1.3沿高程的污染分布

  在系统的相同流程位置上，各元件的给浓水污染物浓度及元件回收率基本相同。因各膜壳于膜堆中的安装高程不同，各壳中元件承受的“静压”不同，且因给水母管及浓水母管的径流方向不同，各壳中元件承受的“动压”也不同。由于 各壳中元件承受的“总压"不同，其产水通量、污染负荷及污染速率皆不同。

  纵列安装各膜壳的安装高程一般相差300mm即工作压力相差3koa。如忽略系统母管压降的影响，膜壳安装位置越低，元件静压越高，产水通量越大，元件的污染速度越快。

  如果计及系统给水浓水母管压降的影响，则给水及浓水动压沿母管的径流方向逐步下降。给水及浓水母管径流方向均为由下至上时，径流的动压梯度方向与静压梯度方向相同，膜堆内上下位置各膜壳的工作压力的差值增大，各壳中元件污染程度的差异增大。给水及浓水母管径流方向均为由上至下时，径流的动压梯度方向与静压梯度方向相反，膜堆内上下位置各膜壳工作压力的差值减小，各壳中元件污染程度的差异减小；如果动压梯度大于静压梯度，且与静压梯度方向相反，甚至会出现各膜壳工作压力上大下下，污染程度上重下轻的现象。

  此外，系统运行过程中，在各膜壳元件内，一旦因污染速度失衡而导致污染程度失衡，中污染膜壳元件内的流道阻力加大，浓水流量降低，浓差极化加剧，从而会使各膜壳污染程度差异不断扩大，污染程度越大失衡。

1.4元件内的污染分布

  作为卧室柱状膜元件，元件内部沿轴向的污染分布可归于沿系统流程污染分布问题，这里主要讨论元件内部沿高程、沿径向及依朝向的污染分布。

（1）沿高程的膜片污染分布

  膜堆中不同高程位置膜壳及元件具有的不同重力压强，产生了不同的元件通量及不同的元件污染；元件内不同高程位置膜片具有的不同重力压强，也产生了不同的膜片通量及膜片污染。所不同的是，膜堆中元件污染程度还与给浓淡水径流方向相关，而元件中膜片污染程度与这些因素无关。

  膜片上污染的质量与膜片的面积密切相关，为消除膜片面积的影响，衡量膜片上污染物质量采用污染物相对质量指标。如将膜元件径向截面按照夹角分为12等分，每个等分的面积具有相应的平均高程，而采用不同夹角面积中的膜片平均质量可以表征相应高程膜片平均质量。由于12等份夹角面积的高程之间呈正弦函数关系，各等份夹角面积的平均膜片污染物相对质量曲线也呈正弦函数关系，即高程位置较高膜片的污染较轻。

（2）依朝向的膜片污染分布

  元件中相同高程位置上致密层内凹膜片污染物较重，致密层外凸膜片污染较轻，两类膜片的污染物相对质量存在0.17%的差值。产生该现象的影响因素较为复杂。

①两朝向膜片的水通量差异  卷式膜元件的给浓水流道与淡水流道均呈卷式结构，但元件的给浓水从元件给水端沿径向流至浓水端，而元件的产出淡水沿轴向旋转流道进入淡水中心管，元件内的给浓水与淡水两项径流的流向呈十字正交。对于某层给浓水径流而言，径流内侧膜片的淡水进入内侧淡水流道后，在淡水流道中的流程较短；径流外侧膜的淡水进入外侧淡水流道后，在淡水流道中的流程较长。如以中心管内的淡水压强为基点，则流程较长的外侧淡水流道中的产水背压较高，产水通量较低，膜污染程度交轻及污染质量较小；而流程较短的内侧淡水流道中的产水背压较低，产水通量较高，膜污染较重及污染物质较大。

②两朝向膜片的受压变形差异  系统在线运行时给浓水的工作压力使膜片产生变形，即内凹膜片承受拉力而使膜面积增大，而外凸膜片承受压力而使膜面积缩小。系统运行时，设形变后膜面积上的污染速度一致，污染物相对质量无异；但无压监测时，两朝向膜片恢复原有面积，因污染物**质量保持不变，内凹膜片上污染物相对质量增加，而外凸膜片上的污染物相对质量减少。

  此外，如果认为膜片在工作压力作用之下，内凹膜片的厚度变小，外凸膜片的厚度变大。由于通量与膜厚度相关，内凹膜片的相对通量较大，污染速度相对较快，运行积累的污染物质量也就相对较大，外凸膜片的污染物质量也就相对较小。

③两朝向膜片的表面流态差异 若从元件径向截面观察单层给浓水流道，可近似将其视为一个同心环形通道。由于该环形通道的外侧湿周大于内侧，即流道外侧膜表面的阻力大于内侧膜表面的阻力，则外侧膜表面切向流速小于内侧。如设给浓水流道内外侧的膜通量相等即内侧过膜的垂向流速相等，则外侧膜表面的错流比较低，从而造成外侧膜表面的污染重于内侧。

  由于上述三项因素中，后两项的合成作用大于前一项，从而形成了内凹膜片的污染重于凸膜片。

（3）依曲率半径的膜片污染

  在不同朝向膜片的污染质量影响因素中，受力形变与表面流态两因素只影响相向两膜片的污染差异。而产水通量差异不仅影响向膜片的污染差异，也使与中心管距离不同膜片即不同曲率半径膜片产生了不同的污染程度。由于曲率半径较小的相向两膜片的产水背压均小于曲率半径较大的相向两膜片的产水背压，故前者的产水含量、污染速度及污染程度均大于后者。

（4）浓水隔网影响污染分布

  元件的给浓水隔网总成某种网状结构，其形成有效的给浓水流道及紊流流态的同时，也在给浓水流道中形成鳞状分布的涡流区域，进而产生鳞状分布的局部污染区。正是由于鳞状局部污染分布的存在，加快了无机与有机污染物在系统较前流程位置上的沉积。系统浓水沿系统流程被不断浓缩过程中，难溶盐尚未达到饱和时即已析出沉淀的原因，一是浓差极化，二是鳞状污染。前者形成的是渐进的均匀污染，后者形成的是鳞状的非均匀污染。

（5）膜片局部污染失衡加剧

  与沿高程各膜壳中元件污染分布相类似，元件中各位置污染分布失衡后，因径流阻力的失衡，径流流量失衡、浓差极化失衡，从而会使元件中各位置污染分布的差异不断扩大。