20Th生活污水MBR技術(shù)方案

1、480T/d(20m3/h)生活污水處理膜生物反應(yīng)器(MBR)方 案 書(shū) 方案僅供設(shè)計(jì)院及OEM工程公司參考。1 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)進(jìn)水水源為生活污水，甲方未給出具體進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，按常規(guī)生活污水水質(zhì)設(shè)計(jì)，指標(biāo)如下表。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)序號(hào)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目單 位指 標(biāo)1CODmg/L450.002BOD5mg/L200.003NH3-Nmg/L30.004TNmg/L45.005TPmg/L4.006SSmg/L200.007動(dòng)植物油mg/L80.008礦物油mg/L5.00需方未提供水溫資料，本方案暫按最低水溫為15設(shè)計(jì)。1.2 產(chǎn)水水質(zhì)和水量MBR出水水質(zhì)達(dá)到GB 18918-2002

2、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。主要指標(biāo)如下：參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值MBR出水期望值COD(mg/L)5030BOD(mg/L)105SS(mg/L)101濁度(NTU)0.2NH3-N(mg/L)51TP(mg/L)0.50.5MBR系統(tǒng)出水常規(guī)控制指標(biāo)優(yōu)于：GB/T 18920-2002 城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)GB/T 18921-2002 城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)GB/T 19923-2005 城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)GB 20922-2007 城市污水再生利用 農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)GB/T 25499-2010 城市污水再生利用 綠地灌溉水質(zhì)MBR出水通常不需要其它深

3、度處理設(shè)施（如混凝澄清、介質(zhì)過(guò)濾、活性碳吸附等），就已經(jīng)具有非常廣闊的回用前景。MBR出水SDI15 4，達(dá)到反滲透（RO）進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)，可以很容易地使用反滲透將出水處理成高品質(zhì)的脫鹽水，用于工業(yè)鍋爐給水和工業(yè)循環(huán)水。MBR系統(tǒng)凈產(chǎn)水水量：480m3/d（20 m3/h）。1.3 化學(xué)藥品規(guī)格下列化學(xué)藥品用于MBR的維護(hù)性清洗和恢復(fù)性清洗：藥品名稱：鹽酸燒堿次氯酸鈉有效成分：HClNaOHNaClO包裝：桶裝/散裝桶裝/散裝桶裝/散裝商品濃度：31%30%8%12%投加劑量：0.1%-0.2%0.05-0.1%200-5000ppm用途恢復(fù)性清洗恢復(fù)性清洗維護(hù)性清洗&恢復(fù)性清洗使用頻率數(shù)月一次數(shù)月

4、一次一周一次&數(shù)月一次2 MBR系統(tǒng)簡(jiǎn)介2.1 概述膜生物反應(yīng)器（MBR，Membrane Bioreactor）是一種將膜分離技術(shù)和污水生化處理相結(jié)合的新技術(shù)，也稱為膜分離活性污泥法。傳統(tǒng)的活性污泥法污水處理技術(shù)利用沉淀法進(jìn)行泥水分離，其分離效率低且不徹底，對(duì)活性污泥的性狀依賴性大，一旦發(fā)生污泥膨脹，活性污泥將無(wú)法沉淀分離，造成生化處理效果惡化。MBR技術(shù)采用微濾膜或超濾膜直接過(guò)濾生化反應(yīng)泥水混合液，由于膜的過(guò)濾精度非常高，幾乎能將水中的懸浮物100截留，不論膜前水中懸浮物含量有多高，總能得到懸浮物含量接近于零的高質(zhì)量的過(guò)濾水。另一方面，由于其高效分離作用，污水生化反應(yīng)器中的污泥濃度不再受沉

5、淀池分離效率的限制，可以人為控制達(dá)到很高的濃度，使生化反應(yīng)進(jìn)行得更徹底，從而提高有機(jī)污染物降解效率，提高生化反應(yīng)器出水質(zhì)量。因此，膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝通過(guò)膜分離技術(shù)大大加強(qiáng)了生物反應(yīng)器的功能。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、出水優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、排泥量小、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，是目前最有前途的廢水處理新技術(shù)之一。傳統(tǒng)活性污泥法污水二級(jí)處理工藝流程：厭/缺氧池污水好氧池二沉池出水硝化液回流污泥回流污泥排放曝氣(出水需三級(jí)處理深度處理才可回用)(出水可直接回用，省去所有三級(jí)處理及深度處理設(shè)施)厭/缺氧池污水出水污泥/硝化液回流污泥排放曝氣MBR膜反洗好氧池MB

6、R典型工藝流程：MBR與傳統(tǒng)活性污泥法污水處理技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)：l 高效地進(jìn)行固液分離，其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水水質(zhì)優(yōu)異，出水懸浮物和濁度接近于零，可直接回用，實(shí)現(xiàn)污水的資源化。l 膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離，生化處理過(guò)程更容易控制，效果變得更加穩(wěn)定。l 反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量大大降低。l 由于泥齡可以非常長(zhǎng)，從而大大提高難降解有機(jī)物的降解效率，可以一次性將COD/BOD降到一個(gè)極限的低值。l 污水中的絕大部分細(xì)菌和病毒不能透過(guò)膜，膜過(guò)濾的消毒效果非常好。l

7、 硝化細(xì)菌也不能透過(guò)膜，因此膜過(guò)濾有利于世代時(shí)間長(zhǎng)的硝化細(xì)菌的截留和繁殖，系統(tǒng)氨氮去除率高，通過(guò)運(yùn)行方式的改變亦可有脫氮和除磷功能。l 由于MBR省去了二沉池，并取代了全部三級(jí)處理和混凝沉淀過(guò)濾等深度處理的工藝設(shè)施，因此可大幅減少占地面積，節(jié)省土建和設(shè)備投資。l 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，操作管理方便。MBR與傳統(tǒng)三級(jí)處理出水水質(zhì)比較參數(shù)傳統(tǒng)三級(jí)處理出水典型MBR出水SS(mg/L)10150（重量法檢出限以下）濁度(NTU)5100.2COD(mg/L)406030BOD(mg/L)10155TP(mg/L)0.81.00.5正是由于其特出的優(yōu)點(diǎn)，MBR技術(shù)在全球得到迅速推廣應(yīng)用。無(wú)論是分散的小型

8、居民生活區(qū)、風(fēng)景區(qū)及廠礦等生活污水的處理，還是大型城市污水處理廠或者各種工業(yè)廢水的深度處理與回用，MBR技術(shù)都已經(jīng)有了大量的成功應(yīng)用案例。2.2 MBR的應(yīng)用領(lǐng)域：MBR可用于任何可生化處理的污水，甚至MBR的應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到高濃度有機(jī)廢水厭氧生物處理領(lǐng)域。目前MBR的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：l 各類生活污水和工業(yè)廢水一級(jí)達(dá)標(biāo)排放處理l 用作反滲透（RO）前處理l 各類污廢水的中水回用3 膜技術(shù)3.1 概述MBR膜以其優(yōu)異的性能、簡(jiǎn)便可靠的運(yùn)行方式已經(jīng)在中國(guó)用戶中形成良好的口碑，與來(lái)自北美、歐洲、日本、中國(guó)國(guó)內(nèi)等MBR產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，以其優(yōu)異的性價(jià)比占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。膜技術(shù)源自歐洲，但建造在中國(guó)的工

9、廠為中國(guó)的廣大用戶提供了極其便利的備件支持，使廣大用戶無(wú)需膜元件的備用庫(kù)存，便可通過(guò)快捷的服務(wù)通道，隨時(shí)得到所需的備件，不但節(jié)省了備件國(guó)外采購(gòu)和日常維護(hù)的大量費(fèi)用，而且節(jié)省了國(guó)外采購(gòu)的所需時(shí)間，為生產(chǎn)提供了有力保障。3.2 膜材料與制膜工藝除了少數(shù)用于特殊分離行業(yè)的膜采用陶瓷或其它無(wú)機(jī)材料，水處理用膜基本都是有機(jī)高分子材料。可以用來(lái)制造MBR膜的有機(jī)高分子材料有很多，包括：聚偏氟乙烯（PVDF）、聚砜（PS）、聚醚砜（PES）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚氯乙烯（PVC）等，而PVDF是公認(rèn)的目前所有制膜材料中性能最優(yōu)異，也是應(yīng)用最成功的一種。PVDF屬于有機(jī)氟材

10、料的一種，它具有氟材料的共同特點(diǎn)：極強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性。化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)意味著耐腐蝕性強(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)，因此，PVDF制成的濾膜可以應(yīng)用在廣闊范圍的水質(zhì)中，并且具有很長(zhǎng)的使用壽命。然而，同樣是PVDF材料，不同的工藝所制出的濾膜其性能也有很大區(qū)別，主要表現(xiàn)在膜機(jī)械強(qiáng)度、膜表面抗污染性能、膜孔隙率及孔徑分布等方面。傳統(tǒng)的PVDF制膜工藝稱為NIPS（濕成相法），NIPS法制成的膜雖然化學(xué)穩(wěn)定性同樣優(yōu)異，并且過(guò)濾精度較高（一般為0.03m），但機(jī)械強(qiáng)度較低，比較適合在應(yīng)用環(huán)境較穩(wěn)定的凈水領(lǐng)域，在持續(xù)曝氣的污水中應(yīng)用容易斷絲，影響使用壽命。最新的PVDF制膜工藝為TIPS（熱致相法），TIPS膜過(guò)濾精度略低（

11、一般為0.1m），但機(jī)械強(qiáng)度很高，適合于持續(xù)曝氣的污水處理，即MBR應(yīng)用。MBR膜為采用最新的TIPS制膜工藝的PVDF微濾膜，特別適合在持續(xù)曝氣和高懸浮物含量的污水中應(yīng)用，與其它同類產(chǎn)品相比，具有高強(qiáng)度、高韌性、抗污染性好、孔隙率高、孔徑分布窄等特點(diǎn)。在很高的過(guò)濾精度下，仍然能夠保持很高的水通量。3.3 MBR膜特性參數(shù)MBR膜為浸沒(méi)式中空纖維微濾膜，過(guò)濾方式為外壓式（水流方向?yàn)橛赡そz外部流向膜絲內(nèi)部），系統(tǒng)采用抽吸泵將產(chǎn)水從膜絲內(nèi)側(cè)抽出。MBR膜的特點(diǎn)參數(shù)如下表。MBR膜特性參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目參數(shù)1膜材料PVDF2集水管材料ABS3粘結(jié)材料環(huán)氧樹(shù)脂/聚氨酯4膜形式中空纖維5膜表面特性親水性6膜絲

12、尺寸（內(nèi)徑/外徑，mm）1.0/2.07膜公稱孔徑（m）0.18純水通量（L/m2.h.Bar）2520009膜絲最大耐壓能力（Kpa）30010連續(xù)進(jìn)水最大余氯濃度（ppm）20011短時(shí)清洗最大耐氯濃度（ppm）500012連續(xù)進(jìn)水耐受pH范圍21113短時(shí)清洗耐受pH范圍11214耐溫()453.4 BenerionMBR膜組件規(guī)格MBR膜組件規(guī)格組件型號(hào)BSM1012BSM1520BSM2025膜面積 m2122025外形尺寸 mm1010(L) 6201615(L) 6202028(L) 620設(shè)計(jì)產(chǎn)水量(25)t/d2.97.24.812615MBR膜組件外形尺寸見(jiàn)下圖，其中尺寸L

13、見(jiàn)MBR膜組件規(guī)格。MBR膜外形尺寸3.5 標(biāo)準(zhǔn)使用條件MBR膜標(biāo)準(zhǔn)使用條件過(guò)程項(xiàng)目參數(shù)和描述過(guò)濾進(jìn)水溫度540（最佳溫度范圍為1535，保證生物活性）進(jìn)水pH值210（標(biāo)準(zhǔn)為69，保證生物活性）產(chǎn)水通量1025L/m2.h操作壓力040KPa（最高不超過(guò)60KPa，通常為負(fù)壓）過(guò)濾周期過(guò)程8min，停止2min或過(guò)濾12min，停止3min曝氣量每片膜48Nm3/h（標(biāo)準(zhǔn)為5 Nm3/h）MLSS300015000mg/L（通常為50008000mg/L）污泥負(fù)荷0.050.15KgBOD/KgMLSS.d（標(biāo)準(zhǔn)為0.070.1）水反洗頻率通常不需要反洗，也可設(shè)計(jì)為隔16個(gè)過(guò)濾周期反洗一次，

14、根據(jù)水質(zhì)或試驗(yàn)定時(shí)間每次0.52min（標(biāo)準(zhǔn)為1min）通量3080L/m2.h（標(biāo)準(zhǔn)為50 L/m2.h）反洗壓力1Bar（標(biāo)準(zhǔn)為0.5Bar）維護(hù)性清洗清洗頻率壓差比初始值上升15KPa，或至少1周進(jìn)行一次清洗時(shí)間持續(xù)30min 連續(xù)緩慢加入藥液后浸泡90min后，曝氣2min清洗藥劑0.10.3%NaClO(有效氯)(視水質(zhì)及污染情況，實(shí)際操作中可適當(dāng)增減)清洗流量按每m2膜藥液總用量24L清洗溫度常溫恢復(fù)性清洗清洗頻率當(dāng)維護(hù)性清洗不能完全清除污染時(shí)或至少每年進(jìn)行一次清洗時(shí)間412h，污染嚴(yán)重可適當(dāng)延長(zhǎng)，通常堿洗需要較長(zhǎng)時(shí)間清洗藥劑堿洗：0.2%NaOH0.30.5%NaClO(有效氯)

15、（pH12）酸洗：0.20.4%HCl或12檸檬酸或12%草酸(視水質(zhì)及污染情況，實(shí)際操作中可適當(dāng)增減)清洗液用量清洗池內(nèi)完全浸沒(méi)膜組件清洗液溫度1040（推薦清洗液溫度為35）4 技術(shù)方案4.1 工藝流程工藝流程如下：污水格柵調(diào)節(jié)池提升泵A級(jí)生化池O級(jí)生化池提升泵膜池抽吸泵產(chǎn)水池更詳細(xì)的流程詳見(jiàn)附后工藝流程圖4.2 膜組件的選型及膜池布置本系統(tǒng)選用BSM1520型MBR膜，每片膜面積20m2，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量0.3m3/h（7.2m3/d）。為留有充足的安全裕量，本系統(tǒng)選用較低的膜通量，取平均通量為15LMH，瞬時(shí)運(yùn)行通量為18.75LMH。本項(xiàng)目共需68片MBR膜組件，每34片膜組成一個(gè)膜箱，共

16、2個(gè)膜箱。一個(gè)膜箱產(chǎn)水量為10m3/h（240m3/d），每個(gè)膜箱置于一格膜池內(nèi)，共設(shè)2格膜池，總產(chǎn)水量480m3/d。4.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)1） 系統(tǒng)組成一個(gè)完整的MBR系統(tǒng)由生物處理單元和膜分離單元兩部分組成，而膜分離單元又由以下幾個(gè)部分組成：1) MBR膜組件；2) 過(guò)濾水泵；3) 曝氣系統(tǒng)，用于向膜組件曝氣；4) 反洗系統(tǒng)，包括反洗泵和反洗水箱；5) 加藥系統(tǒng)，用于反洗和清洗加藥；6) 清洗系統(tǒng)，用于離線清洗。2） 進(jìn)水預(yù)處理污水中的大顆粒物和毛發(fā)等纖維狀物質(zhì)會(huì)對(duì)中空纖維MBR膜組件造成不利影響，因此在進(jìn)入MBR膜池前全部的污水需經(jīng)過(guò)精細(xì)格柵過(guò)濾，過(guò)濾精度為：柵條格柵1mm，編織網(wǎng)或沖孔板格

17、柵2mm。3） 產(chǎn)水設(shè)計(jì)MBR系統(tǒng)應(yīng)采用恒流量運(yùn)行。通過(guò)流量變送器控制過(guò)濾水泵變頻器實(shí)現(xiàn)恒流量運(yùn)行。在恒流量運(yùn)行模式下，進(jìn)水量的波動(dòng)會(huì)引起膜池液位的波動(dòng)，當(dāng)液位過(guò)高時(shí)，停止進(jìn)水或溢流至進(jìn)水調(diào)節(jié)池，當(dāng)液位過(guò)低時(shí)，停止過(guò)濾一段時(shí)間，待液位恢復(fù)時(shí)重啟過(guò)濾過(guò)程。MBR必須采用間歇產(chǎn)水方式，即運(yùn)行8min，停抽并空曝氣2min，污泥性狀較好，膜壓差上升時(shí)較慢也可以運(yùn)行12min，停抽并空曝氣3min，以減少過(guò)濾水泵的啟停次數(shù)。停止過(guò)濾并空曝氣可以抖動(dòng)脫除過(guò)濾時(shí)由于壓差附著于膜表面的污染物，將膜污染控制在初期階段。4） 過(guò)濾水泵在小型系統(tǒng)中過(guò)濾水泵可選用自吸泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣，以簡(jiǎn)化系統(tǒng)控制。大中型系統(tǒng)中為提

18、高水泵效率，降低能耗，可選用必需氣蝕余量較低的普通離心泵，但需在離心泵前增加真空形成裝置，可采用具有自動(dòng)排氣功能的真空引水罐或?qū)Ｓ谜婵瘴b置。過(guò)濾時(shí)抽吸壓力（負(fù)壓）一般為540kPa，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，抽吸壓力會(huì)慢慢提高，最高抽吸壓力不要超過(guò)60kPa，否則會(huì)加劇膜的污染或引起抽吸泵的氣蝕。膜組件在首次使用時(shí)，應(yīng)控制產(chǎn)水量在設(shè)計(jì)產(chǎn)水量的4060%左右，24hr 后，再提高至設(shè)計(jì)產(chǎn)水量運(yùn)行。過(guò)濾水泵通常應(yīng)為變頻控制，與流量計(jì)連鎖實(shí)現(xiàn)恒流量運(yùn)行。過(guò)濾水泵在啟停過(guò)程中應(yīng)緩開(kāi)緩?fù)！?） 曝氣膜池內(nèi)采用中粗氣泡曝氣，以形成大的擾動(dòng)，有助于清潔膜表面，減緩污染物的堆積速度，提高膜通量，延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間。通常采

19、用開(kāi)孔直徑為35mm的穿孔管，也可采用射流曝氣與穿孔曝氣或微孔曝氣與穿孔曝氣相結(jié)合的方式。由于擾動(dòng)性不夠，通常不單獨(dú)使用微孔曝氣。一般情況下在使用穿孔曝氣時(shí)，每片膜48Nm3/h的曝氣量即可有效地清潔膜表面和提供足夠的溶解氧。若經(jīng)計(jì)算生化處理所需的曝氣量大于清潔膜表面所需的曝氣量，可以在生化處理單元的其它位置曝氣，或增加微孔曝氣。若生化處理所需的曝氣量小于清潔膜表面所需的曝氣量，可以采取不連續(xù)曝氣的方式，例如曝氣30s，停止30s，但為了防止停曝時(shí)污泥流入堵塞曝氣孔，必須采取防止混合液流入的措施或停曝過(guò)程中仍保持一小股氣流。不連續(xù)曝氣可以有效地降低能耗。在采用穿孔管曝氣時(shí)，必須采取有效的措施防

20、止穿孔管被污泥堵塞，并應(yīng)定期通入清水沖洗曝氣管。6） 活性污泥條件膜池混合液污泥濃度MLSS的可取值范圍為300015000mg/L，不同類型的污水具有不同的最佳MLSS范圍，在實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。對(duì)于普通生活污水，建議取值范圍為50008000mg/L。當(dāng)MLSS高于15000mg/L時(shí)，混合液的粘度會(huì)增大，膜污染加重，并且不利于供氧傳質(zhì)，曝氣系統(tǒng)的能耗加大。實(shí)際運(yùn)行中，混合液的粘度不能高于100cp。當(dāng)采用分置式布置，即單設(shè)膜池時(shí)，應(yīng)設(shè)置回流泵將活性污泥混合液從膜池回流至生化處理前端，否則膜池內(nèi)的污泥濃度將會(huì)異常升高，直到膜系統(tǒng)不能正常運(yùn)行！混合液回流量通常是進(jìn)水流量的2倍4倍。7）

21、 維護(hù)性清洗壓差比初始值上升15KPa，或至少1周進(jìn)行一次維護(hù)性清洗。維護(hù)性清洗為定期向反洗水中加入化學(xué)藥劑，并浸泡一段時(shí)間。化學(xué)藥劑采用NaClO，投加劑量為1000-3000mg/L。每m2膜面積藥液用量為24L左右，30min連續(xù)從膜產(chǎn)水側(cè)通入，藥劑通入時(shí)應(yīng)停止曝氣，以在膜絲周圍形成高濃度區(qū)。藥劑投加結(jié)束后浸泡90min。浸泡結(jié)束后可以直接投入運(yùn)行。8） 恢復(fù)性清洗當(dāng)維護(hù)性清洗不能完全清除污染時(shí)，或至少1年進(jìn)行一次恢復(fù)性清洗?；謴?fù)性清洗應(yīng)將水溫提高至3035，以提高清洗效果?；謴?fù)性清洗時(shí)將藥劑直接加入膜池，也可以通過(guò)反洗泵從產(chǎn)水側(cè)通入?；謴?fù)性清洗藥劑及操作步驟參見(jiàn)膜技術(shù)手冊(cè)。9） 系統(tǒng)儀表的設(shè)置(1)流量表每臺(tái)過(guò)濾水泵設(shè)流量變送器。反洗水泵設(shè)流量表。曝氣風(fēng)機(jī)設(shè)流量表。(2)壓力表MBR膜出水母管設(shè)壓力變送器（絕壓）、真空壓力表（-0.10.06MPa）。每臺(tái)水泵、風(fēng)機(jī)出口裝設(shè)壓力表。(3