浸没式MBR中空纤维

2015-08-28 14:45:09

浸没式MBR中空纤维膜组件
一、产品概述
浸没式MBR膜组件采用进口PVDF（聚偏氟乙烯）原材质，PVDF中空纤维膜具有通量高、强度高、耐酸碱、永久亲水、抗污染、易清洗和运行成本低等优点。
二、膜分离原理
MBR膜过滤是一个压力驱动的膜分离过程，利用自吸泵在膜内产生负压，水、小分子、无机盐和金属离子在外力的推动下进入膜内形成清液，而胶体、淤泥、寄生虫、细菌和病毒被截留在膜外，从而达到泥水分离和过滤的效果。

三、应用领域
★电镀、电子行业废水处理；★市政、生活污水处理；
★食品、养殖行业废水处理；★垃圾渗透液处理；
★化工、印染行业废水处理；★高浓度有机废水，高SS的废水处理
四、MBR系统流程简图

五、传统污水处理工艺流程

在传统的污水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持特高浓度，一般在1.5--3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%--40%。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。
六、MBR工艺的优势

MBR工艺通过将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，不仅省去了二沉池的建设，而且大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。
浸没式MBR中空纤维超滤膜

一、工作原理
中空纤维帘式膜（MBR膜）过滤是一个压力驱动的膜分离过程，它能够将颗粒物质从流体及溶解组分中分离出来。对于胶体、淤泥、藻类、细菌和大多数病毒等都有很高的去除率，产水方式为负压抽吸出水。
根据工程设计需要，可将膜组件组装成膜单元，再将膜单元分组浸没到MBR膜分离池中，进行泥水分离。
二、MBR系统的设计

工艺流程图
P1-供水泵； P2-污泥循环泵； P3-产水泵； P4-反洗泵； P5-计量泵； P6-在线清洗泵
        B1-鼓风机；AV1-产水自动阀；AV2-反洗自动阀；AV3-进气自动阀；V1-在线加药手动阀；
        V2-在线清洗进水阀
1.设计运行条件
MBR膜系统的运行条件

项目	运行条件
设计通量	10~20L/m2.h（设计温度25℃，设计压力≦35KPa）
曝气量	曝气池曝气量：能够保持溶解氧为1~2mg/L的风量 MBR膜曝气量：3~6 Nm3/H/膜组件
膜组件抽吸压力	≤35KPa
MLSS（活性污泥浓度）	5000~10000mg/L
BOD-SS 负荷	0.05~0.1（kg-BOD/kg-MLSS/d）因水质而异应参考具体水质的设计规范。
过滤/空曝气时间	8min/2min
在线清洗	在线清洗就是在膜过滤池中直接对MBR膜组件进行药洗。清洗频率为：（1）1~2周（2）过滤压力相对初始值超过+20KPa时有机污染清洗：将500~1000ppm的NaClO(按有效氯计算)30分钟内全部注入膜组件无机污染清洗：将1%的盐酸或柠檬酸10分钟内全部注入膜组件
恢复性清洗	在线清洗不能恢复时，需要将膜组件移到清洗池进行恢复性洗。有机污染清洗：在2000mg/L的NaClO(按有效氯计算)+1%NaOH溶液中浸泡8小时以上无机污染清洗：在1%的盐酸或柠檬酸溶液中浸泡2小时以上

2.主要设备选型
MBR膜系统主要设备选型

项目	选型参数
曝气池容量	曝气池容量=
膜过滤池	外形为膜组件外形尺寸的30%以上
产水泵	确保日最大废水量的1.25倍流量的自吸泵抽吸压力为50KPa以上
反洗泵	为MBR膜系统设计出水流量的1.5~2倍，出口压力为150KPa以上
污泥循环泵	为MBR膜系统设计出水流量的2倍以上，出口压力30KPa以上
产水池	至少满足一次在线清洗使用水量的溶剂
鼓风机	提供曝气池和膜过滤池所需要空气量的1.1倍气量的鼓风机，具有与曝气池和膜过滤池深度相符合的出口压力
在线清洗泵	具有30分钟内将膜组件帘数×40L的水量全部注入膜系统能力的泵
加药泵	能够将在线清洗液调和为浓度500~1000ppm（次氯酸钠）的计量泵
计量箱	能够满足一次在线清洗所需药液量的1.25倍的体积

3.传感器的设计
MBR膜系统传感器设计

名称	用途	备注
压力传感器	膜过滤压力管理用	在压力上限时：报警在超过压力上限时：产水泵停止
液位计	膜过滤池液面管理用	液面水位到HH时：报警液面水位到H时：供水泵停止液面水位到L时：供水泵启动液面水位到LL时：报警产水泵停止污泥循环泵停止
	产水池液面管理用	液面水位到LL时：报警
	计量箱液面管理用	液面水位到LL时：报警计量泵停止

三、MBR膜的运行
1.MBR工艺中采用“连续曝气，间歇抽吸”的运行方式。过滤：8min，空曝气：2min。以过滤8min，空曝气2分钟为一个周期，每隔5~10个周期进行一次清水反洗。每隔7~15天进行一次在线化学清洗，每隔6~12个月进行一次离线化学清洗。
    2.MBR膜的清洗：
（1）空气刷洗：间歇抽水，如抽吸8分钟，空曝2分钟（当停止出水时间在2 分钟以下时，不能有效解除膜组件内的负压，清洗效果差，会加快压差上升）。
（2）物理清洗；工程运用上开始采用每5~10个周期，清水反洗一次，如抽吸8分钟，空曝2分钟为1个周期，则50~60分钟就反洗一次。反洗用水为MBR自产水或自来水，反洗时同时曝气，反洗的持续时间一般为2分钟，为提高抽吸效率，反洗后可以不停留2分钟，直接抽吸。反洗的水量为产水的水量2倍，如果膜的压差上升速度较快，可以缩短反洗周期。
（3）在线化学清洗：间隔一般为7~15天，药液为次氯酸钠或二氧化氯，有效氯浓度≤1000mg/L，药液量：平均膜表面积2L/m²加上配管内部容量。
通过停止自吸泵来停止过滤，并关闭处理水管，放置2 分钟以上；
放置2 分钟后，停止曝气。注入管内进入空气时，设置排气阀等，在管中
进行排气，或者在低流量下运转注入泵的同时，运转自吸泵，并在管中进行排气。
    药液管的排气（管内残留空气时，产生空气堵塞，导致药液不能均匀流入中
空膜丝内。
排气后，启动加药泵开始注入药剂，正常运转清洗泵。在30 分钟内注入全部药液，之后，关闭加药和清洗泵静置90 分钟。药液和膜的总计接触时间为120 分钟。药液的注入以及静置结束后，停止加药和清洗给水泵，并关药液反洗阀。
药液遍及到膜组件整体的同时，确保同膜表面附着物的接触时间足够也很重要。并且，注入药液过程中以及静置过程中，务必停止曝气。继续曝气时，药液扩散、稀释到槽整体，导致膜表面清洗效果差。
静置完毕，打开产水泵将膜内残留的药液排走。在此过程中要确保把膜内所有药液完全排走，防止大量药液渗透到生化池内杀死生活细菌，降低生化池的生化能力。
操作结束后，打开出水管，运转产水泵，再次开始正常运转。
（4）离线化学清洗：
系统外浸渍清洗是将膜组件从膜生物反应池中取出，放入浸渍清洗槽中浸泡
一定的时间，从而使膜表面附着的有机物分解、降低膜间压差的方法。运转时的
压差超过0.02MP的情况下，进行系统外浸渍清洗。
                          标准药液清洗条件

清洗对象	药剂种类	药液浓度
无机物	盐酸	0.3～1％
有机物（藻类、细菌、其他）	次氯酸钠	0.5～1％（体积比）
有机物（蛋白质、细菌残骸、其他）	氢氧化钠	0.2～0.5％
1.表中是标准条件，根据原水水质或附着物的不同而有所变化； 2.除了使用盐酸（盐酸产品浓度30%），还可以使用草酸（0.3%）、柠檬酸（0.05mol/L）等进行清洗； 3.根据市场销售的药剂浓度的不同而有所差异，另外，浓度随季节的转换有所变动。建议使用药物前，采用实验等方法进行确认以后再使用。

在组合使用酸性药剂和碱性药剂时，在完成前一种药剂清洗后必须进行清水冲洗，然后进行下一种药剂清洗。冲洗用水采用膜过滤水，并确认膜组件内部达
到中和状态（pH 值为7）时才可进行下一步清洗或恢复正常使用。
（1）从膜组件上卸下出水管、曝气用空气管等，再将膜组件从曝气槽取出；
（2）用自来水清洗膜组件内部（注意水压不能过高，以免损坏膜丝），并除去
膜内部附着的活性污泥。这时要注意不要让卸下来的出水管上的污泥反流
污染了出水管的内部；
（3）在装满了指定药液的浸渍清洗槽中，让膜组件完全浸没。这样静置6-24
小时。当可以搅拌浸渍清洗槽时，每小时搅拌一分钟，会更有效果。
（4）浸渍时间结束后，从浸渍清洗槽中取出膜组件，用水充分清洗，除去膜组
件上附着的药液。
（5）接上出水管、曝气空气管，将膜组件返回到曝气槽。接下来，在停止过滤
的情况下，仅让曝气运转30 分钟以上；然后以正常运转时二分之一以下的过滤通量，再运转30 分钟以上。进行以上操作后，再次进行正常运转。
● 膜随着使用时间的延长，会产生如下情况：即使进行了药品清洗，压差的恢复率也降低；清洗后运转时，压差的上升加快，药品清洗的频率增加，等等。
● 如果出现了这种状况，就认为到了该更换膜组件的时候了。一般情况下，药液清洗间隔如果在一个月以下，就必须更换了。
● 如附着了大量无机盐的情况下，采用酸清洗来恢复压差。
3.曝气方法
（1）空气量的设定
在膜生物反应池中清洗膜用的空气量和生化所需空气量与膜过滤产水的比为气水比。建议设计气水比为13：1～18：1（体积比）；
如果单纯计算清洗膜所需要的空气量的时候，一般推荐15：1，只要曝气的空气量的压力能够达到液面即可。
（2）防止曝气管堵塞的对策
组件中的曝气管一般要求向下开，孔径为φ3－4mm。
长期使用曝气管时污泥流入管内，干燥后堵住孔眼，妨碍均匀曝气。曝气不均匀时，各处清洗膜的空气量会产生差异。
为了防止污泥堵塞孔眼，要定期湿润曝气管内部，这对防止污泥的干燥很
有效。因此在4～6 小时内，往曝气管内流入一次处理水或者自来水。每次流入水量与曝气管的内部容量相同的水量。
设计管路时，注意防止流入曝气管内的水流入鼓风机侧，鼓风机侧流入水时，会导致鼓风机故障。
四、MBR系统常见故障及排除方法
膜元件的故障一般有：曝气异常、膜间压差上升以及透过水流量减少、透过水质恶化。以下所示为针对各种情况而产生的问题、原因和处理方法。
故障、原因和处理方法

问题	原因	处理方法
曝气空气达不到标准量	鼓风机故障	检查鼓风机
曝气空气达不到标准量	曝气管堵塞	清洗曝气管
膜组件内或膜组件间曝气状态不稳定	该膜组件的曝气管堵塞	清洗该膜组件的曝气管
透过水量减少或膜间压差上升	有膜堵塞	进行药洗
	曝气异常导致对膜面没有良好地冲洗	改善曝气状态
	污泥形状异常导致污泥过滤性能恶化	改善污泥性状调整污泥排放量阻止异常成分的流入（油分等） BOD负荷的调整原水的调整（添加氮、磷等）
透过水的悬浊成分增多	膜元件或软管损坏	封住^*1该膜元件或集水管的导流管
	透过水的配管管线泄漏	调查*²、修复不良部分
	透过侧生长有细菌	对透过水管路进行有效氯浓度为100～200mg/L的次氯酸钠的注入清洗

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