術(shù)，是以壓力為推動(dòng)力（0.010.03 MPa）,禾I用超 濾膜過濾功能層的致密細(xì)小孔徑（0.0050.1um）對(duì)液體中不溶性雜質(zhì)，進(jìn)行分 離的物理篩分過程，去除水中的懸浮物，細(xì)菌，膠體等污染物。近 30 年來，超濾技術(shù)發(fā)展極為迅速，在工業(yè)給水方面應(yīng)用越來越多，例如 海水淡化、純水及高純水制備， 超濾作為預(yù)處理設(shè)備， 確保反滲透等后續(xù)設(shè)備長(zhǎng) 期穩(wěn)定安全運(yùn)行。 隨著全球水資源污染及可直接禾用水資源的匱乏， 污水回用目 前是人類所面臨的重大課題， 超濾在污水回用、 水資源再生領(lǐng)域也起到了關(guān)鍵的 作用。二、超濾發(fā)展的歷史上

2、世紀(jì) 60 年代，超濾技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生。 并在上世紀(jì) 80 年代在歐美國(guó)家飲 用水行業(yè)規(guī)模化應(yīng)用。其主要的優(yōu)點(diǎn)是出水水質(zhì)好，完全可以去除細(xì)菌 （細(xì)菌直 徑為1 um）,取代了原來飲用水中使用NaCIO消毒所產(chǎn)生的氯芳等致癌物質(zhì)。上 世紀(jì)80年代主要的超濾膜其生產(chǎn)的基本材質(zhì)是聚砜（PS）、聚醚砜（PES）。其 主要產(chǎn)品包括荷蘭Norit，美國(guó)Koch、美國(guó)海德能等產(chǎn)品。聚砜（PS）、聚醚砜（PES）具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 、成膜工藝簡(jiǎn)單，易于成膜；2、原材料價(jià)格便宜， 67 萬元/ 噸，生產(chǎn)成本低；同時(shí)也具有以下缺點(diǎn)：1、耐壓性能不好，平板膜低于 7bar,聚砜中空纖維膜低于1.7ba。2、疏水性，易

3、于污堵。但可以經(jīng)過磺化、共混等方式進(jìn)行親水改性。其中磺化 是在苯環(huán)上接一個(gè)磺酸基， 磺化后親水性大大增強(qiáng)， 但目前沒有這方面的定量 數(shù)據(jù)。共混則是攙雜親水性的物質(zhì)，例如聚吡咯烷酮類的親水性物質(zhì)。3、耐氧化性能一般。長(zhǎng)期或者高濃度的氧化性清洗劑會(huì)對(duì)膜材料造成一定的破 壞。4、適用水質(zhì)條件及運(yùn)行條件窄，使用壽命短。5、在較復(fù)雜水質(zhì)或水質(zhì)波動(dòng)較大時(shí)，適用性小，耐沖擊能力低。為了克服以上材質(zhì)所造成的產(chǎn)品缺陷，經(jīng)過很多科學(xué)家的辛勤攻關(guān)，上世紀(jì)90年代，PVDF（聚偏氟乙烯）超濾膜問世，其優(yōu)越的性能全面的超過了聚砜（PS）、 聚醚砜（PES）材質(zhì)的超濾產(chǎn)品。目前國(guó)際上具有代表性 PVDF材質(zhì)的超濾產(chǎn)品 有

4、：日本旭化成（Asahi）、美國(guó)陶氏（DOW UF）、美國(guó)GE （Zenon）、日本東麗 （Toray）、澳大利亞 Memcore。PVDF的優(yōu)點(diǎn)是：1、pH耐受范圍寬，可以達(dá)到113甚至更寬；2、是抗氧化能力最突出的膜材料，可以經(jīng)受苛刻的氧化清洗條件；3、耐絕大多數(shù)化學(xué)溶劑，優(yōu)于 PES和PS;4、耐生物降解，抗老化；5、氣水反洗徹底，水的利用率高;6、適用條件寬，使用年限長(zhǎng)。PVDF的缺點(diǎn)是： 1、由于其強(qiáng)度強(qiáng)，成膜工藝難度大，需要先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備;2、原材料價(jià)格2530萬元/噸（是其他超濾膜材料的4倍多），生產(chǎn)成本高;3、經(jīng)過多種方式進(jìn)行親水改性，改性后其親水性可以達(dá)到相當(dāng)令人滿意的

5、程度,但制膜工藝復(fù)雜。三、超濾膜產(chǎn)品對(duì)比（一）材質(zhì)及性能對(duì)比產(chǎn)品及生產(chǎn)商美國(guó)陶氏（DOW UF） 日本旭化成（Asahi） 美國(guó) GE（Zenon）澳大利亞MEMOCRE 日本東麗（TORAY）美國(guó)Koch， 荷蘭Norit， 美國(guó)海德能運(yùn)行方式外壓式內(nèi)壓式膜絲基礎(chǔ)材質(zhì)PVDF聚偏氟乙烯親水改性PS:（聚砜）PES:（聚醚砜）膜絲強(qiáng)度強(qiáng)（抗拉、抗壓強(qiáng)度是內(nèi)壓超濾的45倍）較弱原材料價(jià)格2530萬兀/噸；是世界上最好的超濾膜材料，是其他超濾膜材料的 4倍多。67萬兀/噸；原材料便宜產(chǎn)品適應(yīng)條件外壓式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)條件寬，對(duì)預(yù)處理要求低； 耐化學(xué)能力強(qiáng)，抗污染性能好。內(nèi)壓式結(jié)構(gòu)，適應(yīng)條件有嚴(yán)格要求，對(duì)

6、預(yù) 處理要求高，抗污染性能差。主要應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)污水、生活污水、被污染的地表水或水質(zhì) 波動(dòng)較大的水源飲用水或水質(zhì)較好的地下水和地表水進(jìn)水最大濁度1000 NTU50 NTU適應(yīng)進(jìn)水濁度200-500 NTU20 NTU氧化劑耐受能力NaCLO 5000 ppm抗氧化能力強(qiáng)；化學(xué)清洗藥劑對(duì)膜材料不會(huì)造 成損害；使用壽命長(zhǎng)。NaCLO 200ppm抗氧化能力較弱，化學(xué)清洗藥劑易使膜材 料受損害，清洗情況米用水和氣水混合反沖洗方式；清洗系統(tǒng)簡(jiǎn)單，清洗效果好；運(yùn)行費(fèi)用低。采用水反洗和通過經(jīng)常性的在線加藥化 學(xué)浸泡（化學(xué)分散清洗）；清洗系統(tǒng)復(fù)雜， 清洗效差，運(yùn)行費(fèi)用高。藥劑消耗量低高（通常是PVDF材質(zhì)的

7、56倍）污水的回收率90%95%85%-90%在中國(guó)的業(yè)績(jī)較多，在中國(guó)已1000多個(gè)工程在投入運(yùn)行； 市場(chǎng)占有率咼。較少；特別在污水或循環(huán)排污水領(lǐng)域應(yīng) 用項(xiàng)目更少。使用壽命長(zhǎng)較短附圖1強(qiáng)度的比較膜絲的抗壓強(qiáng)度,bar膜絲的抗拉強(qiáng)度,MPa6543210PE、PESPVDFPE、PESPVDF- 18 -附圖2進(jìn)水最大濁度比較fUN壬三芝1000 T-SO 050100150200 250300350Operation Time, hour附圖3氧化劑耐受能力比較綜合上表，我們可以得出以下結(jié)論：1、 超濾膜的材質(zhì)決定了膜的基本性能，PVDF材質(zhì)膜產(chǎn)品的總體性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于 PE、PES材質(zhì)的超濾膜產(chǎn)

8、品。2、PVDF材質(zhì)超濾膜是最新的科技產(chǎn)品，具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)來水的波 動(dòng)具有極強(qiáng)的抗沖擊能力和適應(yīng)性。3、PVDF材質(zhì)超濾膜產(chǎn)品適應(yīng)水源范圍更寬；4、PVDF材質(zhì)超濾膜產(chǎn)品對(duì)水的回收率更高，能充分的節(jié)約水資源；5、PVDF材質(zhì)超濾膜產(chǎn)品運(yùn)行對(duì)藥劑的需求量小，費(fèi)用低，更加環(huán)保。（二）過濾方式的對(duì)比目前中空纖維超濾膜主要分為：內(nèi)壓膜、外壓膜兩種過濾方式。膜絲的形狀一般的長(zhǎng)度是1.5m，內(nèi)腔孔徑是0.60.7mm，外徑為1.31.4mm的管狀結(jié)構(gòu)。 所謂內(nèi)壓式超濾是指：原水從膜絲的中心孔進(jìn)入膜絲內(nèi)腔 （0.60.7mm）橫向流動(dòng)，通過膜絲內(nèi)腔表面均勻分布微米級(jí)的孔徑， 縱向流出到膜的外表面形

9、成產(chǎn)水, 過濾后的雜質(zhì)隨水流橫向流出，形成濃水的過程；過濾過程反洗過程而外壓式超濾正好和內(nèi)壓式相反，原水從膜絲的外徑（1.31.4m m）表面橫向流動(dòng)，通過膜絲外徑表面均勻分布微米級(jí)的孔徑， 縱向流進(jìn)到膜的內(nèi)腔形成 產(chǎn)水，過濾后的雜質(zhì)隨水流橫向流出，形成濃水的過程。下圖表示的是外壓式超濾的過濾過程過濾過程反洗過程觀察超濾過濾、反洗的工況，實(shí)際上可以從 3個(gè)方面來考慮如何選擇超濾:原水的流道；反洗時(shí)水的流道；膜的抗污染性和可清洗性。1）原水的流道對(duì)于內(nèi)壓式來說，原水（臟水）從膜絲的內(nèi)腔進(jìn)入，此時(shí)要注意兩個(gè)問題：原水中顆粒粒徑太大，堵塞原水進(jìn)入膜絲內(nèi)腔的流道。理論和實(shí)踐證實(shí), 當(dāng)進(jìn)水中顆粒直徑大于

10、膜絲內(nèi)徑的1/6時(shí)，就可能發(fā)生架橋堵塞的問題。因 此內(nèi)壓式膜廠家通常對(duì)進(jìn)水懸浮物顆粒大小進(jìn)行較嚴(yán)格的限制，規(guī)定了超濾 前處理的預(yù)過濾器精度。原水中懸浮物濃度過高或者運(yùn)行回收率較高時(shí)，污泥在內(nèi)腔過渡濃縮而 造成膜絲內(nèi)腔堵塞。例如:當(dāng)原水懸浮物含量20mg/L時(shí)，錯(cuò)流過濾，單程回收率95%，則膜 絲內(nèi)部靠近出水端的懸浮物含量高達(dá) 400mg/L，相當(dāng)污水處理中活性污泥濃 度的1/6的濃度（活性污泥濃度為2500mg/L），這個(gè)位置水流速低，懸浮物濃 度高，往往容易發(fā)生堵塞。見下面的示意圖。要防止內(nèi)壓式的這種堵塞，要 么小心控制進(jìn)水懸浮物含量，要么改用錯(cuò)流過濾的方式（單程回收率降低， 能耗大大增加）

11、。進(jìn)水端，懸浮相比較，外壓式的進(jìn)水側(cè)在膜絲的外面，內(nèi)腔是潔凈的產(chǎn)水，因此內(nèi)腔 不會(huì)發(fā)生堵塞。而外側(cè)因膜絲之間存在較大的自由活動(dòng)空間，因此對(duì)進(jìn)水懸 浮物顆粒大小的懸浮物含量均要求較寬。外壓式操作條件更寬，對(duì)原水水質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性更強(qiáng)，系統(tǒng)更可靠。而外壓式和內(nèi)壓式流道的這種差異，還帶來了二者在清洗方式上的不同。 外壓式普遍采用氣水混合清洗的方式，利用膜絲之間存在自由活動(dòng)空間，利 用氣水的湍流作用使膜絲抖動(dòng)，同時(shí)依靠湍流剪切作用產(chǎn)生氣擦洗效果，有 效地清除附著在膜絲外壁的污染物。這種高效、廉價(jià)的清洗方式既可以有效 的清楚膜絲表面的污染沉積物使得膜絲得到清潔和性能恢復(fù)，同時(shí)也減少了 清洗自耗水量，提高了水

12、的利用率。這種方式也被廣泛用在一體式的膜生物 反應(yīng)器中。而內(nèi)壓式由于較細(xì)的膜絲內(nèi)腔，氣水混合后在其中只能形成或氣 或水的柱塞流，無法形成膜絲抖動(dòng)，清洗效果不好。因而內(nèi)壓式普遍不采用 這種清洗方式，而改用“分散化學(xué)清洗”。通常膜每運(yùn)行2- 12小時(shí)就需要 進(jìn)行10-30分鐘的化學(xué)浸泡和清洗，化學(xué)藥劑消耗量大，費(fèi)用高?？傊谠鞯婪矫妫鈮菏礁鼉?yōu)越：進(jìn)水預(yù)過濾要求寬松；進(jìn)水懸浮物含量限制寬松；對(duì)來水適應(yīng)能力強(qiáng)；內(nèi)壓式超濾膜由于自身材質(zhì)（PE PES強(qiáng)度較低，無法做成外壓進(jìn)水方 式，如果采用外壓進(jìn)水方式，會(huì)造成膜絲被擠壓變形，失去過濾功能；更無 法采用氣水混合清洗，由于氣流的強(qiáng)烈湍動(dòng)，膜絲強(qiáng)度不夠

13、，容易造成大面 積斷絲，造成原水短路，失去過濾功能。2）反洗時(shí)水的流道超濾采用的膜絲都是高分子材料制造，具有相當(dāng)好的柔韌性。在壓力下會(huì)發(fā)生一定的彈性形變。外壓式過濾外壓式反洗內(nèi)壓式過濾內(nèi)壓式反洗如上圖所示，外壓式過濾時(shí)，膜絲受從外向里的壓力而被壓縮，膜外表 面的微孔也相應(yīng)被壓縮變小，過濾精度更高；而反洗時(shí)，膜絲受力向外膨脹， 膜絲外表面的微孔擴(kuò)張，從而更徹底洗去可能進(jìn)入膜孔的雜質(zhì)。是一種優(yōu)化 的正向和反向過程。而內(nèi)壓式卻恰恰相反。過濾時(shí)，膜絲受從內(nèi)向外的張力而膨脹，膜絲內(nèi) 表面過濾層上的微孔擴(kuò)張，降低了過濾精度；而反洗時(shí)膜絲卻受壓收縮，膜 絲表面的微孔閉合，使得進(jìn)入內(nèi)部的雜質(zhì)無法洗出。因而清洗

14、效果不好，長(zhǎng) 期運(yùn)行的通量衰減較快。3）膜的抗污染性和可清洗性超濾用于工業(yè)水處理，特別是受污染水源回用作為反滲透預(yù)處理時(shí)，人們 最關(guān)注的問題是超濾的壽命.而影響壽命的因素有兩個(gè)：a、超濾膜的抗污染性能。如果超濾本身很快被水中的雜質(zhì)污堵，失去過 濾的功能，這在工業(yè)應(yīng)用上是不行的。作為污水回用的反滲透預(yù)處理，外壓 式中空纖維膜比內(nèi)壓式具有更多的優(yōu)越性，具有流道空間不固定，預(yù)過濾精 度要求更低，進(jìn)水條件更寬，抗沖擊能力更強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用更低等優(yōu)點(diǎn)。膜抗污 染能力還和膜的材質(zhì)有關(guān)。PVDF是 一種含氟的高強(qiáng)度工程塑料，界面張力大， 難以被污染。國(guó)家海洋局杭州水處理中心發(fā)表的一個(gè)研究論文，可以看到， 處理被

15、污染水體時(shí)，在3個(gè)小時(shí)的運(yùn)行后，PVDF!的通量衰減速度是最低的， 比聚砜（和聚醚砜類似）、聚丙烯腈、醋酸纖維素等都好。b、超濾膜的化學(xué)穩(wěn)定性，包括耐酸、堿、氧化劑以及微生物降解等。如 果超濾膜材料化學(xué)性質(zhì)不夠穩(wěn)定，在水中長(zhǎng)期工作，將會(huì)降解、破損，失去 過濾作用。PVDF與聚醚砜和聚砜材料相比，其化學(xué)穩(wěn)定性更好， 特別是耐受 氧化劑的能力。超濾在用于有污染的水源或者處理海水時(shí)，膜絲較易受到有 機(jī)物的污染，而氧化劑的化學(xué)清洗是解決該問題的最好方法。在許多用于廢 水處理的超濾膜中，比如浸沒式膜生物反應(yīng)器（MBR,也是首選的材料。比較著名的不同材料超濾產(chǎn)品允許耐受的 NaCI 0氧化劑濃度，可以看到

16、聚偏氟 乙烯（PVDF比聚醚砜（PES類高一個(gè)數(shù)量級(jí)。中空纖維物理性質(zhì)D OWAsahiNoritKOCHHydraCap基礎(chǔ)聚合物PVDFPVDFPESPESPESNaOCI最大清洗濃度，ppm5,0005,000200200200在國(guó)外，大量的內(nèi)壓式聚醚砜（PES）超濾膜是用在飲用水，醫(yī)療用水 的后處理中，工業(yè)水處理則更多的選用PVDF材質(zhì)的外壓式超濾膜，從而使 得系統(tǒng)更穩(wěn)定，簡(jiǎn)便，適應(yīng)水質(zhì)變化的能力大大提高。因此，盡管PVDF材料價(jià)格高、紡絲難度大，但世界各個(gè)知名的大公司 最近幾年均投入巨資開發(fā)了 PVDF材料的超濾產(chǎn)品以滿足復(fù)雜水質(zhì)和被污染 水質(zhì)處理。這種材料的超濾產(chǎn)品在綜合性能上是聚

17、醚砜產(chǎn)品的換代技術(shù)。C、可以遠(yuǎn)離頻繁、繁瑣的化學(xué)分散洗煩惱由于美國(guó)陶氏（DOW）超濾獨(dú)有的氣水混合反沖洗方式,以及DOW超濾 膜材料的專利改性技術(shù)，加上外壓式超濾膜特有的流道空間，使得DOW超 濾膜親水性大大提高的同時(shí)，相應(yīng)的抗污染能力也得到了極大提高。因此在 DOW超濾系統(tǒng)中無需設(shè)置化學(xué)分散清洗系統(tǒng)（即CIP系統(tǒng)）,完全遠(yuǎn)離了頻 繁、繁瑣的化學(xué)分散洗煩惱。不必像其它超濾膜那樣，需要通過經(jīng)常性的在 線加藥化學(xué)浸泡（化學(xué)分散清洗），兼有加熱、攪拌、多種藥品添加等繁瑣性 步序才能去除污物。這樣的好處不僅可延長(zhǎng)超濾膜元件的使用壽命，并且還 大大降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。綜上所述：外壓是超濾產(chǎn)品具有更強(qiáng)的

18、適應(yīng)性， 具有清洗方便，性能恢復(fù)好， 水利用率高，藥劑使用量少，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是超濾膜產(chǎn)品中性能最優(yōu)越 的產(chǎn)品。（三）過濾孔徑比較超濾是物理機(jī)械篩分的過程，所以超濾膜產(chǎn)品的孔徑大小及孔徑分布率是決定產(chǎn)水水質(zhì)好壞的關(guān)鍵因素。目前市場(chǎng)上的超濾產(chǎn)品的孔徑基本是O.Olum級(jí)，超過0.1um的產(chǎn)品就是微濾，0.1um就是超濾和微濾的分界點(diǎn)。超濾和微濾從功 能上均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮物、細(xì)菌、膠體等雜質(zhì)的去除，從而保護(hù)后續(xù)設(shè)備的安全穩(wěn)定的運(yùn)行。但是如果超濾的過濾孔徑較大，接近或超過0.1um，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題，在超濾膜過濾過程中，孔徑較小的雜質(zhì)會(huì)進(jìn)入到膜絲內(nèi)部， 雜質(zhì)進(jìn)入膜絲內(nèi)部形成 泥餅層，則超濾前期出

19、水水質(zhì)明顯優(yōu)于 O.Olum級(jí)超濾產(chǎn)品，過濾精度提高；但 是隨著運(yùn)行時(shí)間加長(zhǎng)，過濾孔徑較大的超濾膜絲內(nèi)部小顆粒污染物飽和，過濾精度很快降低，同時(shí)由于小顆粒污染物進(jìn)入膜絲內(nèi)部，很難清洗出來，造成膜絲過濾功能損傷。而O.Olum級(jí)的超濾產(chǎn)品，細(xì)小的污染物顆粒無法穿透過濾孔徑， 僅僅是表面 過濾，經(jīng)過清洗很快可以回復(fù)過濾功能。所以，超濾膜產(chǎn)品的過濾孔徑小，是超濾膜產(chǎn)品過濾性能優(yōu)越的一個(gè)重要指標(biāo)。目前市場(chǎng)上的幾種常見的超濾膜產(chǎn)品孔徑如下材質(zhì)孔徑運(yùn)行方式特點(diǎn)美國(guó)DOW UF增強(qiáng)改性PVDF0.03um外壓可氣水混 合反洗，運(yùn) 行費(fèi)用低GE改性PVDF0.06 um日本旭化成改性PVDF0.1 um （微

20、濾）諾瑞特PES PE0.035 um內(nèi)壓采用頻繁 的化學(xué)藥 劑清洗海德能PES0.035um科氏PS0.036 um綜合上表我們可以得出以下結(jié)論:從過濾孔徑角度上GE及日本旭化成產(chǎn)品稍差一些，美國(guó)陶氏，諾瑞特，海 德能、科氏幾家產(chǎn)品相當(dāng)。（四）性能比較由于膜產(chǎn)品材質(zhì)價(jià)格區(qū)別及成膜技術(shù)的難易程度，故外壓式PVDF超濾產(chǎn)品 價(jià)格相當(dāng)，其代表產(chǎn)品為DOW和GE超濾產(chǎn)品；但是外壓式PVDF超濾產(chǎn)品價(jià) 格高于內(nèi)壓式PE、PES超濾膜產(chǎn)品，內(nèi)壓式膜產(chǎn)品主要包括諾瑞特、科氏、海 德能超濾膜產(chǎn)品。三、DOW UF和市場(chǎng)上常用的膜產(chǎn)品的比較1、DOW UF和KOCH UF （或荷蘭Norit （的對(duì)比項(xiàng)目DO

21、W（美國(guó)陶氏）美國(guó)KOCH （陶氏）或Norit （荷蘭諾瑞特）膜 絲 材 料H-PVDF （改性）PES+PVP1.1耐強(qiáng)弱藥性比較酢C率鯉:圖1 PVDF膜諏PS膜,聚烯屋pp膜的耐藥性比較PES材料膜其物理性質(zhì)與 PS膜相似，此處可參考PS膜的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。PVD膜,聚砜PS膜 ,聚烯烴PP膜的耐藥性 比較如圖1所示。將3種膜分別在40度下浸泡在5000ppm的次氯酸鈉溶液中，中空纖維膜的膜絲伸長(zhǎng)度保持率隨 浸泡時(shí)間的變化。PVDf膜浸泡40天以上依然可以保持 90%上的伸長(zhǎng)度保持率， 而聚砜類膜浸泡40天以后伸長(zhǎng) 度保持率下降到30%聚烯烴的膜浸泡不到 2周已衰減為零。所以，PVD膜的

22、耐藥性優(yōu)越于其他種類的膜。表1膜絲耐氧化性中空纖維物理 性質(zhì)DOWNorit基礎(chǔ)聚合物PVDFPESNaOCl最大清洗濃度,ppm5000200如上表所示，PES材料耐NaOCI清洗濃度較低，Norit的NaOCI最大清洗濃度為200ppm，而DOW的PVDF 膜為5000ppm，遠(yuǎn)高于前者。耐氧化性較差限制了膜的清洗強(qiáng)度，從而限制了膜的運(yùn)行壽命和運(yùn)行領(lǐng)域。比如水質(zhì)較差的中水回用領(lǐng)域，由于水質(zhì)差，不管使用哪種材質(zhì)的膜都容易發(fā)生污堵，因此需要頻繁的 化學(xué)洗，由于PES膜的耐氧化性較差，都次清洗后容易使膜絲老化而形成斷絲。PVDF膜沒有這樣的隱患。21機(jī)械強(qiáng)度延展性和強(qiáng)度都好延展性很弱，綜合強(qiáng)度低

23、圖2 PVDF膜，PS, PAN,PE膜的機(jī)械強(qiáng)度比較由圖2可知，PVDF材料的膜的強(qiáng)度比 PES材料稍高，而PVDF材料的延展性是 PES材料的近4倍。所以PVDF 材料膜的綜合強(qiáng)度要原高于 PES材料的膜。這也是為什么只有 PVDF材料的膜才能采用氣擦洗的原因： PVDF膜能經(jīng)受高強(qiáng)度的氣流振蕩而不斷絲。但PS材料膜絲由于延展性差，很容易被氣流振蕩而拉斷，所以幾乎沒有PES材料膜采用氣擦洗工藝的，同時(shí)PES材料膜的抗壓性能也比 PVDF膜絲差。對(duì)于飲用水等對(duì)膜絲斷絲率有嚴(yán)格要求的行業(yè)，建議采用機(jī)械強(qiáng)度更高的2.1抗/最 大 進(jìn) 水 壓 力2.2 透膜 面 積2.3 單 位 面 積 污 染

24、負(fù) 荷6bar3bar外壓式過濾；透膜面積大, 單位面積的污染負(fù)荷小內(nèi)壓式過濾；透膜面積小, 單位面積的污染負(fù)荷大膜絲內(nèi)表面膜絲外表面內(nèi)表面污染PVDF膜絲，因?yàn)樗灰讛嘟z。2.4圖3透膜面積和單位面積污染負(fù)荷比較假定外壓式過濾和內(nèi)壓式過濾的污染量一定，如上面的示意圖所示，外壓式過濾的透膜面積大，所以單位 面積的污染負(fù)荷小。而且，由于 PVDF膜絲的抗藥性和機(jī)械強(qiáng)度高，系統(tǒng)能夠進(jìn)行高頻率的空氣擦洗和反洗， 經(jīng)常保持膜面清潔，所以系統(tǒng)能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。外壓式纖維具有更大表面積因此可以在較低通量下運(yùn)行。DOW超濾膜為雙壁濾膜，如果以內(nèi)壓方式操作,同樣流量要求下所需通量需要提高至少1.92倍以上

25、。膜絲間隙截面積膜絲厚度截面積膜絲內(nèi)孔截面積高低圖4納污量比較由上圖可知，外壓膜的容污空間是組件內(nèi)除去膜體積以外的空間，而內(nèi)壓膜的容污空間是中空纖維的中空管 內(nèi)（假設(shè)是管），所以，內(nèi)壓膜對(duì)進(jìn)水懸浮物要求高，同樣采用死端過濾，但內(nèi)壓膜要比外壓膜更容易堵死。經(jīng)驗(yàn)可知，膜絲間隙截面積占65%左右（外壓膜的有效過濾面）；膜絲厚度截面積占 12%左右；膜絲內(nèi)孔截面積占7%左右（內(nèi)壓膜的有效過濾面）?？芍鈮耗さ牧鞯揽臻g遠(yuǎn)高于內(nèi)壓膜，因此可以同時(shí)容納更多的污染物而不發(fā)生膜絲的污堵。同時(shí)，外壓膜 的流道不固定，污染物可以沿不同方向移動(dòng)而避免了內(nèi)壓膜由于是固定的六方相流道而易于堵塞膜絲的情況。2.5進(jìn) 水 水

26、 質(zhì) 限 制另外，內(nèi)壓膜為了增加膜面積 ，膜絲較細(xì)，當(dāng)水流大時(shí)可能因?yàn)殪o電作用，端頭易阻塞，所以現(xiàn)在水質(zhì)不好或 MBR多用外壓膜。寬松|嚴(yán)格懸浮物顆粒限制：DOW外壓膜對(duì)懸浮物顆粒大小沒有限制，Norit內(nèi)壓膜對(duì)懸浮物顆粒尺寸有嚴(yán)格限制。必須符合“六分之一”理論，如果顆粒尺寸太大，內(nèi)壓膜建議選用大內(nèi)徑的超濾膜絲，否則易堵塞膜絲。預(yù)處理要求：一般來說內(nèi)壓膜對(duì)預(yù)處理都有比較高的要求，要求去除100 m以上的懸浮顆粒，否則容易堵塞中空纖維。但提高預(yù)處理的精度，一方面增加投資成本，另一方面高精度的預(yù)處理也更容易發(fā)生污堵，需要權(quán)衡利弊。2.6通 如下圖所示，如果是同樣材料的超濾膜，內(nèi)壓膜和外壓膜應(yīng)該具有

27、相似的初始通量，但內(nèi)壓膜經(jīng)一定時(shí)間運(yùn) 量 行后通量衰減快，特別是水質(zhì)較差時(shí)通量下降更快，而且化學(xué)清洗頻繁。2.7進(jìn) 水 水 質(zhì) 波 動(dòng) 對(duì) 膜 的 性 能 影 響較小清 洗 工 藝3.1圖5 I/O和0/1通量比較eoo較大由于內(nèi)壓膜流道固定，如果水質(zhì)波動(dòng)，例如進(jìn)水懸浮物含量和顆粒大小不穩(wěn)定，易引起突發(fā)性堵塞，一 旦堵塞則較難清洗。而外壓膜由于流道不固定，有較高的納污能力，更適合處理水質(zhì)有波動(dòng)的原水。在國(guó)內(nèi), 地表水由于時(shí)常有偷排的現(xiàn)象發(fā)生，加之地表水季節(jié)性的波動(dòng)，所以水質(zhì)波動(dòng)較大，而超濾運(yùn)行是否穩(wěn)定受 原水水質(zhì)變化的影響較大。業(yè)主需充分考慮所選超濾膜對(duì)波動(dòng)水質(zhì)的處理能力。清洗工藝：正洗+氣擦

28、洗+反洗+ CEB（可 選）+ CIP好清洗工藝：反洗+頻繁CEB采用“正洗+氣擦洗+反洗+ CIP + CEB可 選）”的組合工藝，針對(duì)具體水質(zhì)或水質(zhì)的 季節(jié)性波動(dòng)，靈活的選擇合適的清洗工藝 組合來清洗，清洗效果好?！罢?氣擦 洗+反洗”工藝清洗效果好，可減少化學(xué) 清洗的頻率，大大減少化學(xué)藥劑的使用量， 同時(shí)節(jié)省了廢水的治理費(fèi)用。沒有快沖，也沒有氣擦洗，僅僅靠水力反洗，反洗效果較差，只 能去除少量沉積的顆粒等污染物。對(duì)于水質(zhì)較差的廢水以及受污 染的地表水，只有采用頻繁CEB來維持膜通量，藥劑耗費(fèi)大，由于 PES材料耐藥性差，頻繁化學(xué)洗容易造成膜絲老化而斷絲。另外，沒有CIP，只有CEBT藝

29、。每次CEB1泡時(shí)間為510分鐘， 藥量比CIP少。CEB寸間短，藥量少，清洗效果無法跟 CIP比，因此 長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，污染物積聚，無法恢復(fù)膜通量。頻繁的CEB 一方面增加了化學(xué)藥劑使用量，降低了水的回收率， 同時(shí)增加了廢水治理的費(fèi)用和場(chǎng)地。3.2錯(cuò) 流 和 全 流 過 濾全流過濾水質(zhì)較差時(shí)選用錯(cuò)流過濾內(nèi)壓膜處理較差水質(zhì)時(shí)，由于流道固定，必須在錯(cuò)流狀態(tài)下工作，即原水沿膜表面切向流動(dòng)，被截留溶 質(zhì)切向流過膜表面，形成濃縮液而排出，因而在正常操作情況下必須不斷排放濃縮液。一般排放量約占原水 的10%，此種操作膜表面流速低于0.1m / s,特別是透水量較高的膜，溶質(zhì)更多的截留于膜表面，堵塞幾乎是不

30、可避免的。為此必須增加濃縮液的排放量達(dá)原液的50%以上。若想提高效率，一般采用減少濃排量，或死端過濾，但此舉會(huì)降低膜表面流速，采用段間循環(huán)的方式既可以提高膜表面流速又可以提高產(chǎn)水效率，但 會(huì)增加能耗。3.3反 洗 效 果好（反洗徹底）差（反洗效果差）反洗外表面污染.41 if 二二豳全二 ttt反洗內(nèi)表面污染圖7內(nèi)壓膜膜絲污堵示意圖如圖7所示，當(dāng)內(nèi)壓式纖維內(nèi)腔污堵， 采用反 洗時(shí)，污堵物需要穿過整條膜絲才能被除去。為了去除污堵物，需要增加反洗壓力，而過大 的反洗壓力易造成膜絲的破裂，從而系統(tǒng)需要 停機(jī)以進(jìn)行膜修復(fù)。如果采用高通量，將會(huì)使 污堵物滲入膜孔中，從而不但致使能耗（PTM ） 增加，清

31、洗也更困難3.4 氣擦洗圖8氣擦洗示意圖圖6反洗示意圖如上圖所示，如果污堵物是形成于膜絲外側(cè)， 必然相對(duì)更容易 被去除。外壓膜由于外表面污染單位面積污染負(fù)荷小， 通過水 力反洗將污染物剝離膜絲表面。內(nèi)壓膜內(nèi)表面污染單位面積污染負(fù)荷大，同時(shí)由于膜絲內(nèi)徑較小，空間有限，通過水力反洗下的污染物將壓密壓實(shí)成形似面 條裝的污堵物，該污堵物需穿過整條膜絲才能去除，但污堵物在穿過膜絲時(shí)有一定的壓力損失，流速降低，污堵物易在濃排端蓄積壓實(shí)，如果用低壓沖洗不易將污染物沖出，高壓又容易使膜破裂，若內(nèi)壓膜出現(xiàn)堵死現(xiàn)象， 反清洗對(duì)污物的排出是一 種擠牙膏的過程，可以從濃排端看到很多狀如面條樣的東西被 擠出。無法實(shí)現(xiàn)氣

32、擦洗內(nèi)壓膜無法實(shí)現(xiàn)氣水反洗，或者說氣洗沒 有效果。內(nèi)壓膜由于污染物附著在膜絲內(nèi)表 面，通過氣流振動(dòng)來剝離污染物很難，這也是內(nèi)壓膜廠商不推薦氣擦洗的原因。僅僅通過水力反洗很難使污染物在膜表 面通過遷移而去除，只能通過CEB，通過頻繁的化學(xué)加強(qiáng)洗來去除污染物，但這會(huì)增加化 學(xué)藥劑的使用量，同時(shí)因?yàn)镻ES膜耐藥性較差，在這種情況下易發(fā)生斷絲。外壓膜采用氣洗可有效的將附著在膜絲外表面的污染物通過振動(dòng)來脫除，從而大大增加反洗的效果。2、DOW UF和GE或日本旭化成超濾的對(duì)比超濾和微濾都是多孔性不對(duì)稱結(jié)構(gòu)的膜，其過濾過程都是以膜兩側(cè)壓差為驅(qū) 動(dòng)力，以機(jī)械篩分原理為基礎(chǔ)的一種溶液分離過程，使用壓力通常為0

33、.030.6MPa。超濾和微濾的區(qū)分在于篩分孔徑的不同，一般而言，篩分孔徑在 o.oo5o.i卩之間的稱之為超濾，篩分孔徑大于 o.i m勺稱之為微濾。篩分孔徑的不一樣，造成了超濾和微濾在水處理過濾上的諸多不同點(diǎn)，主要有：.產(chǎn)水水質(zhì)：超濾產(chǎn)水水質(zhì)要優(yōu)于微濾產(chǎn)水水質(zhì)超濾和微濾能截留的物質(zhì)和能透過膜的物質(zhì)大小和數(shù)量完全有篩分孔徑?jīng)Q 定。超濾由于篩分孔徑小，幾乎能截留溶液中所有的細(xì)菌、熱源、病毒及膠體微 粒、蛋白質(zhì)、大分子有機(jī)物，很多微濾不能截留的物質(zhì)超濾都能截留，因此從產(chǎn) 水水質(zhì)看，超濾產(chǎn)水要優(yōu)于微濾。（請(qǐng)見附圖）通過大量實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐，超濾微濾產(chǎn)水SDI的對(duì)比充分證明該結(jié)論，一般 超濾的產(chǎn)水SDI要優(yōu)于微濾的產(chǎn)水SDI。同樣，一些研究也標(biāo)明，從產(chǎn)水中