中空纖維式薄膜為什麼是MBR全球市場的主流?

撰寫者:徐智鍵  (智水科技有限公司 負責人)
表格/版面設計:徐巧瑄


  應用於MBR薄膜生物反應系統的薄膜型態有很多種,最常見的有中空纖維式(Hollow Fiber Membrane)和平板式(Plate Sheet Membrane,又稱板式。
 
  中空纖維式薄膜在全球MBR水處理市場裡大概佔比接近60%,板式膜的佔比大約25%,剩下的應用包括捲式膜(Spiral-wound Membrane)與管式膜(Tubular Membrane)。近幾年國內外較大型的廢水處理場,特別是每日萬噸以上的廢水處理場或水資源回收中心,所採用的MBR膜系統幾乎都是中空纖維式。​



主要原因有以下兩點:
 
  • 中空纖維式膜系統佔用空間小: 
 
  中空纖維式的MBR膜系統,因為比表面積大,每一片膜元件(Element)的有效過濾表面積從10平方米到30平方米以上,相較之下,板式膜通常每一片膜元件的有效過濾表面積多在0.8~1平方米,所以如果某MBR系統需要100m2的過濾表面積,採中空纖維膜設計可能只有5~10片膜元件,但是板式膜卻需要100~125片。
 
  也因此,配置中空纖維膜的膜架(SKID 或 Cassette 或稱 膜組件Module)的體積通常要小得多、片數少,當然未來拆裝等維護保養也更省事。所以,在寸土寸金的都市裡,想要建一座更節省空間的廢水場,體積更小的中空纖維式薄膜模組會是首選。
 
  • 中空纖維式膜系統能耗需求低: 
 
  中空纖維式膜元件鬆弛的膜絲在水中會隨著水流搖擺漂動,因此只要有足夠速度的水流產生,就能對膜絲產生良好的掃流效果,水流帶來的剪力讓污泥更不容易附著其上。大部分的MBR膜系統都採用曝氣的方式,產生中粗型氣泡快速帶動向上的水流沖刷薄膜。板式膜的膜片因為服貼於基板上性質較為剛性,相較中空纖維式的薄膜,需要更多更強力的氣泡、產生更大的沖刷力,才能達到除污避免積垢的掃流效果。

  所以,在同樣的處理水量下,膜件片數更多的板式膜模組需要的掃流風量比中空纖維膜更高,且板式膜通常要消耗更多的電能使用在掃流用的鼓風機上。
 
  早期很多水處理的案子,為了節省板式膜多出的電費,很多廠商會把板式膜模組直接配置在曝氣池當中,讓其曝氣產生的氧氣多少貢獻一些至好氧系統中,好降低產生溶氧需要消耗的鼓風機電能,或者設計雙層的板式膜以減少曝氣量,但是這樣的設計有幾個缺點:
  1. 大大增加膜系統維護保養的難度,拆裝或定期保養都變得更不容易。
  2. 線上化學藥洗或停機化學藥液泡洗的效果不佳,在碩大的生物曝氣槽中很難使薄膜周邊提升藥劑到有效反應濃度或者排空池槽配置稀釋藥液浸泡薄膜進行除垢。
 
 
 
 
比較項目
中空纖維式 優選
(Hollow Fiber)
平板式
(Plate Sheet)
安裝時空間需求
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掃流時曝氣風量
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藥洗時藥液需求
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膜片拆裝人工需求
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破損時出水影響
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藥洗方式
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可用動力反洗
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重力方式灌注
↓↓
零配件 (200m²)
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20 片
200 片

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