MBR 中空纤维膜
用于生化段的帘式膜元件,膜面积 10、21、32㎡,PVDF 材质,孔径 0.025μm,每箱装 48 片。膜生物反应器里的膜不直接处理进水,它浸在曝气池中把活性污泥留在池内,让清水出去。
MBR 这个工况,对膜提出什么要求
进水已经过生化处理。到达膜面的不是原水,而是混合液——水、溶解性物质,以及每升几克的活性污泥絮体。由此有三点:
- 含固量低且均匀。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,没有循环泵在做这件事。
- 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。膜在这里的作用不是去除溶解性物质,而是把生物质挡在产水之外。
三种规格,同一种膜丝
一片帘式膜由集水管、根部浇铸块和一束膜丝组成。三种规格的差别只在挂多少膜丝——膜丝本身、浇铸材料与使用条件三者一致。
| 项目 | MP-LR10-M | MP-LR21-J | MP-LR32-J |
|---|---|---|---|
| 膜面积 | 10㎡ | 21㎡ | 32㎡ |
| 膜片尺寸 A×B×C | 660×1500×40mm | 875×1460×58mm | 875×2160×58mm |
| 膜片湿重 | 10kg | 20kg | 30kg |
| 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。
分离层下面的支撑层,才是承压的那一层
膜丝以 VNIPS 法一次成型,形成整体非对称结构:外层是致密的分离层,中间是海绵状支撑层,最里面是承担壁面载荷的高强度支撑层。水由外向内——穿过分离层,经支撑层,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。
- 根部梳开、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」多半是这么来的。
- 按脏水设计。0.8mm 的内腔过不了杂物和砂砾,所以必须置于格栅之后;但它针对的正是细孔膜丝几周就糊死的那类水质。
分离层孔径做得均一,产水浊度才是可重复的值,而不是最好情况下的值。
每箱 48 片
膜片不是一片一片装的。它们挂在不锈钢膜箱里,膜箱同时承载产水集管与曝气总管;需要清洗或更换时,吊出的是整只膜箱。
| 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) |
什么时候该用中空纤维
一句话:含固量低到通道不会被堵住时,装填密度更高的那种形式更划算。市政与一般工业 MBR 大多落在这个区间。
占地受限
同样体积下,纤维束能装下的膜面积是管束的数倍。当膜池容积已被土建定死,这个倍数直接决定方案是否成立。
水质可预期
运行正常的生化段,混合液浓度是已知量。上游稳定、有格栅拦截,纤维束面对的进水就是可控的。
产水水质决定后续工艺
回用或接反渗透时,MBR 产水的低浊度与稳定 SDI,往往能让后面少一整段处理。
什么时候不该用
中空纤维是一张「口很小的滤网」。来水成团、含油、或化学清洗溶不掉的东西,最终会把它堵死——而堵死的纤维束,没法像管式那样通条捅出来。
选型需要您提供的几个数
MBR 按通量与含固量选型,不按孔径选型。六个数字即可做出首轮方案:
| 输入项 | 它为什么改变结果 |
|---|---|
| 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 | 最关键的单一数据。它同时决定污染速率与曝气量。 |
| 峰值系数 | 雨季或间歇排放会让瞬时流量翻倍。面积按峰值算,不按平均算。 |
| 水温范围 | 低温混合液黏度大、通量低。冬季最低水温会改变所需面积。 |
| 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 | 决定实际能放下的膜箱数量,有时会覆盖按面积算出的结果。 |
提供这六项,我们回复的是膜箱数量、曝气量估算与清洗方案,不是一份产品目录。
同一种膜丝,装在压力壳里
不是所有脏水工况都要建池子。来水已经澄清——二级出水、滤池反洗水、地表水——同一种膜丝装进 UPVC 压力壳,走全流过滤或错流过滤即可。含固量低了,通量大约高四倍,占地从一座池子变成一个撬块。
| 项目 | DW-ZU0880-B | DW-ZU0860-B | DW-ZU0660 |
|---|---|---|---|
| 膜面积 | 75㎡ | 50㎡ | 40㎡ |
| 组件尺寸 | Φ225×2360mm | Φ225×1860mm | Φ160×1775mm |
| 组件湿重 | 65kg | 53kg | 35kg |
| 进水/产水/浓水口 | DN50/DN50/DN50 | DN50/DN50/DN50 | DN40/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 | ||
同为 0.025μm 膜丝、同等耐氯能力,因不需照顾生化系统,pH 区间更宽。可全流过滤配周期反洗,悬浮物高时改错流。
同一股水,三种分法
| 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 0.20MPa | 3~5m/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,差别在于能吃什么料,以及洗干净要付多少代价。