浸没式超滤和压力式超滤相关技术对比分析

压力超滤和浸没式超滤是水处理领域中常用的两种技术，它们在工作原理、适用范围以及具体的应用场景上存在着显著的差异。

一、压力式超滤

超滤工艺是以压力为推动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。在一定压力下，当原液流过典型孔径在0.01~0.1微米之间的超滤膜表面时，粒径大于微孔径的物质被截留，水及小分子物质则可以通过，从而为后续系统提供稳定和优异的出水水质。

目前超滤以中空纤维超滤膜为主，具有最高的膜装填密度，处理效率高，成本低，是低压膜系统的首选型式。中空纤维膜按进水水流方式不同可分为外压式和内压式。外压式与内压式区别如下：

（1）外压式基本都采用聚偏氟乙烯（PVDF）膜材质，内压式膜基本采用聚砜PS、聚醚砜PES为基础的膜材质。众所周知，PVDF抗氧化性能力及机械强度远比PS、PES等材质强，是国际超滤膜的趋势。

（2）由于中空纤维内径较小，一般都在1mm上下，所以内压式膜处理污染程度较高的源水，容易发生内径堵塞。因此内压式膜处理高污染水质经常会有运行问题，尤其是MBR项目。

（3）由于内径较小易堵塞，所以内压式膜的运行膜通量较低；内压式膜对自清洗过滤器的要求比外压式高。
（4）外压式膜一般采用空气辅助擦洗，内压式膜一般只采用水反洗，比气水联合清洗效果差，反洗水量也大。
（5）PVDF膜材质本身比PS、PES的亲水性稍差，但绝大多数PVDF膜厂家都对其PVDF膜进行过亲水性处理。

此外，绝大多数外压式膜和内压式膜都是不对称单皮层膜结构，生产工艺为湿法，目前也有厂家采用热法工艺及海绵状均一膜结构，因此膜的破损率最低，安全性最高。

 

二、浸没式超滤

浸没式膜过滤工艺是超低压中空纤维膜技术与连续膜过滤技术相结合而派生出来的一种新型的膜过滤处理工艺。它是外压式超滤的一种应用形式。浸没式相对于压力式超滤其适应性更强，适合污染性更高的水体，对超滤预处理的要求更低，适用于废水处理以及大型自来水处理中。浸没式膜组件包括固定在垂直或水平框架上的中空纤维膜，设在框架顶部或者底部的透过液集水管，浸没式膜组件只有产水端一个连接点，几个或几十个膜组件通过直角管将其与集水管相连接，同时将它们位置固定，形成一个膜箱。若干个膜箱并联浸没在膜池中组成一个膜列，若干个膜列并联组成不同处理规模的膜处理系统。

它使用开放式中空纤维膜组件，将膜直接置于充满待处理水的膜池之中，通过泵的负压抽吸和大气压力，使水透过膜表面，从中空纤维膜内侧抽出，达到过滤净化的目的。

（1）浸没式优点是可以直接过滤高浓度悬浮物而不需要复杂预处理（如可高达200NTU以上）。如MBR就是浸没式超滤膜的一种特殊应用，直接过滤悬浮物高达10000mg/L的污泥；但压力式尤其是内压式则对进水水质要求较高。

（2）选择压力式和浸没式的一般标准是：当原水COD连续大于60mg/L, 浊度（悬浮物）连续大于20NTU时，最好选用浸没式或者通过混凝沉淀后选择压力式。

（3）低跨膜压差，且可借助水外压，浸没式超滤运行能耗低。

（4）系统的占地面积非常小（直接浸入到需要处理的水中，为现有给水厂的改造提供了条件，可以将膜安装到现有的澄清池、滤池或其他水池中）。

（5）产水水质接近压力式膜组件，优于传统水处理。

（6）浸没式前一般不需要混凝沉淀和多介质过滤，工艺较简单，并且浸没式系统的占地也较小，此外浸没式的系统管道设备成本比压力式低。

三、适用范围与优缺点

1、压力超滤

（1）适用范围：广泛适用于污水处理、饮用水净化、制药、食品加工等多个领域。

（2）优点：

过滤效率高，能彻底去除水中的污染物。

膜车间整洁美观，土建工程量小。

化学清洗药剂用量少。

（3）缺点：

跨膜压差大，运行压力高，能耗略高。

单个膜堆规模小，分组多，系统阀门设备配置多。

不同厂商的膜组件互换通用性差。

2、浸没式超滤

（1）适用范围：适用于水质好、水量较小的场合，如家庭饮水、农村安全饮水工程、野外旅游等，也常用于工业用水处理、医疗用水制备、食品加工、污水处理等领域。

（2）优点：

跨膜压差小，运行能耗低。

抗污堵能力强，单格膜池规模大，系统阀门设备配置少。

膜池内膜箱通用性好，易于维护，操作简便。

能直接过滤高浓度悬浮物而不需要复杂预处理（如可高达200NTU以上），如MBR就是浸没式超滤膜的一种特殊应用，直接过滤悬浮物高达10000mg/L的污泥。

（3）缺点：

土建膜池工程复杂，混凝土内部需做防腐。

化学清洗药剂用量多。

敞开池体，车间内环境可能不佳。

压力式超滤和浸没式超滤优势和劣势比对如下：

 

综上，汇总如下：

（1）在污水处理工程建设时，压力式和浸没式超滤膜系统各有优缺点和适用性，目前国内压力式和浸没式超滤膜系统都有较多工程实例，且运行良好。

（2）压力式超滤膜系统的优势在于压力驱动可利用跨膜压差的范围宽，膜车间整洁美观，土建工程量小，化学清洗药剂用量少等;其劣势在于跨膜压差大,运行压力高,能耗略高，单个膜堆规模小，分组多，系统阀门设备配置多,不同厂商的膜组件互换通用性差等

（3）浸没式超滤膜系统的优势在于跨膜压差小，运行能耗低，抗污堵能力强，单格膜池规模大系统阀门设备配置少,膜池内膜箱通用性好等;其劣势在于土建膜池工程复杂，混凝土内部需做防腐，化学清洗药剂用量多，敞开池体，车间内环境不好等。