第三章 膜与膜组件 3.2 膜材料及分类
目前使用的固体分离膜大多数是高分子聚合物膜，近年来又开发了无机材料分离膜。高聚物膜通常是用纤维素类、聚砜类、聚酰胺类、聚酯类、含氟高聚物等材料制成。无机分离膜包括陶瓷膜、玻璃膜、金属膜和分子筛炭膜等。
膜的种类与功能较多，分类方法也较多，但普遍采用的是按膜的形态结构分类，将分离膜分为对称膜和非对称膜两类。
多孔膜 无孔膜
（a）
致密皮层
致密皮层
多孔支撑层
一体化膜
复合膜
（b）
图3.1不同类型膜横断面示意图 （a）对称膜; （b）非对称膜
对称膜又称为均质膜，是一种均匀的薄膜，膜两侧截面的结构及形态完全相同，包括致密的无孔膜和对称的多孔膜两种，图3.1（a）所示。一般对称膜的厚度在10~200μm之间，传质阻力由膜的总厚度决定，降低膜的厚度可以提高透过速率。
非对称膜的横断面具有不对称结构，如图3.1（b）所示。一体化非对称膜是用同种材料制备、由厚度为0.1~0.5μm的致密皮层和50~150μm的多孔支撑层构成，其支撑层结构具有一定的强度，在较高的压力下也不会引起很大的形变。此外，也可在多孔支撑层上覆盖一层不同材料的致密皮层构成复合膜。显然，复合
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天津城市建设学院毕业论文 膜也是一种非对称膜。对于复合膜，可优选不同的膜材料制备致密皮层与多孔支撑层，使每一层独立的发挥最大作用。非对称膜的分离主要或完全由很薄的皮层决定，传质阻力小，其透过速率较对称膜高得多，因此非对称膜在工业上应用十分广泛。
3.3 膜组件
膜组件是将一定膜面积的膜以某种形式组装在一起的器件，在其中实现混合物的分离。
板框式膜组件（图3.2 a）采用平板膜，其结构与板框过滤机类似，用板框式膜组件进行海水淡化的装置如图所示。在多孔支撑板两侧覆以平板膜，采用密封环和两个端板密封、压紧。海水从上部进入组件后，沿膜表面逐层流动，其中纯水透过膜到达膜的另一侧，经支撑板上的小孔汇集在边缘的导流管后排出，而未透过的浓缩咸水从下部排出。这种组件结构简单，安装、拆卸和更换方便，但膜的填装密度小，产水量低。
中心管
（a）板框
（b）螺旋卷式
图3.2膜组件
螺旋卷式膜组件（图3.2 b）也是采用平板膜，其结构与螺旋板式换热器类似，如图所示。它是由中间为多孔支撑板、两侧是膜的“膜袋”装配而成，膜袋的三个边粘封，另一边与一根多孔中心管连接。组装时在膜袋上铺一层网状材料(隔网)，绕中心管卷成柱状再放入压力容器内。原料进入组件后，在隔网中
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第三章 膜与膜组件 流道沿平行于中心管方向流动，而透过物进入膜袋后旋转着沿螺旋方向流动，最后汇集在中心收集管中再排出。螺旋卷式膜组件结构紧凑，装填密度可达830～1660m2/m3。卷式组件中，膜的填装密度高，造价和运行费用低，缺点是制作工艺复杂，膜清洗困难。
管式膜组件（图3.3 a）是把膜和支撑体均制成管状，使二者组合，或者将膜直接刮制在支撑管的内侧或外侧，将数根膜管（直径10～20mm）组装在一起就构成了管式膜组件，与列管式换热器相类似。若膜刮在支撑管内侧，则为内压型，原料在管内流动，如图所示；若膜刮在支撑管外侧，则为外压型，原料在管外流动。管式膜组件的结构简单，安装、操作方便，对料液中含量波动的适应性较好，能有效地控制浓差极化，可以采用海绵球清洗。但膜的填装密度小，约为33～330 m2/m3。投资运行费用较高。
将膜材料制成外径为80～400μm、内径为40～100μm的空心管，即为中空纤维膜。将大量的中空纤维一端封死，另一端用环氧树脂浇注成管板，装在圆筒形压力容器中，就构成了中空纤维膜组件，也形如列管式换热器，如图3.3 b。大多数膜组件采用外压式，即高压原料在中空纤维膜外测流过，透过物则进入中空纤维膜内侧。中空纤维膜组件装填密度极大（10000～30000 m2/m3），其显著优点单位体内的膜面积大，产水量高。但缺点是膜面除垢较困难，膜一旦损坏无法更新，并且过滤侧的压力损失大。
(a) 管式膜组件
(b) 中空纤维膜组
图3.3 膜组件
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天津城市建设学院毕业论文 第四章 分离膜水处理工艺系统设计
分离膜系统的设计、制造、安装、调试、运销及清洗的各个环节，系统设计工作占据着重要的位置，下面就简要的介绍一下水处理应用较为多的超滤和反渗透的设计要点。
4.1 超滤设计步骤和要点
1、根据原水的水质信息资料，选用相应的预处理工艺。 2、选择过滤方式，一般有错流和死端两种过滤方式 3、根据需用膜组件及系统状况选确定水通量和回收率。
4、确定膜组件的安装方式。超滤膜组件的安装分为平卧和直立两种形式。平卧安装方式的膜堆集成度高、占地面积小，适用于大型和超大型规模系统，但采用该方式污染物易于在下半部膜表面沉积，不利于膜组件清洗。采用该结构的系统进水悬浮物浓度受抗污染能力限制，且大都采用频繁化学清洗工艺。直立安装形式占地面积较大，但该结构易清洗、抗污染，故广泛应用于各种规模的超滤系统。从一定意义上讲，平卧式是以运行成本换取空间成本，而直立式是以空间成本换取运行成本。选择超滤组件的安装形式时，应参考具体的工程规模及工程环境。
5、根据水质状况确定清洗方式和清洗药剂。
在实际工程中，超滤膜系统设计大多数是根据工程设计人员的经验进行系
统设计，很难说是严格遵守膜公司所给出的设计导则。正是因为这种设计行为，导致出现工程质量问题，影响膜厂商的声誉，现在一般的系统设计都是由膜厂商参与或者个根据订购方提出的水质条件设计好之后直接交由乙方施工。
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第四章 分离膜水处理工艺系统设计
图4.1 超滤设计程序
4.2 反渗透系统的设计要点
1、确定系列
根据用户用水情况，RO装置的总容量可分为几个单元，因为RO单元的清洗和维修需要停运。
2、确定膜的型式和型号
根据原水的水质水量状况，决定采用哪个厂家的膜元件及其型号。 3、确定系统回收率，选定压力容器
根据系统回收率选用压力容器。如系统回收率为75%，则考虑采用六个1米
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