膜組件的原理及排列——脫鹽膜系統(tǒng)

        過濾膜可在壓力非常低（＜2bar）且無濃水產生的情況下運行,因此不存在回收率的問題,所有膜組件只有平行排列這一種方式,其主要區(qū)別就在于是否具有循環(huán)回路。

原理：

        脫鹽系統(tǒng)的運行原理如圖1所示。

        進水系(4)和保壓閥(7)分別用于控制進水壓力和回收率Y(產水流量與進水流眉的比例)。

        在脫鹽應用中既要達到高回收率(不出現(xiàn)沉積-結垢現(xiàn)象),又要保證每個膜組件均具有足夠的流速(這將導致每個膜組件的回收率較低,要實現(xiàn)該目標只能通過將膜元件并聯(lián)布置,并且將膜組件甚至單個膜元件的濃水進行回流,或者在系統(tǒng)中增設第二段膜分離工藝（將第一段膜工藝得濃水作為第二段進水等，參見本文第二章圖2），甚至增設第三段工藝等成為多段膜系統(tǒng)。

圖1 反滲透裝置系統(tǒng)簡圖

1一原水;2一產水;3一濃水排放;4一進水泵;5一膜組件;6一膜;7一保壓閥

圖2 無回流的排列組合方式,例如3-2兩段串聯(lián),整體回收率Y=70%

1一原水;2一濃水; 3一聲水;4-保安過濾器;5一進水泵:6-一段膜組件, Y-50%;7一二段膜組件, Y-40% A一增壓菜(如果需要)

膜組件得排列（脫鹽膜系統(tǒng)）：

        如圖2所示,該系統(tǒng)第一段膜單元采用三組膜組件,處理后的濃水進入第二段,其采用相同元件的兩組膜組件,整個系統(tǒng)被稱為3-2兩段串聯(lián)系統(tǒng)。在這種情況下,如果第一段每個壓力膜組件裝有8個串聯(lián)的膜元件,回收率為50%;第二段每個壓力膜組件裝有7個膜元件,回收率為40%,則整個系統(tǒng)的回收率為70%。

        注意:100L的進水在第一段將產出SoL水,第二段產出20L水,即總回收率為70%.

        因此為了提高回收率,可以采用三段式處理系統(tǒng),例如4-2-1或5-3-2組合形式。

        對于多段式膜系統(tǒng),需校核每支膜元件(膜組件最末端的膜元件)在最差工況下的過流通量(流通量或透水率),其應高于供應商推薦的最小過流通量;而對于最前端的膜,無論是產水通量還是過流通量,都要低于所允許的最高值。

        注意:在一些小型的系統(tǒng)(特別是中試系統(tǒng))中,采用單段膜工藝(甚至單個膜元件)通過回流部分濃水也可達到相同的效果。圖3所示的就是膜回收率為10% (進水40m'h,產水4m/h)但系統(tǒng)回收率為80% (進水5m/h,產水4m'/h)或濃縮倍數(shù)為5倍的情況。因此這個模型能準確模擬實際工業(yè)應用中適用于最后一個膜元件的濃度水平;而水力學條件卻適用于第一個膜元件。此外它無法滿足系統(tǒng)對與水接觸時間的要求,而這對于使用阻垢劑的系統(tǒng)十分重要。另外,水在循環(huán)過程中會顯著升溫,因此通常需要對水溫進行控制。

        值得注意的是,這一原理也適用于采用周期運行模式的微濾或超濾系統(tǒng),在反沖洗過程中間歇性排污的情況除外。

圖3 單段連續(xù)系統(tǒng),單支膜元件回收率Y=80%

        在某些情況下,特別是回收率要求比較高時,為了在可接受的水力條件下獲得較高的回收率,可提高第二和/或第三段的運行壓力,這是通過使用安裝在各段膜單元之間的增壓泵來實現(xiàn)的(見圖3中的A點),其在一定程度上以提高進水壓力的方式來補償?shù)谝欢蔚乃^損失。