能源研究与信息EnergyResearchandInformation第24卷第2期Vol.24No.22008:1008-8857(2008)02-0081-05超频振动膜系统及其应用吴克宏1,闫猛1,骆伟1,唐建伟1,2(1.解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007;2.广州空军工程建设局,广东广州510405)摘要:在传统膜法水处理过程中，膜表面浓差极化和污染导致渗透通量下降是影响其广泛使用的主要原因。介绍了国外超频振动膜系统构造，原理和特点。和传统错流过滤相比，超频振动膜能够有效地防止膜污染,保持较高的过滤通量,可处理含高浓度悬浮物溶液和高黏度流体。通过工程实例证明，超频振动膜模块化设计，占地面积小,节省能源，具有较高的经济价值。关键词:振动膜;过滤;膜污染;错流过滤:X52;TQ028.8文献标识码:A膜分离技术由于其分离效率高，节能，高效，无二次污染，在能源供应紧张、资源日益短缺、生态环境恶化的今天，显得尤为重要。但是膜污染引起的膜通量衰减问题已成为阻碍其工业化进程的一个关键问题[1~2]。在工业应用中一般采用错流过滤的方式来减少膜污染和控制浓差极化。但常规的错流过滤，回收率较低，而且对于处理高浊水和高粘度溶液，为了减少膜污染，往往需要提高膜面流速来提高膜面的剪切力，但是这种剪切力增加有限，同时他也需要大功率的回流泵，从而导致消耗大量的能源[2~3]。超频振动膜系统作为一项新型的膜分离技术，可以有效地提高膜面的剪切速度，抵抗膜污染，提高回收利用率，同时能够节省大量的能源，在国外得到充足的开发和运用。而在国内对其研究较少，少数几家公司通过引进超频振动膜技术取得了良好的经济和社会效益。超频振动膜和常规错流过滤比较在错流过滤中，原料以一定的组成进入膜器并平行流过膜表面，沿膜器的不同位置，原料组成逐渐变化。原料液分成两股：渗透物流和浓缩物流，如图1。超频振动膜系统通过在膜面产生正弦切力波，如图2。有效地阻止颗粒物质在膜面的沉积，而且强剪切力能够使沉积在膜面的物质返回到料液中去。由图1可以看出，错流过滤膜膜面附近阻留物的浓度较高，而且产生了沉积层(凝胶层)，两者都使膜过滤通量减少。而图2则显示，超频振动膜表面无沉积物，膜过滤阻力小，从而保持较高的过滤通量[1~2]。1收稿日期：2008-01-04作者简介：吴克宏(1962-)，男(汉)，教授，tang激anwei0413h@163。82能源研究与信息2008年第24卷图1常规错流过滤Fig.1Filtrationwithconventionalcross-flowmembrane图2超频振动膜过滤Fig.2Vibratoryshearenhancedprocess进一步研究发现，相比较于传统错流过滤，超频振动膜过滤具有的强抗阻特性在于他们膜面的流速分布不同。传统的错流过滤虽然可以保持较高的膜面流速，但是由于粘性力的存在，使得膜面附近切向流速不大。而超频振动膜的膜面切向速度决定于膜片的振动频率和振幅，使得膜面流速大，中间流速小，从而获得较大的剪切应力。2超频振动膜构造和特点2.1组成及工作原理超频振动膜可以简单的分为由一个有着自有振动频率的扭力杆连接的两部分，如图3。安装膜包组件一部分是在扭力杆上方的膜包组件，膜片在其中以较大的振幅振动。另一部分是振动装置，以与膜包组件成比例的较小振幅振动。振动由变频交流电动机引发，经由电动机轴承和偏心砝码共同作用传入振动装置。由于偏心砝码的摆动，振动装置开始随着发动机的转速提升而振动。然后由扭力杆引起膜包组件的振动，但有180°的相变。当发动机的转速达到共振频率后，膜包组件的振幅达到最大，转速继续增大只会降低振幅。超频振动膜要工作在不影响扭力杆寿命而能引起最大振幅的运行状态下。2.2超频振动膜优点(1)抗堵塞能力强扭力杆偏心砝码图3VSEP共振驱动系统Fig.3VSEPresonatingdrivingsystem通过在膜面处引入高剪切力，使得凝胶层悬浮于膜表面，提高了过滤通量。研究表明：超频振动膜的过滤通量是常规过滤的3倍~10倍[4]。(2)能量利用率高常规过滤为了减少膜表面颗粒沉积，一般采用提高膜面流速来实现，但是由速度分布图第2期吴克宏,等:超频振动膜系统及其应用83可以看出，其能量大部分消耗在膜内，能量利用率只有10%。超频振动膜能够在膜内特定的区域产生剪切力，能量利用率达到99%[5~6]。(3)占地面积少由...