苏伊士MBR膜制造工艺.doc

MBR 膜制造工艺的说明 从MBR的发展历史可以看出，浸没式MBR已成为MBR技术市场的主流选择，而近30年浸没式MBR的应用历程可知，平板膜（久保田模式）主要应用在中小型规模的系统，中空纤维膜（GE/ Zenon模式）适合所有规模特别是大型的MBR系统，同时对膜组件和膜箱也指明了产品和工艺开发的要素，例如装填密度、膜擦洗能耗要求、单个膜箱处理规模、膜的强度（如支撑型中空纤维膜）和自动在线清洗，这些要素决定了MBR膜组件在市场的客户接受度和可持续竞争性，也证明为什么大多数中空纤维MBR膜制造商正在复制GE（Zenon）的ZeeWeed?理念。 表1 MBR技术大事记 时间 主要事件 技术 60年代后期 Dorr Oliver提出了最早的MBR 压力式平板膜 70年代初 Thetford-Systems (Zenon)在美国推出Cycle-Let MBR用于污水回用 压力式管式膜 80年代初 TechSep (Rhone-Poulenc)在日本推出PLEIADE MBR用于污水回用 压力式平板膜 80年代中期 日东电工(Nitto-Denko)提交浸没式MBR的日本专利 浸没式平板膜 日本东京大学测试中空纤维MBR 浸没式中空纤维膜 90年代初期 久保田在日本商业化MBR 浸没式平板膜 三菱(MRC)在日本商业化PE MBR 浸没式非支撑型中空纤维膜 Zenon（GE）在北美和欧洲商业化ZeeWeed? MBR* 浸没式支撑型中空纤维膜 2000-2009 Memcor(Evoqua) 商业化Memjet 浸没式非支撑型中空纤维膜 Puron(Koch) 商业化PES MBR 浸没式支撑型中空纤维膜 天津膜天商业化MBR 浸没式非支撑型中空纤维膜 Kolon和Para (韩国) 商业化MBR 浸没式支撑型中空纤维膜 东丽商业化MBR 浸没式平板膜 旭化成商业化MicrozaTM MUNC-620A MBR 浸没式非支撑型中空纤维膜 MRC商业化PVDF MBR 浸没式支撑型中空纤维膜 美能商业化MBR 浸没式非支撑型中空纤维膜 2010- 碧水源商业化MBR(2010年) 浸没式支撑型中空纤维膜 GE商业化LEAPmbr(2011年) 浸没式支撑型中空纤维膜 Koch商业化PVDF MBR(2011年) 浸没式支撑型中空纤维膜 GE商业化MACmbr(2012年) 浸没式支撑型中空纤维膜 GE商业化AnMBR(2014年) 浸没式支撑型中空纤维膜 *Zenon 于2006年3 月被GE收购。 GE的ZeeWeed膜始于20世纪90年代初并商业化于1995年，是由强化的支撑型PVDF中空纤维超滤膜组成，可有效避免膜破损、保证最高可达10年的膜寿命。从已有的实际运行数据来看，ZeeWeed? MBR膜的平均使用寿命为8年。20多年来，ZeeWeed膜不断优化，每3-4年会有新产品推出，但膜丝材料和尺寸从未改变。这些不断推出的ZeeWeed膜产品持续关注在提高膜性能、改善膜擦洗和降低能耗等方面。目前市场上的ZeeWeed MBR膜产品是由ZW500膜组件和不锈钢膜箱（含管路和膜擦洗装置）组成。图1展示了GE（Zenon）从管式膜生物反应器向ZeeWeed浸没式MBR膜产品的演变历程。基于20多年ZeeWeed? MBR产品的创新历程，已奠定了ZeeWeed? 500（简称ZW500）产品的领先地位，这包括单个膜组件面积的增加、更高更持续稳定的膜透水率和高效的膜擦洗技术。其中保持较高的持续稳定膜通量是GE不断研发和创新的结果，下面列举了ZW500膜的制造特点： 图1 ZeeWeed MBR的经验与创新 加强支撑型PVDF膜丝 中空纤维PVDF膜的制造工艺分为湿法和热法两种。湿法是指溶致相分离（NIPS），膜丝表现为膜孔径小，亲水性抗污染好，但膜丝强度低（典型小于5N）；热法是指热致相分离（TIPS），表现为膜孔径大，孔隙率较高，膜丝强度高（典型8-10N），但亲水抗污染性一般。PVDF膜的不同制造工艺比较见下表： 制造工艺 湿法 湿法带衬 热法 膜孔径,μm 0.02-0.1 0.03-0.4 0.08-0.2 膜丝强度 低 高 中 亲水抗污染性 高 高 低 耐酸碱性, pH 2-11 2-10.5 1-14 耐氧化剂 100万mg/l·h 50万mg/l·h 高 针对MBR的高污泥浓度的恶劣应用环境，GE从Zenon开始就在湿法制膜的基础上制造加强支撑型PVDF膜丝（湿法带衬），这既保留了湿法制膜的优点，又大大提高了膜丝的强度（大于350N），见下图ZW500膜丝图片。