简单科普DTRO和STRO膜工艺

DTRO（碟管式反渗透，Disc-Tube Reverse Osmosis）和STRO（管网式反渗透，Spiral-Tube Reverse Osmosis）本质上都属于反渗透技术，但他们在膜结构、工作原理上的不同，导致他们在结构特点、应用领域等方面存在显著的差异。理解这些差异并掌握他们的应用，有助于我们选择合适的工艺，高效和有效地进行膜分离过程，以期达到自己的目的。下面我们分别从膜结构、工作原理、膜特点、应用领域、进出水水质标准及常见工艺包等几个方面进行简单对比或介绍。

下面我们分别从膜结构、工作原理、膜特点、应用领域、进出水水质标准及常见工艺包等几个方面进行简单对比或介绍。

一、DTRO和STRO膜结构对比

DTRO膜结构

DTRO膜是一种复合膜，由三层结构组成：支撑层、致密层和接触层（参见下图缩放小图）。其中，支撑层提供膜的机械稳定性，致密层控制膜的透水性，而接触层则提供膜的抗污染性能。

DTRO膜柱是将反渗透膜片和导流盘叠放在一起，通过中心拉杆和端板进行固定，再置入耐压膜壳中形成的。其主要零部件构成包含：承压螺母、产水接头、进出水接头、上下承压法兰、上下过水法兰、膜壳、中心杆、导流盘、膜包等。

一体化：将承压法兰跟过水法兰合并为一体，兼顾承压与过流的功能。

耐腐蚀：采用双相钢材质，在提升整体耐腐蚀性能的同时，更方便了拆装。

承压强 :一体式产水套作为产水通道部件及承压部件,采用双相钢材质,与一体式过水法兰配套。

DTRO膜组件内部结构图

STRO膜结构

STRO膜同样具有复合结构，是卷式RO膜的一种形式，但是设计的更为复杂。

首先STRO膜和传统卷式RO膜对比，在给水流道和卷制方式方面存在显著的区别如下：

①给水流道对比

传统卷式膜的隔网很容易堵和结垢，导致进水流道收到限制，压差增大。STRO管网式反渗透膜45°菱形双层敞开流道结构，极大的优化了进水流道和膜的有效面积，压力更稳定。

②卷制方式对比

STRO反渗透膜对叶片进行缩短，同时增加叶片数目，缩短了淡水通道长度，减少淡水通道压力损失，膜沿程净推动压力趋于相同，可以尽量保持膜面不同地方水通量大小相等，从而降低浓差极化程度。

其次STRO膜采用了高压的端板与耐高压的中心杆固定在玻璃钢容器中，使STRO最高耐压能达到120bar（不同等级STRO膜耐压程度不同）。

二、DTRO和STRO膜工作原理对比

DTRO膜工作原理

DTRO碟管式反渗透膜元件组件采用反渗透原理，分离、纯化和脱盐液体中的分子。能去除各种有机或无机杂质，包括重金属、氨、各种有机物、无机材料等有害物质。

DTRO碟管式反渗透膜元件组件主要由碟片式膜片(过滤膜片)、导流盘、O形橡胶垫圈、中心拉杆、外壳、两端法兰、各种密封件及连接螺栓等部件组成。把过滤膜片和导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端部法兰进行固定。然后置入耐压外壳中，就形成了碟管式膜组件。膜柱中各个部件有不同的作用。

膜片由两张同心环状反渗透膜组成，膜中间夹着一层丝状支架，这三层换装材料的外环相接，内环开口，为净水出口。

导流盘(替代了卷式膜中的网状支撑层)将膜片夹在中间，但不与膜片直接接触，加宽了流体通道。导流盘表面有一定方式排列的凸点，在高压下使渗滤液形成湍流作用，增加透过速率和自行清洗功能。

O形橡胶垫圈套在中心拉杆上，置于导流盘梁侧的凹槽内，起到支撑膜片、隔离污水和净水的作用。净水在膜片中间沿丝状支架流道中心拉杆外围，通过净水出口排出。

STRO膜工作原理

STRO组件的膜片采用工业抗污染反渗透膜，格网通道采用了区别于一般卷式膜的平行格网结构。STRO组件的格网采用梯形结构，废水/料液在格网形成的通道内流动，如同在管式膜内流动，阻力比菱形网格小很多；同时，内部横向的加强筋可以增加料液流动时的紊流，降低膜的浓度极化作用，使得STRO组件的耐污染能力得到提高。其基本产品结构及结构工作原理如下：

三、DTRO和STRO膜特点及应用领域

DTRO碟管式反渗透膜-特点

①耐“四高":

耐高压：75~160bar

耐高SDI :(SDI污染指数)<15

耐高COD :1000~20000mg/L

耐高TDS :2000~80000mg/L

②强抗污：

凸点式宽流道：导流盘采用独特凸点和湍流优化设计，开放式流道增大表面流速（雷诺系数≥5000,是卷式膜的3-5倍）可避免固体物在表面滞留，具有自清洁功能。有效降低浓差极化。

八角结构膜包:

高压运行过程中，专利八角结构设计致受力点不均匀，在水流冲击作用下会产生高频振动，带动水流形成'S'流向全湍流不断冲刷，避免造成污染和结垢。

③低成本：

采用标准化、模块化配置，轻松组装和拆卸。

清洗便捷，性能参数恢复好。

维护简单，可单独更换和重复利用。

膜组件使用寿命长。

④适应性强:

高压设备,回收率高达90%以上。

稳定产水品,单套处理量达5~100m3/h。

DTRO膜应用领域

DTRO膜是一种专门用来处理高浓度废水的膜组件，其最早应用于垃圾渗滤液的处理。凭借本身对高浊度、高SDI值、高盐度、高COD具有较好的处理效果，而且耐高压、耐污染，即使在水质波动较大、成分较复杂的情况下也能有效稳定地运行的特点，DTRO的应用领域不断扩大，下面简单列举一下除了垃圾渗滤液以外的常见DTRO应用领域：

①污水处理领域

以煤化工废水、矿井废水为代表的脱硫废水，其典型的特征就是高浊度、高盐、高硬度。DTRO碟管式反渗透膜可以将脱硫废水TDS的质量浓度25~40g/L预浓缩到80~100g/L，同时经处理后的废水还可实现废水近零排放。

②给水脱盐领域

区别于废水处理的主要目的为浓缩回用，给水领域的脱盐主要是应对复杂原水条件下的初步脱盐。其常见的脱盐领域有盐碱地苦咸水脱盐、商用或军用海水淡水等领域。

③工业领域废水零排放

以化工园区废水、电镀废水为代表的工业高盐废水，其本质跟①类似，最大的区别就是①领域的DTRO工艺往往在膜工艺的前段，而零排放膜工艺流程中DTRO主要处理的是前段膜工艺的浓水，也就是往往处于膜工艺的末段。

④其他领域

高浓度酸碱或废液回收；生物蛋白、胶原蛋白回收；功能性糖浓缩等。

STRO管网式反渗透膜-特点

①高脱盐率：

标准测试条件下脱盐率达99%,且性能稳定,产品水水质更好,达到更高的用水指标。

②耐污堵:

特殊的流体水力设计,降低浓差极化,改善污堵和结垢趋势。

③特殊流道:

采用45°菱形双层流道设计,清洗效果更好,性能恢复更容易。

④易维护：

采用1-6支可串联组装的模块化设计，清洗与维护简便。

⑤占地小：

膜堆积密度高，设备占地更小，工程造价降低。

⑥低成本：

密封件数量少，维护更容易，使用寿命增长，很大程度上降低更换成本。

STRO膜应用领域

①污水处理领域

在污水处理方面，STRO膜能够有效地去除污水中的有害物质和悬浮物，使水质得到改善。

②食品固液分离领域

在食品行业，STRO膜由于其抗污染性能和可清洗性，使其特别适合处理黏性大、易结垢或悬浮物含量高的液体，如牛奶、果汁等食品工业的液固分离。

③生物医药领域

在生物医药方面，STRO膜用于分离和纯化生物分子、制备药物等。

④其他领域

除了上述领域，STRO膜在循环冷却水、垃圾渗滤液、矿井废水、化工废水、煤化工废水、焦化废水、电镀废水、钢铁废水等方面也有不错的应用。

虽然DTRO和STRO结构大相径庭，功能侧重点也不同，但是基于两者都有不错的耐盐耐COD特性，所以在实际应用中，我们也经常看到两者也会互相补充，发挥各自的优势。例如，在某些情况下，可以先使用DTRO膜进行初步的液体净化，然后使用STRO膜进行精细的液体分离。这样既能充分利用DTRO膜的高通量性能，又能利用STRO膜优秀的抗污染性能，达到更好的分离效果。

四、DTRO和STRO膜进水水质要求对比

DTRO膜的进水水质要求

DTRO膜作为高分子有机材质膜片，为保证膜运行的稳定、高效，对进水水质有一定的要求，具体见下表：