生活污水MBR方案设计.docx
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生活污水MBR方案设计
生活污水
MBR方案报价
一、
PVDF中空纤维复合膜性能特点
MBR工艺把含高浓度MLSS的活性污泥处理和超滤膜系统相结合。
总体上，该工艺利用中空纤维膜替代了传统活性污泥法的二沉池和深度处理中的砂滤或微/超滤系统。
Reno系列加强型中空纤维膜是具有内支撑的中空纤维超滤膜，膜丝的标称尺寸为0.05微米。
具有以下优良的特点：
1）具有优良的抗氧化性能
在膜应用过程中，膜的抗氧化性能强弱决定着膜的抗污染性能。
在污水处理中，微生物和有机物污染往往是造成膜不可逆污染（污堵）的重要原因，而用氧化剂化学清洗则是恢复膜通量的最有效手段。
聚偏氟乙烯（PVDF）的抗氧化性能较为优异，其耐氧化剂（次氯酸钠等）的能力是聚醚砜（PES）、聚砜（PS）等材料的10倍以上。
采用自行研制配方，RENO聚偏氟乙烯（PVDF）复合膜的抗氧化性能更强，在对抗膜污染和氧化剂的氧化性上RENO的PVDF中空纤维复合膜具有显著地优越性。
对于众多化学品如强酸、碱和氧化剂等有着非常强的抗腐蚀性能。
膜可以在PH2到10的范围内良好运行，对氧化剂的耐受范围也超过1,000,000（mg/L*hours）。
2）具有高强度
采用自行研制配方与工艺，并复合一层加强层，使瑞滤的PVDF超滤复合膜的抗拉伸强度和抗压强度与同类膜相比大大提高，抗拉力可达到40Kg，并且使得RENO的PVDF超滤复合膜更易适应高强度的清洗条件。
无论是在高强度的反洗还是高强度的曝气冲刷的条件下都能保证断丝率小于3‰。
与普通的均质膜相比，RENO的MBR膜在膜的制作过程中增加了内衬，这样膜的强度是通过内衬来保证，而不是依靠膜的本体来保证。
这样有三大优点：
a、避免了很多其他品牌的均质膜在运行过程中因为在活性污泥比较恶劣的环境容易断丝的问题。
确保出水水质的稳定性；能保证膜长期的出水SS小于1，甚至能保证SDI≤4，而达到RO进水的要求。
RENO的MBR在印染、电镀等行业有很多的应用实例，验证了改性能的稳定性。
b、因为有了高强度，可以适应大气量对膜丝的刷洗。
在特殊的情况下，如果MBR池的活性污泥突然升高，大于15000mg/l时，因为污染的因素膜的流量会突然衰减。
在这种情况，我们不需要对膜专门的化学清洗恢复，只需要对膜加大曝气量，短时间就能恢复膜的流量。
c、如果运行过程中，偶尔膜表面有污泥结块的现象，可以直接将膜从膜池中吊起，用高压水枪对膜表面冲洗，大大的缩短处理的时间和人工的劳动强度。
3）亲水膜
FVDF材料本身是疏水性的，将PVDF做成过滤膜后也是疏水性，要想用来做水过滤，一般的方法是用甘油作为后处理，但是这是材料本身还是疏水性的，未能改变材料的根本性能。
RENO的PVDF中空纤维复合膜经过特殊的亲水化处理的技术，使膜丝在保持PVDF优良特性的基础上具备较强的亲水性。
亲水角是表征膜的亲水性能最直接的指标。
RENO的PVDF亲水复合膜与非亲水膜的接触角对比
动态接触角数据：
RENO亲水膜非亲水膜
相同时间静态接触角变化：
RENO亲水膜0.5s（67°）非亲水膜0.5s（80°）
RENO亲水膜10s（51°）非亲水膜10s（78°）
RENO亲水膜15s（17.8°）非亲水膜15s（75°）
较强的亲水性可以带来以下好处：
●可以在较低的跨膜压力下，得到较高的水通量；
由于亲水剂的存在，膜孔的表面张力变小，水更加容易通过膜孔，阻力更小。
●提高了膜的耐污染性能，抗污能力与同类膜相比更强；
由于PVDF本身是疏水性能，更容易将污染物吸附在膜表面。
而RENO的PVDF膜在水中，会在膜表面形成一层水凝胶层，对大部分污染物（特别是对膜污染的最大贡献者-胞外聚合物）不容易附着在水凝胶层上，同时运行过程中在膜表面形成的泥饼更加疏松，容易抖落或者反冲脱落。
●在膜彻底干掉之后也不会报废，通水后仍然能够保证80%-90%的产水量。
普通的PVDF膜由于完全是依靠甘油填充保湿，如果膜丝由于操作或保存的因素而意外干燥失水，则会导致膜孔塌陷、闭塞而无法恢复，这种情况，则膜完全报废，造成非常重大的损失。
而RENO的PVDF膜则完全解决了该问题，即使膜完全失水，仍能保证流量的80-90%.
4）国际领先的膜微观结构
膜的微观结构已经发展到国际领先的第三代超滤膜结构，膜的本体为海绵状结构，表层为0.03-0.05微米的分离皮层。
与第二代膜的本体为指状孔的结构相比，即使膜的表皮在运行中有损伤，膜不容易贯通，这样保证了更加安全的出水。
图1：
膜外表面微观结构——40000倍
图2：
膜内表面与编织管结合微观结构——200和5000倍
图3：
膜截面微观结构——200和5000倍
5）永久性亲水
因为PVDF本身是疏水，膜厂家为了能使PVDF用在水过滤的技术，都会对PVDF材料亲水化改性。
目前亲水化改性有两种方式，一是制膜过程中改性，二是膜做好后后期修饰改性。
膜后期修饰改性是对膜进行些表面处理或浸泡亲水的物质，这种方式的膜在运行过程中，亲水剂很容易随着时间的推移而流失，使膜还原到未亲水改性的状态，失去膜因亲水改性的特点。
RENO的PVDF亲水膜是对PVDF膜材料本身改性，亲水改性剂材料本身与PVDF材料是相容的，并具有良好的化学稳定性，耐酸碱、耐氧化性能优于PVDF。
将PVDF材料采用共混方法改性后再制膜，因此亲水改性剂与PVDF材料混为一体，膜在水中长期运行，亲水材料永不会流失，并具有良好的化学稳定性，从而保证膜的永久亲水性。
6）膜通量大，过滤精度高
RENO的PVDF超滤复合膜的初始纯水通量为600～1000L/（m2·h），对不同的废水，设计的平均流量达到15-25L/m2.h并同时保证过滤精度达到0.03～0.05μm，过滤精度高。
能保证长期稳定的流量。
7）剥离强度高
反冲洗工艺是保证膜分离系统持续稳定运行和恢复的最有效的手段。
如果膜不能够承受一定强度的反冲洗，为了保证膜的运行，则采用的是加大曝气量和更频繁的和更高浓度维护性清洗和恢复性清洗的方法。
加大曝气量则增加了运行费用，而更频繁的或更高浓度药洗需要增加药剂费用，同时高频、高浓度的药剂接触会缩短膜的使用寿命，从而增加膜的更换费用。
对于复合膜来讲，PVDF与支撑层有一个不同材质的结合层，能否耐受一定强度的、近100万次的反冲洗能力是复合膜的非常核心的性能之一，也是鉴别复合膜性能的关键参数之一。
RENO的PVDF复合超滤膜独有的嵌入式制膜的技术，使膜反向耐水压达到0.3MPa，因此保证了在小于0.1MPa的反洗压力条件下膜与支撑层保持结合力足够的强，在承受高达到100万次的反向冲洗的工矿条件下，PVDF与支撑层间不会剥离。
从而保证了膜在正常工艺运行条件下的完整性。
这种超滤膜是专为高颗粒悬浮物的膜生物反应器（MBR）系统应用而设计的。
超滤膜制造并被装配在一起形成膜元件，然后这些膜元件又组合在一起形成膜箱。
三、中空纤维复合膜性能参数
表1：
产品性能及特性
中空纤维膜材料
聚偏二氟乙烯（PVDF）
物理性能
外径
2.2-2.3mm
壁厚
190±30μm
标称孔径
0.05μm
拉伸强度
>50N
膜性能表征
酒精泡压
≥0.04MPa
通量*
≥500L/m2·h
截留能力
0.05微米
剥离压力
≥0.3MPa
使用压力
10-50KPa
产品特性
PET中空纤维编织管复合聚偏氟乙烯膜
*膜通量数据均是在25℃时测得的初始透过液数据，因温度和水质不同等因素，实际通量略有不同。
四、MBR膜元件及膜块
图4：
RENO-RF系列膜组件实物图
表2：
膜组件技术参数
膜元件型号
RENO-RF16
膜丝外径
2.2~2.3mm
膜面积
16.0m2
表3：
膜系统技术参数
处理工艺
浸没式MBR处理工艺
生产厂家
杭州瑞滤膜科技有限公司
膜元件型号
RENO-RF16
膜形式
浸没中空纤维帘式超滤膜
膜材料
PVDF亲水性复合膜
模架材料
SUS304
膜通量
平均流量≧18.6L/m2/h（15℃时）
膜丝机械断裂强度
≧100N
断丝率
≤3‰
膜使用寿命
≧3年
工作方式
24小时
五、膜箱的构造说明
●单个膜箱主要包括：
膜元件、支撑支架、集水系统、曝气系统
●膜元件：
为垂直安装方式，采用膜丝上下同时出水的方式，保证膜丝内部负压均匀；
1）集水系统：
位于膜箱上部，由集水支管、集水总管和出水管组成；
2）曝气系统：
曝气箱内的曝气器为穿孔管，穿孔管为向上45度角开孔，同时，向下开一定数量的大孔，保证污泥不会在管道内沉积，曝气管道为UPVC材质。
●膜箱主要部件材质
膜支撑架SUS304
膜丝PVDF中空复合亲水膜
曝气穿孔管UPVC
连接附件SUS304
六、MBR运行工艺描述
RENO的MBR系统运行方式如图5~图9所示：
图5：
曝气过程
图6：
产水过程演示
图7：
反洗过程演示
图8：
在线化学清洗过程
图9：
恢复性化学清洗过程
6.1膜系统正常过滤制水过程
浸没式膜组件安装在单独的膜池混合液中，在产水泵产生的负压条件下，水透过膜而将活性污泥和大分子颗粒等截留在膜池中得到干净的水。
膜池取代了二沉池悬浮物与液体分离和颗粒滤料滤池的功能。
在膜组件的底部采用大气泡曝气产生紊动来冲刷中空纤维的表面并使颗粒脱落膜的表面，对膜表面起到清洁的作用。
当膜前后压力差达到设定值时需进行化学清洗。
浸没式中空纤维膜系统一定时间，需化学清洗一次。
浸没式膜系统是模块式设计，易于增容，膜箱中的膜元件可方便修补和更换，不会影响系统的正常运行。
每个产水膜堆的运行自动控制如下：
时间控制：
过滤周期为20min，即工作8min后停止2min钟；每天过滤总时数：
19.5h/d。
自吸泵前安装真空压力表，监测膜的污染程度，一旦由于不正常等原因造成膜污染，当跨膜压差超过某一设定值（-50KPa）后，抽吸泵停止工作，避免造成膜的过渡污染。
膜池水位处于中位时，系统自动向抽吸泵发出开机信号，抽吸泵开始启动；膜池水位过低时，PLC系统自动向抽吸泵发出停机信号，抽吸泵停止工作，避免造成膜的干抽损伤；膜池水位过高时，系统自动发出报警信号，
6.2反洗
在某些污染情况和污泥性质不好的情况下，反洗是保持膜清洁的重要手段。
这样可使系统在非正常进水或异常工况下灵活可靠地运行。
采用反洗模式是保证浸没式膜在各种运行条件下保持最佳透水性的最简单的方法之一。
反洗是将水流反向通过膜，使膜孔轻微膨胀，驱除粘附在膜丝表面的固体颗粒。
一个优化的反洗模式可以保证水厂的下述性能：
a）膜的高透水性；
b）系统在最短停机时间下的有效运行；
c）降低维护性清洗和恢复性清洗的频率；
d）降低清洗药剂的消耗
制水车间设计有专用的反洗泵提供低压反向水流。
反洗池设于膜池旁边。
当系统在反洗模式下运行时，反洗每20分钟进行一次，时间为60秒，强度为（26lmh），不需加药。
表4：
每列反洗的步骤
步骤
说明
持续时间
1
过滤——透过液泵将水通过膜丝由外向内抽吸出来
8min
2
停止透过液抽吸泵，其它功能继续
2min
3
过滤——透过液泵将水通过膜丝由外向内抽吸出来
8min
4
停止透过液抽吸泵，其它功能继续
2min
5
反洗：
停止透过液泵，将透过液反向透过膜，其它功能继续
60s
6
停止透过液抽吸泵，其它功能继续
60s
表5：
反洗模式的过滤周期
步骤
单位
参数
频率
Min
20
反洗持续的时间
Sec
60
反洗通量
Lmh
26
反洗压力，最小-最大
Psig
3~8
在正常过滤过程以外，定期化学清洗对保持膜使用性能也是非常重要的。
一般来说有两种清洗理念：
一种是让膜保持长时间的运行，等到污染后进行定期高强度的恢复性清洗；另一种理念是进行不同程度的定期清洗，减少恢复性清洗的频率。
我们采用后者，让膜保持能够随时有效处理高峰流量的状态，这可以通过采用以下自动在线维护性和恢复性清洗来实现。
6.3化学清洗
膜有两种化学清洗的方式：
维护性清洗和恢复性清洗，在反洗水量下加入相应的化学药剂。
（1）维护性清洗
维护性清洗的过程是全自动的，并设定在清洗当天中的非高峰流量时段。
MBR膜过滤系统包括用次氯酸钠和柠檬酸对有机和无机污染物进行维护性清洗。
排空方式的维护性清洗程序具有以下特点：
a）操作人员设定频率后可全自动进行；
b）膜池排空；
c）要求较低的药品浓度
排空式维护性清洗步骤如下图所示，参数列于后面的表中。
表6：
每列的维护性清洗步骤
步骤
说明
持续时间
1
停止过滤、空气擦洗和混合液进水，隔离需要清洗的膜列
2
排空膜池
<30min
3
将清洗药剂反向输入膜丝和管道
5min
4
停歇——保证药剂和膜丝表面一定的接触时间
5min
5
将清洗药剂反向输入膜丝以更新药剂
5min
6
停歇——保证药剂和膜丝一定的接触时间
15min
7
用不加药的清水反向冲洗膜丝和管道内部的化学药剂
2min
8
重新开始膜擦洗、混合液进水和过滤
与反洗程序类似，维护性清洗的频率和持续时间可以根据运行条件和污泥特性的变化来进行优化。
（2）恢复性清洗
恢复性清洗用于在膜污堵后恢复膜的透水性。
恢复性清洗应该在透水性下降到50%以下时启动，通常发生在透膜压差（TMP）在平均流量下持续超过4-5psi（真空）。
恢复性清洗过程包括与维护性清洗类似的加药反洗，然后是化学浸泡过程。
用于浸泡的清洗药剂浓度通常为1,000mg/L次氯酸钠和2,000mg/L柠檬酸分别用于去除有机污染和无机污染物。
MBR膜过滤系统恢复性清洗的主要的特点是：
a）操作人员启动后自动进行；
b）同时清洗一列膜池中的所有膜箱；
c）建议每年两次；
d）要求适合的化学药品浓度；
e）清洗废液处理；
表7：
每列的恢复性清洗步骤
步骤
说明
持续时间
1
停止过滤、空气擦洗和混合液进水，隔离需要清洗的膜列
2
排空膜池
<30min
3
将透过液反向透过膜注入膜池，并曝气冲洗膜和池中剩余的污泥
60min
4
重复第2步
<30min
5
将清洗药剂反向注入膜池
2min
6
停歇——使清洗药剂有足够的接触时间
3min
7
重复第5步和第6步直至膜丝完全浸没
<120min
8
让膜浸泡在药液中
4–8hr
9
用膜池排空泵将废液回流到生物池，并打开中和加药系统中和废液中残留的药剂
120min
9
让混合液进入膜池，曝气混合，中和剩余药液
30min
10
重复第2步
<30min
11
重新开始注入混合液、膜曝气和过滤
表8：
恢复性清洗过程
单位
次氯酸钠
（10.8%）
柠檬酸
（50%）
频率
#/year
2
2
每列清洗时间
hr
8–14
8–14
浸泡浓度
mg/L
1,000
2,000
反洗通量
lmh
26
26
反洗TMP
psig
≤8
≤8
初次曝气时间
min
30–60
30–60
膜池排空时间
min
30
30
每次反洗的加药时间
min
2
2
每次加药后的浸泡
min
3
3
用化学药剂充满膜池的时间
min
<120
<120
总浸泡时间
hr
4–8
4–8
注：
以上恢复性清洗是建立在在线清洗的基础上。
如果采用离线清洗的方式，需要用行吊将膜箱吊到清洗池，清洗的流程不变。
七、设计参数
处理量：
10000m3/d
设计流量:
420L/m3/h。
设计膜面积：
30500m2
膜组件型号：
RENO-RF16
膜组件数量：
3050片
根据污水的总量设计，需要13*3*3.5米的设备50台，并联使用。
每台的处理量为10m2/h。
膜池有效水深＞2.5m。
膜箱与膜箱、膜箱与池壁间距各50cm，超出此间距区域可适当布一些曝气头，防止污泥沉降。
MBR首次启动运行时，按50%、75%、100%处理能力逐步提高；运行开停方式：
开8分钟，停2分钟，合计24小时内出水运行20小时，由PLC控制。
膜箱曝气系统的曝气量为气、水比10-15：
1，连续曝气。
MBR系统设备清单
序号
名称
规格尺寸
单位
数量
备注
1
格栅
间隙5mm
件
1
污水提升泵
10m3/h
台
2
国产
管道阀门
配套
宗
1
国标
提升泵底座
配套
件
1
碳钢
液位浮球
FQWL-3
件
3
国产
3
MBR一体化箱体
13000mm×3000mm×3500mm
台
1
碳钢防腐
好氧池填料
弹性填料
宗
1
pp
好氧池曝气器
ABS
个
4
橡胶
MBR膜
PDF
平方
520
帘式
自吸泵
配套
台
2
国产
反洗泵
配套
台
1
国产
供氧风机
配套
台
2
国产
电控系统
全规格
套
1
正泰
负压表
配套
块
1
国产
压力表
配套
块
1
国产
管道阀门
配套
宗
1
国标
4
设备价格
人民币：
¥130000.00元
注：
1.运行总功率：
7.4KW
2.考虑到提升泵、风机、自吸泵及反冲洗泵的间歇式及交替运行，每天的用电总量为：
100KW,电费按照0.6元计算，每台设备每天处理200立方水，每处理一立方水的费用为：
100*0.6÷200＝0.3元/m3
5
10000立方总价
13万*50台＝650万
升级会员 