膜組件的原理及排列——脫鹽膜系統

        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,其主要區別就在于是否具有循環回路。

原理：

        脫鹽系統的運行原理如圖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(不出現沉積-結垢現象),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,要實現該目標只能通過將膜元件并聯布置,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。

圖1 反滲透裝置系統簡圖

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,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）：

        如圖2所示,該系統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,整個系統被稱為3-2兩段串聯系統。在這種情況下,如果第一段每個壓力膜組件裝有8個串聯的膜元件,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,例如4-2-1或5-3-2組合形式。

        對于多段式膜系統,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(特別是中試系統)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)但系統回收率為80% (進水5m/h,產水4m'/h)或濃縮倍數為5倍的情況。因此這個模型能準確模擬實際工業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對與水接觸時間的要求,而這對于使用阻垢劑的系統十分重要。另外,水在循環過程中會顯著升溫,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,在反沖洗過程中間歇性排污的情況除外。

圖3 單段連續系統,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第一段的水頭損失。