20Th生活污水MBR技术方案.docx
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20Th生活污水MBR技术方案
480T/d（20m3/h）生活污水处理
膜生物反应器（MBR）
方案书
方案仅供设计院及OEM工程公司参考。
1设计基础资料
1.1设计进水水质
设计进水水源为生活污水，甲方未给出具体进水水质指标，按常规生活污水水质设计，指标如下表。
设计进水水质
序号
监测项目
单位
指标
1
COD
mg/L
≤450.00
2
BOD5
mg/L
≤200.00
3
NH3-N
mg/L
≤30.00
4
TN
mg/L
≤45.00
5
TP
mg/L
≤4.00
6
SS
mg/L
≤200.00
7
动植物油
mg/L
≤80.00
8
矿物油
mg/L
≤5.00
需方未提供水温资料，本方案暂按最低水温为15℃设计。
1.2产水水质和水量
MBR出水水质达到《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
主要指标如下：
参数
标准值
MBR出水期望值
COD（mg/L）
50
<30
BOD（mg/L）
10
<5
SS（mg/L）
10
<1
浊度（NTU）
——
<0.2
NH3-N（mg/L）
5
<1
TP（mg/L）
0.5
0.5
MBR系统出水常规控制指标优于：
GB/T18920-2002城市污水再生利用城市杂用水水质
GB/T18921-2002城市污水再生利用景观环境用水水质
GB/T19923-2005城市污水再生利用工业用水水质
GB20922-2007城市污水再生利用农田灌溉用水水质
GB/T25499-2010城市污水再生利用绿地灌溉水质
MBR出水通常不需要其它深度处理设施（如混凝澄清、介质过滤、活性碳吸附等），就已经具有非常广阔的回用前景。
MBR出水SDI15≤4，达到反渗透（RO）进水标准，可以很容易地使用反渗透将出水处理成高品质的脱盐水，用于工业锅炉给水和工业循环水。
MBR系统净产水水量：
480m3/d（20m3/h）。
1.3化学药品规格
下列化学药品用于MBR的维护性清洗和恢复性清洗：
药品名称：
盐酸
烧碱
次氯酸钠
有效成分：
HCl
NaOH
NaClO
包装：
桶装/散装
桶装/散装
桶装/散装
商品浓度：
31%
30%
8%－12%
投加剂量：
0.1%-0.2%
0.05-0.1%
200-5000ppm
用途
恢复性清洗
恢复性清洗
维护性清洗&恢复性清洗
使用频率
数月一次
数月一次
一周一次&数月一次
2MBR系统简介
2.1概述
膜生物反应器（MBR，MembraneBioreactor）是一种将膜分离技术和污水生化处理相结合的新技术，也称为膜分离活性污泥法。
传统的活性污泥法污水处理技术利用沉淀法进行泥水分离，其分离效率低且不彻底，对活性污泥的性状依赖性大，一旦发生污泥膨胀，活性污泥将无法沉淀分离，造成生化处理效果恶化。
MBR技术采用微滤膜或超滤膜直接过滤生化反应泥水混合液，由于膜的过滤精度非常高，几乎能将水中的悬浮物100％截留，不论膜前水中悬浮物含量有多高，总能得到悬浮物含量接近于零的高质量的过滤水。
另一方面，由于其高效分离作用，污水生化反应器中的污泥浓度不再受沉淀池分离效率的限制，可以人为控制达到很高的浓度，使生化反应进行得更彻底，从而提高有机污染物降解效率，提高生化反应器出水质量。
因此，膜生物反应器（MBR）工艺通过膜分离技术大大加强了生物反应器的功能。
与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、出水优质稳定、抗负荷冲击能力强、占地面积小、排泥量小、易实现自动控制等优点，是目前最有前途的废水处理新技术之一。
传统活性污泥法污水二级处理工艺流程：
MBR典型工艺流程：
MBR与传统活性污泥法污水处理技术相比，具有以下的优点：
●高效地进行固液分离，其分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质优异，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现污水的资源化。
●膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，生化处理过程更容易控制，效果变得更加稳定。
●反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，剩余污泥产量大大降低。
●由于泥龄可以非常长，从而大大提高难降解有机物的降解效率，可以一次性将COD/BOD降到一个极限的低值。
●污水中的绝大部分细菌和病毒不能透过膜，膜过滤的消毒效果非常好。
●硝化细菌也不能透过膜，因此膜过滤有利于世代时间长的硝化细菌的截留和繁殖，系统氨氮去除率高，通过运行方式的改变亦可有脱氮和除磷功能。
●由于MBR省去了二沉池，并取代了全部三级处理和混凝沉淀过滤等深度处理的工艺设施，因此可大幅减少占地面积，节省土建和设备投资。
●系统实现全自动控制，操作管理方便。
MBR与传统三级处理出水水质比较
SS（mg/L）
10～15
0（重量法检出限以下）
浊度（NTU）
5～10
<0.2
COD（mg/L）
40～60
<30
BOD（mg/L）
10～15
<5
TP（mg/L）
0.8～1.0
<0.5
正是由于其特出的优点，MBR技术在全球得到迅速推广应用。
无论是分散的小型居民生活区、风景区及厂矿等生活污水的处理，还是大型城市污水处理厂或者各种工业废水的深度处理与回用，MBR技术都已经有了大量的成功应用案例。
2.2MBR的应用领域：
MBR可用于任何可生化处理的污水，甚至MBR的应用范围已扩展到高浓度有机废水厌氧生物处理领域。
目前MBR的主要应用领域包括：
●各类生活污水和工业废水一级达标排放处理
●用作反渗透（RO）前处理
●各类污废水的中水回用
3膜技术
3.1概述
MBR膜以其优异的性能、简便可靠的运行方式已经在中国用户中形成良好的口碑，与来自北美、欧洲、日本、中国国内等MBR产品的市场竞争中，以其优异的性价比占有绝对的优势。
膜技术源自欧洲，但建造在中国的工厂为中国的广大用户提供了极其便利的备件支持，使广大用户无需膜元件的备用库存，便可通过快捷的服务通道，随时得到所需的备件，不但节省了备件国外采购和日常维护的大量费用，而且节省了国外采购的所需时间，为生产提供了有力保障。
3.2膜材料与制膜工艺
除了少数用于特殊分离行业的膜采用陶瓷或其它无机材料，水处理用膜基本都是有机高分子材料。
可以用来制造MBR膜的有机高分子材料有很多，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是公认的目前所有制膜材料中性能最优异，也是应用最成功的一种。
PVDF属于有机氟材料的一种，它具有氟材料的共同特点：
极强的化学稳定性。
化学稳定性强意味着耐腐蚀性强和使用寿命长，因此，PVDF制成的滤膜可以应用在广阔范围的水质中，并且具有很长的使用寿命。
然而，同样是PVDF材料，不同的工艺所制出的滤膜其性能也有很大区别，主要表现在膜机械强度、膜表面抗污染性能、膜孔隙率及孔径分布等方面。
传统的PVDF制膜工艺称为NIPS（湿成相法），NIPS法制成的膜虽然化学稳定性同样优异，并且过滤精度较高（一般为0.03μm），但机械强度较低，比较适合在应用环境较稳定的净水领域，在持续曝气的污水中应用容易断丝，影响使用寿命。
最新的PVDF制膜工艺为TIPS（热致相法），TIPS膜过滤精度略低（一般为0.1μm），但机械强度很高，适合于持续曝气的污水处理，即MBR应用。
MBR膜为采用最新的TIPS制膜工艺的PVDF微滤膜，特别适合在持续曝气和高悬浮物含量的污水中应用，与其它同类产品相比，具有高强度、高韧性、抗污染性好、孔隙率高、孔径分布窄等特点。
在很高的过滤精度下，仍然能够保持很高的水通量。
3.3MBR膜特性参数
MBR膜为浸没式中空纤维微滤膜，过滤方式为外压式（水流方向为由膜丝外部流向膜丝内部），系统采用抽吸泵将产水从膜丝内侧抽出。
MBR膜的特点参数如下表。
MBR膜特性参数
1
膜材料
PVDF
2
集水管材料
ABS
3
粘结材料
环氧树脂/聚氨酯
4
膜形式
中空纤维
5
膜表面特性
亲水性
6
膜丝尺寸（内径/外径，mm）
1.0/2.0
7
膜公称孔径（μm）
0.1
8
纯水通量（L/m2.h.Bar）25℃
≥2000
9
膜丝最大耐压能力（Kpa）
300
10
连续进水最大余氯浓度（ppm）
200
11
短时清洗最大耐氯浓度（ppm）
5000
12
连续进水耐受pH范围
2～11
13
短时清洗耐受pH范围
1～12
14
耐温（℃）
<45
3.4Benerion®MBR膜组件规格
MBR膜组件规格
膜面积m2
12
20
25
外形尺寸mm
1010（L）×620
1615（L）×620
2028（L）×620
设计产水量（25℃）t/d
2.9～7.2
4.8～12
6～15
MBR膜组件外形尺寸见下图，其中尺寸L见MBR膜组件规格。
3.5标准使用条件
MBR膜标准使用条件
过滤
5～40℃（最佳温度范围为15～35℃，保证生物活性）
2～10（标准为6～9，保证生物活性）
10～25L/m2.h
0～40KPa（最高不超过60KPa，通常为负压）
过程8min，停止2min或过滤12min，停止3min
每片膜4～8Nm3/h（标准为5Nm3/h）
3000～15000mg/L（通常为5000～8000mg/L）
0.05～0.15KgBOD/KgMLSS.d（标准为0.07～0.1）
水反洗
通常不需要反洗，也可设计为隔1～6个过滤周期反洗一次，根据水质或试验定
每次0.5～2min（标准为1min）
30～80L/m2.h（标准为50L/m2.h）
<1Bar（标准为0.5Bar）
维护性清洗
压差比初始值上升15KPa，或至少1周进行一次
持续30min连续缓慢加入药液后浸泡90min后，曝气2min
0.1～0.3%NaClO（有效氯）
（视水质及污染情况，实际操作中可适当增减）
按每m2膜药液总用量2～4L
常温
恢复性清洗
当维护性清洗不能完全清除污染时
或至少每年进行一次
4～12h，污染严重可适当延长，通常碱洗需要较长时间
碱洗：
0.2%NaOH＋0.3～0.5%NaClO（有效氯）（pH <12）
酸洗：
0.2～0.4%HCl或1～2％柠檬酸或1～2%草酸
（视水质及污染情况，实际操作中可适当增减）
清洗池内完全浸没膜组件
10～40℃（推荐清洗液温度为35℃）
4技术方案
4.1工艺流程
工艺流程如下：
污水→格栅→调节池→提升泵→A级生化池→O级生化池→提升泵→膜池→抽吸泵→产水池
更详细的流程详见附后《工艺流程图》
4.2膜组件的选型及膜池布置
本系统选用BSM1520型MBR膜，每片膜面积20m2，设计产水量0.3m3/h（7.2m3/d）。
为留有充足的安全裕量，本系统选用较低的膜通量，取平均通量为15LMH，瞬时运行通量为18.75LMH。
本项目共需68片MBR膜组件，每34片膜组成一个膜箱，共2个膜箱。
一个膜箱产水量为10m3/h（240m3/d），每个膜箱置于一格膜池内，共设2格膜池，总产水量480m3/d。
4.3系统设计
1）系统组成
一个完整的MBR系统由生物处理单元和膜分离单元两部分组成，而膜分离单元又由以下几个部分组成：
1）MBR膜组件；
2）过滤水泵；
3）曝气系统，用于向膜组件曝气；
4）反洗系统，包括反洗泵和反洗水箱；
5）加药系统，用于反洗和清洗加药；
6）清洗系统，用于离线清洗。
2）进水预处理
污水中的大颗粒物和毛发等纤维状物质会对中空纤维MBR膜组件造成不利影响，因此在进入MBR膜池前全部的污水需经过精细格栅过滤，过滤精度为：
栅条格栅<1mm，编织网或冲孔板格栅<2mm。
3）产水设计
MBR系统应采用恒流量运行。
通过流量变送器控制过滤水泵变频器实现恒流量运行。
在恒流量运行模式下，进水量的波动会引起膜池液位的波动，当液位过高时，停止进水或溢流至进水调节池，当液位过低时，停止过滤一段时间，待液位恢复时重启过滤过程。
MBR必须采用间歇产水方式，即运行8min，停抽并空曝气2min，污泥性状较好，膜压差上升时较慢也可以运行12min，停抽并空曝气3min，以减少过滤水泵的启停次数。
停止过滤并空曝气可以抖动脱除过滤时由于压差附着于膜表面的污染物，将膜污染控制在初期阶段。
4）过滤水泵
在小型系统中过滤水泵可选用自吸泵实现自动排气，以简化系统控制。
大中型系统中为提高水泵效率，降低能耗，可选用必需气蚀余量较低的普通离心泵，但需在离心泵前增加真空形成装置，可采用具有自动排气功能的真空引水罐或专用真空吸水装置。
过滤时抽吸压力（负压）一般为5～40kPa，随着系统的运行，抽吸压力会慢慢提高，最高抽吸压力不要超过60kPa，否则会加剧膜的污染或引起抽吸泵的气蚀。
膜组件在首次使用时，应控制产水量在设计产水量的40～60%左右，24hr后，再提高至设计产水量运行。
过滤水泵通常应为变频控制，与流量计连锁实现恒流量运行。
过滤水泵在启停过程中应缓开缓停。
5）曝气
膜池内采用中粗气泡曝气，以形成大的扰动，有助于清洁膜表面，减缓污染物的堆积速度，提高膜通量，延长过滤时间。
通常采用开孔直径为3～5mm的穿孔管，也可采用射流曝气与穿孔曝气或微孔曝气与穿孔曝气相结合的方式。
由于扰动性不够，通常不单独使用微孔曝气。
一般情况下在使用穿孔曝气时，每片膜4～8Nm3/h的曝气量即可有效地清洁膜表面和提供足够的溶解氧。
若经计算生化处理所需的曝气量大于清洁膜表面所需的曝气量，可以在生化处理单元的其它位置曝气，或增加微孔曝气。
若生化处理所需的曝气量小于清洁膜表面所需的曝气量，可以采取不连续曝气的方式，例如曝气30s，停止30s，但为了防止停曝时污泥流入堵塞曝气孔，必须采取防止混合液流入的措施或停曝过程中仍保持一小股气流。
不连续曝气可以有效地降低能耗。
在采用穿孔管曝气时，必须采取有效的措施防止穿孔管被污泥堵塞，并应定期通入清水冲洗曝气管。
6）活性污泥条件
膜池混合液污泥浓度MLSS的可取值范围为3000～15000mg/L，不同类型的污水具有不同的最佳MLSS范围，在实际运行中应进行调整优化。
对于普通生活污水，建议取值范围为5000～8000mg/L。
当MLSS高于15000mg/L时，混合液的粘度会增大，膜污染加重，并且不利于供氧传质，曝气系统的能耗加大。
实际运行中，混合液的粘度不能高于100cp。
当采用分置式布置，即单设膜池时，应设置回流泵将活性污泥混合液从膜池回流至生化处理前端，否则膜池内的污泥浓度将会异常升高，直到膜系统不能正常运行！
混合液回流量通常是进水流量的2倍～4倍。
7）维护性清洗
压差比初始值上升15KPa，或至少1周进行一次维护性清洗。
维护性清洗为定期向反洗水中加入化学药剂，并浸泡一段时间。
化学药剂采用NaClO，投加剂量为1000-3000mg/L。
每m2膜面积药液用量为2～4L左右，30min连续从膜产水侧通入，药剂通入时应停止曝气，以在膜丝周围形成高浓度区。
药剂投加结束后浸泡90min。
浸泡结束后可以直接投入运行。
8）恢复性清洗
当维护性清洗不能完全清除污染时，或至少1年进行一次恢复性清洗。
恢复性清洗应将水温提高至30～35℃，以提高清洗效果。
恢复性清洗时将药剂直接加入膜池，也可以通过反洗泵从产水侧通入。
恢复性清洗药剂及操作步骤参见膜技术手册。
9）系统仪表的设置
（1）流量表
每台过滤水泵设流量变送器。
反洗水泵设流量表。
曝气风机设流量表。
（2）压力表
MBR膜出水母管设压力变送器（绝压）、真空压力表（-0.1～0.06MPa）。
每台水泵、风机出口装设压力表。
（3）液位计
膜池设计液位变送器，和相应的泵联锁。
反洗水池、清洗水池设液位开关或液位变送器。
（4）温度计
清洗水设温度变送器。
5
主要设备配置清单
序号
设备名称
参数
单位
数量
备注
一
设备
1
机械细格栅
B=300,1mm
台
1
2
提升泵
潜污泵，20m3/h，10m
台
2
1用1备
3
潜水搅拌机
0.37KW
台
1
4
A/O地埋式生化箱
A段4mX2.5mX4m（长X宽X高），O段4mX5mX4m（长X宽X高）
曝气头80个
台
1
5
提升泵
潜污泵，80m3/h，10m
台
2
1用1备
6
水力筛网
1mmB=1000
台
1
7
膜箱
5mX2.5mX4m（长X宽X高）
台
1
8
MBR膜组件
Q=10m3/h（净产水量），每台含BSM1520型膜组件34片，单台参考尺寸：
LxWxH=1800x1500x2000（mm）
台
2
Benerion
9
抽吸泵（变频）
自吸泵，20m3/h，8m
台
2
1用1备
10
回转式风机
5.11Nm3/min，50KPa
台
3
2用1备
11
消毒剂加药装置
1L/h，1箱2泵
套
1
12
反洗NaClO加药装置
1箱1喷射器
套
1
13
反洗NaOH加药装置
1箱1喷射器
套
1
14
反洗HCl加药装置
1箱1喷射器
套
1
二
仪表
1
过滤泵出水流量计
流量变送器4-20mA
台
1
2
清洗流量计
转子流量计LZS-501-10m3/h
只
1
3
膜箱进气流量计
转子流量计LZB-8080-400Nm3/h
只
2
4
调节池液位开关
电缆浮球
只
3
5
膜产水管压力变送器
-0.1-0.1MPa,4-20mA
台
2
6
不锈钢压力表
Φ100
只
5
7
真空压力表
Φ100
只
2
8
温度计
数字温度计0-50℃
只
1
三
电气设备
配电柜、就地柜、电线电缆
套
1
四
控制设备
控制柜
套
1
五
管道阀门
套
1
六
其它安装材料
型钢、油漆、胶水、焊条等
批
1
升级会员 