1、MBR技术与传统生化处理技术的对比膜生物反应器技术（MBR）传统生化处理技术主要工艺过程生化处理+膜分离生化处理+沉淀污泥浓度6000-15000mg/l 可根据生化处理需要进行调整，确保高浓度、高活性；可有效抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀和生物泡沫。3000-5000mg/l 受沉淀池表面负荷影响，污泥浓度不能过高。经常受到丝状菌繁殖、污泥上浮和生物泡沫的影响。生物种群由于采用膜分离，因此几乎所有微生物都被截留在反应器内，生物种群非常丰富，因此生化处理效率很高。由于采用重力沉淀分离，因此一些弱势微生物或世代周期较长的微生物很难在存留，而这些微生物常常是高效生化处理所必须的。生化处理效果生物相启
2、动快，生物降解彻底，处理效率高，可达95%以上，出水水质好。存在生物流失，处理效率一般在85%左右，要达到更好的效果，必须增加深度处理设施，而深度处理设施失效较快。抗冲击负荷能力由于具有较高的污泥浓度和丰富的生物种群，且活性高，因此抗冲击能力高。抗冲击负荷能力一般，很容易受外界条件变化的影响。占地面积运行费用处理设施紧凑，占地面积小；运行费用低。处理设施多，占地面积大，运行费用较高。自控程度运行管理自动化控制程度高，可最大限度地减少人为因素的影响。由于处理构筑多，实现高度的自动化控制很难，操作效果，受人员素质影响较大。由此可知，膜延长了生物反应器的固体停留时间，降低了污泥产率，提高了容积硝化及
3、有机物的去除能力。1.4 膜组件的特点及污染控制本工程采用的膜是聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，用聚偏氟乙烯（PVDF）材料生产的中空纤维膜具有下列主要特点： 耐污染：以聚偏氟乙烯（PVDF）为材料制成的过滤膜的耐污染性能明显高于其它材料的过滤膜的耐污染性能，使以聚偏氟乙烯（PVDF）为材料制成的过滤膜可以以较大的过滤通量运行，同时产水性能衰减较小，从而延长了运行时间，减少了清洗次数，减少了清洗费用，延长了膜的使用寿命。 易清洗：由于以聚偏氟乙烯（PVDF）为材料制成的过滤膜有良好的耐污染性能，使之清洗变得容易，在通常情况下，可用透过水对其进行反冲洗即可。 化学稳定性好：由于聚偏氟乙烯（PV
4、DF）有着良好的化学稳定性，有耐受较强酸、碱的能力，因此，在必要时可对过滤膜进行大强度的化学清洗。 透水量大：在过滤膜的制造中采用了膜材料的改性技术，使之具有较好的亲水性能，因此，过滤膜具有较大的过滤通量，采用地下水或经处理过的过滤水等清洁水作为原水时，设计透水量可达到5-6m3/m2/d。 使用寿命长：由于采用专有的技术生产的膜机械强度高并且耐化学药品腐蚀。在通常使用中，无需考虑由化学药品腐蚀或生物分解等而产生的膜破裂。 分离效率高：由于膜孔径分布均匀，通常在不添加混凝剂的情况下，不管进水水质如何变动都可以过滤出水浊度小于0.01NTU的高品质水。 适用于高浊度进水：由于选用的此系列膜组件具
5、有独特的除浊构造，采用空气擦洗和反洗同时运行的维护系统，洗净效果高，所以对于高浊度水质的原水不需要前处理，可以直接进行处理。虽然膜生物反应器（MBR）具有一些显著的优势，但如何有效地控制膜污染，维持膜通量成为该技术应用的关键。由于有机物和无机物的污染造成过滤能力降低时，需对膜组件进行化学清洗。化学清洗时，有把膜组件浸泡在MBR池内进行的在线清洗和取下膜组件让其浸泡到放入药剂的清洗池进行离线浸泡清洗两种方法。（1）在线清洗清洗周期：过滤压力超过0-30kPa以上或每2个月左右进行一次。（2）离线清洗即使进行了在线清洗，但是清洗效果不好的情况下需进行离线清洗，或者至少每年进行一次离线清洗。3.2.
6、5膜生物反应器的应用MBR技术在国内外多个工程中都得到成功的应用，经过国内工程的应用和实践， MBR具有以下优势:1） 高品质的出水:MBR对悬浮固体（SS）浓度和浊度有着非常良好的去除效果。由于膜组件的膜孔径非常小（0.011m），可将生物反应器内全部的悬浮物和污泥都截留下来，其固液分离效果要远远好于二沉池，MBR对SS的去除率在99%以上，甚至达到100%；浊度的去除率也在90%以上，出水浊度与自来水相近。由于膜组件的高效截留作用，将全部的活性污泥都截留在反应器内，使得反应器内的污泥浓度可达到较高水平，最高可达4050g/L.这样，就大大降低了生物反应器内的污泥负荷，提高了MBR对有机物的
7、去除效率，对生活污水COD的平均去除率在94%以上，BOD的平均去除率在96%以上。同时，由于膜组件的分离作用，使得生物反应器中的水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）是完全分开的，这样就可以使生长缓慢、世代时间较长的微生物（如硝化细菌）也能在反应器中生存下来，保证了MBR除具有高效降解有机物的作用外，还具有良好的硝化作用。研究表明，MBR在处理生活污水时，对氨氮的去除率平均在98%以上，出水氨氮浓度低于1mg/L.此外，选择合适孔径的膜组件后，MBR对细菌和病毒也有着较好的去除效果，这样就可以省去传统处理工艺中的消毒工艺，大大简化了工艺流程。另外，在DO浓度较低时，在菌胶团内部存在缺
8、氧或厌氧区，为反硝化创造了条件。研究表明，采用A/O复合式MBR工艺，对TP的去除率可达70%以上。2） 节省土地:由于膜生物反应器工艺采用一个处理构筑物替代了传统污水处理工艺的多个构筑物，因此大大减少了对土地的占用；由于膜生物反应器工艺采用膜分离，因此其中的MLSS浓度为传统工艺的3-5倍，可达8000-20000mg/l。因此，在处理相同的污水时，较传统工艺效率更高，构筑物尺寸更小，占地更小。3） 抗冲击负荷能力强:MBR工艺对于污水水质、水量变化较大，有较大的冲击负荷的进水条件有良好的适应能力。由于膜生物反应器中生物相浓度较高，为传统工艺的3-5倍，因此其抗冲击负荷的能力较强。由于采用膜
9、分离，可根据来水水质水量变化情况，人为控制污泥浓度，以保证稳定的出水水质。4）易于扩展处理能力:由于MBR技术具有很强的模块化特征，因此具有放大效应小的特点，扩容十分方便。5） 剩余污泥量少:可有效减少污泥后续处置费用，减少对环境的二次污染。由于泥龄长（30天以上），因此剩余污泥产生量少，且十分稳定。大量的工程实践表明，膜生物反应器工艺排放的剩余污泥量仅为传统污水处理工艺的1/31/2，且60%以上成分为无机质，可直接脱水处理。6） 自动化程度高，控制运行稳定:对于含有工业废水的污水处理系统，其稳定运行十分重要，而提高自动化控制水平，减少人为因素干扰，显得尤为重要。由于膜生物反应器工艺只有一个
10、主处理单元，因此非常易于实现自动化控制。且在使用必要的在线仪表的前提下，辅以必要的软件程序和数据库，便可以实现处理系统的智能化控制。2 中空纤维膜组件特性介绍规格型号BT-20过滤方式外压式中空纤维膜材质PVDF膜特性亲水非对称膜中空纤维内径0.7mm中空纤维外径1.3 mm粘接材料Epoxy resin 环氧树脂接口材料ABS膜面积20 m2（DL1L2）外部尺寸465341500孔径0.03m基本工艺参数过滤通量10-20（L/m2h）最大反洗水量20（L/m2最大跨膜压差80kPa温度范围540C酸碱度范围pH 112气水比12:120:1最大反洗压力50kPa反冲洗时间210mins化
11、学实际清洗时间90mins化学清洗频率3 月2.1膜设备清洗要求MBR清洗设备包含加药泵、CIP泵、放空泵、清洗控制设备（CIP流量变送器、自动阀门等）及配套的管路、阀门等。配有酸、碱、药剂贮罐及加药泵和配药泵。反洗及CIP清洗均为自动控制，当运行周期结束，MBR设备自动转为反洗状态，同时，反洗泵、加药泵等反洗设备启动，对MBR设备进行反洗。反洗运行为各个MBR设备分别轮流进行。反洗周期一般为每天进行一次，反洗210min。反洗泵由变频器供电，通过PID调节使反洗流量恒定，以防过流量反洗对MBR膜造成损害。当有MBR设备要进行恢复性化学清洗时，只需要在自控膜组件的操作面板或PC机的显示器上人工
12、发出指令，化学清洗膜组件将自动配制相应的清洗药剂，当清洗药剂配制完成后，MBR设备将自动转入化学清洗状态，直至化学清洗历时结束，并将化学清洗废液送入中和槽，MBR设备将重新投入正常运行。恢复性化学清洗运行为根据人工指令，对MBR设备按工作组分别进行化学清洗。恢复性化学清洗周期一般为每180天使用一种（或几种）药剂清洗一次，清洗时间一般为25h。PVDF系列膜元件在工程使用中，提供三种清洗方法，分别是水反洗，维护性清洗，化学清洗三种方式。2.2 水反洗简易描述：通过膜组件的设置，定期对膜元件进行水反洗，其作用是减轻膜表面的污泥累计，维持膜通量，在该过程中不添加化学药剂。执行原则：膜组件设定，自动
13、进行。项目单位数值清洗频率天/次清洗时长min210清洗水流量L/m2h1520清洗水压力kpa50清洗水品质不低于膜产水清洗水浊度NTU0.52.3CEB清洗定期进行维护性清洗，通过化学药剂的杀菌、溶解、调节pH等作用，减缓膜表面的生物污染和化学污染，维持膜通量。膜组件设定，自动运行清洗周期37min/次10（缓慢注入药剂并浸泡）0.5使用药剂种类清洗液浓度NaClOmg/L300-500柠檬酸或盐酸500-800注：根据污水的水质情况，调整药剂种类和药液浓度。2.4 恢复性化学清洗定期的对膜元件进行充分的化学清洗，清除中空纤维内外表面的生物污染和化学污染物，维持膜通量。根据工程规模和实际设
14、计情况，采用离线恢复性化学清洗。a）、膜组件运行平稳，定期定时进行b）、（1）跨膜压差上升超过30kpa，（2）经过三次维护性清洗，压力上升周期短于维护性清洗周期，（3）距上次化学清洗超过4个月，以上达到其中一种情况，执行化学清洗。120180小时28清洗水温度2025800100010005000NaOH2000根据原水水质不同，药剂种类和清洗方法有所调整2.5 MBR系统整体检测方法MBR系统中设有膜完整性检测系统，当产水浊度超过指标时，可启动检测程序，停止制水和膜底部曝气，向纤维内侧通入0.010.02 MPa的压缩空气，观测出现气泡的部位，破损定位后，将有破损的膜块移出系统，在清水池中
15、进行详细检验并修补，修补完成后吊回原位，连接后就可正常产水工作。3 MBR运行设置3.1过滤PVDF膜组件对MBR中的污水进行固液分离，能有效的去除水中的悬浮颗粒和有机杂质，生产出无菌水。同时，膜表面能够使细菌在其与活性污泥的界面间停留较长的时间，促进了对有机物的分解。产水方式为间歇产水，连续运行9min，间歇1min，每个膜组配置一台产水泵和电磁流量计，膜组件产水采用恒流量产水，通过电磁流量计输出信号，经过PLC调节产水泵的运行频率来维持膜组件稳定产水。3.2 反洗在反洗过程中，反洗液（一般为膜过滤的透过液）由膜元件的透过液出口进入到外压中空纤维膜的内侧，由内向外反向清洗；同时，对膜元件进行
16、曝气，对中空纤维的外壁进行空气振荡和气泡擦洗。压缩空气在中空纤维外壁间振荡上升，与反洗水共同作用，将膜表面的污染物清洗干净，清洗后的污水从膜元件的外侧进入膜池。3.3 CEB清洗CEB清洗是在反洗液中加入酸（300500ppm）或次氯酸钠（300500ppm）。酸的作用是清洗无机盐的结垢而产生的污染物。次氯酸钠的作用是清洗膜表面的有机污染物和细菌。3.4恢复性化学清洗MBR膜组件的恢复性化学清洗及配药为全自动控制，当自控系统发出化学清洗指令后，化学清洗系统将自动配制相应的清洗药剂，当清洗药剂配制完成后，MBR设备将自动转入化学清洗状态，清洗完成后，重新进入产水模式。3. 5 膜组件在线检测在M
17、BR产水管道上安装有浊度计，并且日常的检测中也可定期测试MBR膜组件出水的浊度值，当出水水质发生明显恶化时，说明有膜元件中有膜丝渗漏，则对MBR膜组件进行在线的膜完整性检测。为了方便检漏的迅速进行，MBR膜过滤膜组件配备了自动完整性检测膜组件，完整的检测修复过程共分为压力降测试、故障膜精确定位、故障膜隔离更换三个过程。压力降测试以压力衰减来检测膜的完整性，该过程中压缩气体被送入膜丝内侧，缓慢将压力升至0.05MPa，静止等待2.5分钟后，测试1分钟内的压力衰减值，当1分钟压力衰减超过0.01Mpa时，说明有断丝情况发生，膜组件将会报警等待处理；同时，在保压测试过程中，停止该组膜池的曝气，如有断
18、丝情况，将会在断丝处观察到有连续气泡产生，便可判定该膜组件有断丝产生，在检测同时精确定位故障膜组件，完成检测后膜组件自动泄压排水，完成检测步骤。操作人员可暂时关闭发生问题的机组，迅速隔离或更换该问题组件，在不影响膜组件运行的情况下，对膜组件进行精确修补。3.6 膜组件的保存未使用的膜组件应置于阴凉处，避免阳光直射，在温度范围：2228，相对湿度范围：4060%环境下保存。严禁排放膜组件内部的保存液。 短期停机的情况下：停机27天以内，需要每天启动CEB清洗一次，以避免微生物在膜丝内侧滋生。长期停机的情况下：需要排空膜池内的混合液，注入膜膜组件产水，再对膜组件进行CEB清洗，在保证膜池不结冰的情
19、况下，进行封存。在封存的过程中，需要每天启动曝气2个小时，并进行CEB一次，以避免膜丝的生物污染。4.主要设备规格4.1 系统控制描述4.1.1 系统描述 根据MBR进水水质要求，本技术规划书最终共选用了BT-20型中空纤维膜组件100帘，分为2个膜架，每个膜架共用膜组件50帘，2个膜架并列运行，可以整体运行，也可以单列运行。在本次项目中，我方选择的膜截留孔径为0.1m的中空纤维超滤膜，具有更好的出水水质，可以保证系统的产水水质，达到排放要求。4.1.2 系统控制描述自动运行时，产水（开9停1循环）水反洗产水化学反洗产水（开9停1循环），按照设定好的程序自动运行，相关的连锁和报警也自动启动。手
20、动模式下，产水、水反洗、化学反洗、曝气、水循环、排泥等均是手动操作，但是一旦产水启动，则是按照开9停1的模式进行。手动模式下相关的连锁和报警也自动启动。（1）产水：产水自动阀门打开，产水泵开启，采用变频器启动，变频器调节泵转速使电磁流量计检测产水流量达到设定值，电磁流量计和变频器联锁。产水按照产水泵开启9min、间歇1min的方式进行循环。 （2）水反洗：产水泵关闭，反洗自动阀门打开，反洗泵开启，反洗持续3min（时间设定可调），水反洗每天进行1次（次数可调），假定设定在上午8:00钟开启反洗，则是8:00产水停止，反洗程序启动。（3）重新进入产水模式：反洗完成后，重新进入产水程序，也就是（1
21、）。（4）化学反洗：化学反洗是在水反洗的基础上增加加药程序，设定3次水反洗进行1次加药，加药3min（时间设定可调）。因此也就是在每3次水反洗的第三次水反洗时开启加药泵。出于安全性考虑，要求盐酸加药和次氯酸钠加药交替进行，因此加酸泵同交加药泵替开启。（5）水循环：循环泵连续开启。（6）排空：需要排空时，手动操作。（7）进水：液位计控制，设定液位范围，控制进水阀门。使膜池内水位保持正常运行液位。（8）曝气：同产水泵相关联，只要处在产水的程序内，曝气连续进行。（9）检漏：手动进行4.2 MBR系统主要设备参数调节池的上清液自流进入MBR池，MBR池分生化区和膜区两个区，生化区池底布置与接触氧化池一
22、致的橡胶可变中微孔膜管式曝气器；膜区设置MBR膜组件系统及配套的出水、反洗、清洗、吹扫、吊装等系统。MBR膜区内的吹扫（曝气）有两个用途，一是用于膜组件周围的气水振荡，保持膜表面清洁，二是为提供生物降解所需要的氧气。生物降解后的水在滤液自吸泵的抽提作用下通过MBR膜组件，滤过液经由MBR集水管汇集送到监测池（或活性炭吸附罐）。通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在曝气池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。MBR膜组件下部设置专用的吹扫系统，吹扫抖动膜元件，以缓解膜元件周边的污泥累积。剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥的浓度及污泥龄。同时为了保证MBR膜组件有良好的水通量，能持续、稳定地出水，设计采用专有的清水反洗、化学反洗及化学清洗程序对膜组件进行定时清洗。MBR池设置放空管，用于调试及检修；设消泡系统，供有泡沫产生时使用。设备清单：MBR膜池中空纤维膜帘100 2 膜架220013201920个3 膜导向架根4 4吊车T=3t台1 5 产水泵Q=21m3/hH=15mP=1.1kw一用一备6 反洗泵7循环回流泵Q=65m3/hH=13mP=4kw8 鼓风机Q=6.82m3/hN=7.5kw
