MBR设计.docx
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MBR设计
膜生物反应器处理系统设计
1.基本组成
1. 处理系统应由膜组件、生物反应池、供气系统、控制系统、进出水管路、在线清洗系统等组成。
2.工艺参数
2.1反应器的容积可按污泥负荷或容积负荷计算确定。
2.2反应器装置内必须保证一定的活性污泥浓度和水力停留时间。
平均停留时间应根据原水水质和处理要求设定确定。
生物反应池的容积设计可参照活性污泥法，结合反应器的污泥负荷或容积负荷参数计算。
池容按污泥负荷计算时可采用下列公式：
V=24LjQ/1000FwNw
池容积按容积负荷计算时可采用下列公式：
V=24LjQ/1000FV
式中 V——反应器的有效容积（m3）
Lj——反应器进水的BOD（mg/L）
Q——反应器设计处理水流量（m3/h）
Fw——反应器的BOD污泥负荷（kg/kg·d）
Nw——反应器内污泥平均浓度MLSS（g/L）
Fv——反应器内BOD容积负荷（kg/m3·d）
2.3反应器处理污水的设计参数应由试验确定。
膜生物反应器不同于一般活性污泥的特点是反应池中的污泥浓度高，可达到8000～20000mgMLSS/L。
因此其容积负荷较高，而相应的污泥负荷较低，污泥龄长。
在无实验数据时，可按表1选取。
表1膜生物反应器污水处理设计参数
项目
污泥负荷Fw
（kg/kg·d）
MLSSX
（g/d）
容积负荷Fv
（kg/m3·d）
处理效率
（%）
原污水水质
（mg/L）
城镇污水回用
0.2-0.4
2.0-8.0
0.4-0.9
95-98
BOD100-500
杂排水中水处理
0.1-0.2
1.0-4.0
0.2-0.5
90-95
BOD50-150
综合生活污水回用
0.1-0.2
2.0-8.0
0.4-0.9
95-98
BOD100-500
高浓度有机废水处理
0.2-0.5
4.0-18
0.5-2.0
98-99
BOD500-5000
举例：
某住宅小区日排生活污水100m3/d,污水经化粪池后其水质为COD400mg/L、BOD250mg/L、SS100mg/L。
处理后出水用于冲厕和绿化，要求达到生活杂用水水质标准（BOD<10mg/L）.试计算处理池的容积。
按容积负荷计算：
取Fv=0.5
V=24LjQ/1000FV=（24×250×100/24）/（1000×0.5）=50m3.
根据相关资料与实际工程案例，反应器对生活污水、综合污水、医院污水、部分工业废水的工艺参数和效果如下：
A． 生活杂排水的中水处理（表2，表3）
表2处理基本参数
项目
HRT
（h）
气水比
MLSS
（g/m3）
污泥产量
（kg/kgBOD）
工艺参数
>2h
>15:
1
>1000
<0.6
表3原水水质及处理效果
项目
COD
（mg/L）
BOD
（mg/L）
SS
（mg/L）
氨氮
（mg/L）
粪大肠菌群数
（mg/L）
原水
200
100
150
20
>105
处理出水
<40
<5
<5
<5
<3
去除率（%）
80
95
98
75
99.999
B.生活污水的处理（表4，表5）
反应器处理生活污水的典型工艺流程如下：
污水 格栅 调节池 膜生物反应器 清水池（消毒） 达标排放或回用
表4处理基本参数
项目
HRT
（h）
气水比
MLSS
（g/m3）
污泥产量
（kg/kgBOD）
工艺参数
>4h
>25:
1
>4000
<0.6
2.4反应器的供气量必须满足按活性污泥法的需要量，并同时满足膜表面清洗所需空气量。
具体数据参照东丽浸没式平板膜组件技术说明
2.5当对出水的氨氮或总氮有严格限制时，反应器应具备脱氮功能。
可采用间歇曝气工艺或设置脱氮区。
2.6当对出水的除嗅或脱色有严格要求时，后处理装置应具有除嗅或脱色功能。
可采用活性炭或化学氧化处理工艺。
3.系统调试
膜处理装置在正式运行前必须进行系统高调试。
调试可按下列步聚进行：
3.1系统空车调试。
先检查各种设备的安装是否符合设计要求，特别是曝气池中的膜组件安装是否符合设计要求以及曝气管是否在同一高程上，其误差不得超过设计规定值。
然后按照说明书的规定，对各种设备进行空车调试，达到要求后方可转入下一步。
3.2清水联动试车。
试车前应检查反应器池水位高度是否满足设计要求，观察反应器系统自动控制及其他机械设备的运行状况。
清水联动试车时，水温应大于4℃
3.2.1启动设备。
应在做好启动准备后进行。
操作前应在开关处悬挂指示牌。
操作人员启闭电器开关，应按电工操作规程执行。
3.2.2膜组件出水手动试运行。
当反应池内水达到时中水位时，手动启动出水泵并调节出水阀门，观察出水泵进口处压力和出水口流量的变化。
调节出水量至膜片清水最大出水量
3.2.3系统自动控制运行调试。
当系统进行自动运行状态时，系统自动完成进水、曝气、出水、消毒等程序，然后进行带负荷调试运行直到设计要求。
4.活性污泥的培养驯化
4.1活性污泥的培养和驯化可分为间歇式和连续式两阶段进行。
间歇培养：
在反应器内接种一定量的活性污泥，开启鼓风机曝气，控制溶解氧在适当范围内，随时检测溶解氧、PH值、MLSS和用显微镜观察生御相变化。
间歇培养数日。
连续培养：
当反应池内有一定量的活性污泥时可连续培养。
连续培养数日，当活性污泥浓度到一定浓度后可转入正常运行。
性污泥浓度到一定浓度后可转入正常运行。
浸没式MBR膜生物反应器应用方法
1、 清水运行
（1）检查和设置
清水运行前，请先进行以下检查准备工作。
（a）请再次确认空气管、污水管的正确连接。
（b）确认膜元件箱体在曝气箱上已固定好。
（c）确认膜组件放置的反应池内已清洗完毕。
打开保护盖。
泥土和灰尘可能会对损坏膜组件。
（d）将清水放入池内之前，打开空气排放阀，排出膜元件中的空气。
（e）将清水（自来水或过滤水）放至运行水位。
（f）放水完毕后，将空气排放阀关闭。
（2）清水运行
请按以下要领进行清水运行。
（a）曝气鼓风机启动后，请确认曝气量和曝气的均匀性。
*清水运行时可能会有泡沫产生。
这种现象可能是由于膜中含有的不溶性的可生化的亲水性物质导致的。
可以不管这一现象而继续运行。
（b）一台鼓风机对多台膜组件送风时，应供给保证各个膜组件的空气量相同。
如果有严重的不同，请检查管道构造（接口管粗细等）和各送气管情况，使送气量达到一致。
（c）清水调试时，请检查控制设备的性能。
（d）清水调试时，请测定设计过滤水量（通常时及最大、最小流量时）下的膜间压差、水温，并进行记录保管。
（e）清水调试时，性能测试结束后，请马上停止过滤和曝气。
2、 种泥的投加
必须进行种泥的投加。
如果不进行种泥投加，直接用膜分离原水，可能较早地产生膜的堵塞。
请按以下要点实施种泥的投加。
（1）请预备好处理同种废水的种泥。
推荐采用MLSS浓度在20,000mg/L左右的种泥。
（2）投加种泥后紧接着开始投入原水。
请通过微细格栅（缝隙5mm以下）等来投入，从而去除夹杂的物质。
（3）种泥投入的量应能使膜浸没槽MLSS浓度在7,000mg/L以上。
*请勿使用接种剂。
3、 运转开始
种泥投加完毕后，首先开始曝气，接着开始过滤运行，同时开始原水供给。
过滤水量稳定时，请测定、记录下实际运行的过滤水量下的膜间压差、水温。
运行管理相关的事项在后面进行说明。
浸没式MBR膜组件的运行管理
、 标准运行条件
膜组件的标准运行条件如表7-1所示。
为了保持良好的处理能力，必须确保MLSS浓度、黏度、DO（溶解氧）及pH等处理条件在合适的范围。
原水中含有较多的夹杂物或粗粒的SS（悬浮物质），以及油脂成分比重较大时，必须进行适当的前处理。
又，必须添加消泡剂来除去膜分离槽内的泡时，请使用不易积垢的酒精类消泡剂。
此外，表7-1所示的为标准的运行条件，并不是适合各种废水处理的条件范围。
使用环境（特别是污泥性状）不同时，可能会有所差异。
表7-1 膜组件的标准运行条件
项目
单位
运行条件
MLSS
mg/L
7,000~18,000
污泥粘度
MPa*s
250以下
DO
mg/L
1.0以上
pH
-
6~8
水温
oC
15~40
膜过滤流速
m3/m2/d
0.75以下
2、 运行管理项目
膜组件的运行性能随原水水质和所设运行条件变化而变化。
为了维持稳定的运行，推荐您进行各项管理项目的数值等的记录，从而把握贵公司的膜组件的运行性能的变化和特征。
以下为运行管理项目的示例。
（1）曝气量
（2）空气出口压力
（3）透过水流量或膜过滤流速
（4）膜间压差（TMP）
（5）透过水水质（BOD、COD、浊度、T－N、T－P等）
（6）反应池水温
（7）原水水质（BOD、COD、浊度、T－N、T－P等）
（8）剩余污泥排除量
（9）DO（溶解氧浓度）
（10）膜浸没槽pH
（11）MLSS
（12）污泥粘度
（13）污泥沉降性能（SV60或SVI120）
膜生物反应器的日常检查
为了膜组件的稳定运行，曝气状态及生物处理的稳定尤其重要。
请实行以下所示的日常检查。
（1）跨膜压差
检查跨膜压差的稳定性。
跨膜压差的突然上升表明膜堵塞的发生，这可能是不正常的曝气状态或污泥性质的恶化导致的。
这种情况发生时，检查下列参数并采取必要的行动，例如膜组件的化学清洗。
（2）曝气状态
检查曝气空气量是否为标准量、以及是否为均一曝气。
发现曝气空气量异常、有明显的曝气不均一时，请进行必要的措施：
如除去曝气管的结垢，检查安装情况，检查鼓风机以及调整曝气等。
（3）活性污泥的颜色及气味
正常的活性污泥的颜色及气味为茶褐色有凝集性、无令人不快的气味。
如果外观及气味不是这种状态时，请适当地对MLSS、污泥黏度、DO、pH、水温、BOD负荷等数值进行检查。
（4）MLSS
正常的MLSS在7,000～18,000mg/L。
没有满足该条件的场合，可能无法达到既定性能，因此请适当地调整MLSS范围：
MLSS过低时，可采用投入种泥或停止污泥排放等措施；MLSS过高时，可采取增加通向污泥浓缩停留池等的污泥排放量等措施。
（5）污泥粘度
正常的污泥应在250mPa*s以下。
没有满足该条件的场合，可能无法达到既定性能，因此请调整到正常的粘度范围：
过高时，可采取更新污泥、增加排向污泥浓缩停留池的污泥排放量等措施。
（6）DO
正常的DO是膜生物反应器内均为1mg/L以上。
没有满足该条件时，如果未超过最大曝气量，可采取调整曝气条件等必要的措施。
（7）pH
正常的pH为6～8。
没有满足该条件的场合，可能会发生无法达到既定性能的情况，请添加酸或碱来调整pH。
（8）水温
正常的水温为15～40℃。
没有满足该条件的场合，可能会发生无法达到既定性能的情况，因此如有可能请采取冷却、保温等必要措施。
（9）水位
请检查膜生物反应器的水位是否在正常范围内。
发生异常时请进行以下检查：
①液面计的检查，
②透过水泵的检查，
③膜元件膜间压差的检查等。
MBR膜生物反应器管理维护
1、维护管理项目及实施频率
为了维持膜组件的性能，维护管理项目及其实施频率按以下所述进行。
（1）曝气管的清洗（频率：
每天一次）
（2）膜元件的药液清洗（频率：
同一过滤流量下跨膜压差比初期稳定运行时的跨膜压差高5kPa时，或者每半年一次，择两者间更短时间内进行一次药液清洗。
）
（3）出水管的更换（频率：
大约为每3年一次，但因使用情况各异）
*更换出水管时，请使用指定的型号。
*所更换零件的详细规格、取得方式等详情请向东丽公司咨询。
*更换出水管时，将出水管牢固的插入出水口根部。
*更换出水管时，避免对膜元件和集水管进水口用力过度，防止损坏
2、 曝气管的清洗方法
曝气装置的曝气孔阻垢可能会造成曝气不均匀和膜的堵塞。
为了防止膜的堵塞，请每天进行一次曝气管的清洗（建议设置自动阀进行曝气管的自动清洗）。
清洗时，通过打开排空气阀释放曝气管内的压力使污泥逆流进入曝气管内，通过流经曝气管内的空气将污泥排出。
3、 膜元件的化学清洗
当跨膜压差上升过大时，需要进行化学清洗。
当膜表面的孔堵塞时，这样的压力上升就会发生。
化学清洗的周期如下所示：
（1）同一过滤流量下膜间压差比初期稳定运行时的膜间压差高5kPa时，或者每半年一次，择两者间更短时间内进行一次药液清洗。
（2）当跨膜压差上升很快时，尽早进行药液清洗。
尽早进行的化学清洗可以有效的去除膜表面的孔堵塞。
（3）如果6个月内，膜间压差高5kPa时，观察花费了多长时间。
使药液清洗常规化，这能有效延长膜的寿命。
MBR帘式膜组件使用手册
膜片采用日本三菱（RAYON）公司生产，其规格如下：
膜型号
SUR334LA
膜材质
聚乙烯
膜特性
疏水性（亲水化处理）
膜孔径
0.4μm
膜外径
540μｍ
膜内径
360μｍ
膜有效面接
3m2
膜间距
460mm
膜有效长度
405mm
膜片高度
1035mm
使用温度
40℃以下
2．膜组件
膜组件由膜支架（SUS製），集水管（ABS製），膜片構成。
（见图）
每个标准膜组件由40片膜组成，膜组件面积为120m2（3m2／片×40片）。
也可根据水量组装为30片或20片一组。
膜数量
3m2／片×40片
膜面积
120m2
膜组件尺寸
841×614×1062
重量（干重）
55kg
重量（含水，污泥）
100kg
3．膜的排列
处理生活污水及一般食品污水时，膜片间隔18mm，但处理高浓度产业废水时， 膜片不是全部间隔18mm插入，而是结合其用途采用中间拿掉1片膜的方式。
排列方式分：
IIIIII，II0II0，I0I0I0。
中间拿掉1片膜后，除了考虑強度问题外，还需要将集水管的口堵上，防止从缝隙处漏气。
现采用ABS隔板插入集水管部的方法。
二．设计基准
1．原水
适用于能够利用活性污泥法处理的排水。
原水中的有机物与通常的活性污泥法一样被微生物分解，再通过活性污泥槽中设置的膜，分离处理水和污泥。
① 油分
动植物油：
80mg/l以下
矿物油 ：
3mg/l以下
一般情况下，精密过滤膜上附有油脂成分（动植物油）时，油脂成分会覆盖膜表面，从而有可能堵塞微细孔，因此原水最好不要含有过多油脂成分。
设计原水超过80mg/l的情况下，需进行加压气浮、隔油等预处理，调整到80mg/l以下。
在含有矿物油的情况下，有可能对膜产生更恶劣的影响。
此时，进行预处理使n-Hex值降到3mg/l以下后，再使用膜分离活性污泥法。
② 其他
溶解在原水中的未被处理的有机物或未凝聚的絮凝剂吸附在膜表面时，会加快膜堵塞，妨碍稳定运转。
使用消泡剂进行消泡时不可使用硅类消泡剂，要使用乙醇类消泡剂，否则膜易堵塞。
处理工业污水时要判断是否可以通过活性污泥法处理，是否会使膜压差急剧上升，膜压差上升后是否可以恢复。
2． 预处理
膜分离活性污泥法预处理的目的是用来除去可能给膜带来损伤的大的固态物，尤其是生活排水中包含的大量细小纤维屑、毛发等微小纤维状物质。
通常进入膜生物处理槽之前应经过开孔为Ф2mm的微细孔格栅过滤，对进行原水
的预处理。
3． MBR生物反应槽设计
① 处理槽容量：
按停留时间和BOD容积负荷分别计算，取最大值。
一般处理生活污水时，
停留时间4小时以上
BOD容积负荷：
1.2Kg/m3.日
当处理其他高浓度有机废水时，需经过实验确定各参数。
要求脱氮，脱磷时，除了考虑BOD外，还要考虑脱氮，脱磷所需的停留時間。
② 活性污泥浓度
采用膜分离活性污泥法，是用膜来进行固液分离，与通常的沉淀法不同MLSS能够保持高浓度。
通常MLSS浓度在3,000～15,000mg/l的范围内运转。
MLSS浓度的超过15,000mg/l或低于3,000mg/l时，膜的压差会急剧上升。
最好在5，000～6,000mg/l左右。
当试运转时，接种污泥的MLSS浓度低于3,000mg/l时，在进行正常运转之前，通过下面的操作来提高浓度。
·膜过滤通量的设定比通常低（0.1m3/（m2·d）以下）
·沉降分离后，利用水泵排出上澄液。
③ 温度
用一般活性污泥法进行生物处理时，为达到良好的处理效果，曝气槽内的水温
最好保持在15～35℃以内。
活性污泥状态不良或MLSS值不在正常范围时，未处理的有机物附着在膜表
面，膜孔容易堵塞。
膜过滤前要先确认通过活性污泥进行生物处理是否处
于良好的稳定运转状态。
用活性污泥进行生物处理顺利与否是膜稳定运转的必要条件。
④ 水槽内膜的配置
膜下部产生的曝气，在膜组件内部产生向上气流。
通过向上气流和空气气泡来清洗膜。
因此在考虑膜配置时必须确保形成均匀的向上气流和向下气流，并在曝气槽内形成大的回旋流，这是稳定运转所必需的条件。
① 曝气量
每个膜组件清洗膜所需的空气量：
600L/min，最大不超过1000L/min。
当生物处理所需的空气量小于600L/min，要按此风量计算。
但当原水BOD高的情况下，生物处理所需的空气量比较大时，膜组件的下部按清洗膜所需的空气量进行曝气，剩余的空气量在尽可能不妨碍回旋流的场所曝气。
有时需要在膜分离槽以外，另设曝气槽。
② 膜运转条件
膜透过流量：
15L/㎡.h （処理生活汚水時）
膜间歇运转：
9分工作，3分停止，每天运转时间：
18小时。
标准过滤通量为：
0.27m3/（m2·d）。
必要膜面积（㎡）=日处理水量÷透过流量÷18小时×1000
当处理高浓度食品排水或难分解排水时透过流量要相应降低，防止膜孔堵塞。
③ 膜组件安装
在槽内制作好膜导轨后，将曝气组件，膜组件依次放入导轨中。
为了防止空气扩散，膜组件四周按装挡板。
散气部分标准高度为300mm和600mm，根据水深不同，通过其組合可以达到900mm，1200mm，1500mm。
膜组件配套部件如下：
曝气装置
AK型曝气头或PVC穿孔管
空气管材質
SGP，SUS
吸引管材質
SUS，耐圧胶管
膜组件固定
押棒（防止膜组件上浮）
挡板
标准：
FRP，高さ1100H
导轨尺寸
标准：
SUS，内尺寸638×865（参考値）
上部开口
800×1100
MBR帘式膜组件使用手册二
三．吸引泵及周边设备
① 吸引泵选定为自吸式泵（吸程：
8m）。
运转停止后，再次进行运转时，能够容易排出配管中的空气。
② 在吸引泵的排出侧设置调整阀，使吸引泵的流量为一定值。
① 采用间歇吸引方式（工作9分钟，停止3分钟）。
如果连续吸引，膜表面会堆积污泥的凝聚体和微粒子，并加快差压的上升。
② 无论任何故障导致供给膜清洗用空气的鼓风机停止时，请停止过滤。
若在此状态下继续过滤时，压差会上升很快。
③ 间歇吸引运转过程中停止吸引时，根据虹吸和重力过滤等原理，有时会进行过滤。
此时，失去设置停止时间的意义，压差的上升加快，为了在停止时完全停止过滤水的流动，需要在过滤水管设置单向阀。
④ 吸引泵入口安装压力表，通过压力表判断膜的堵塞情况。
一般工作压力：
0.02～0.05MPa
当压力超过初始压力0.03MPa时需要对膜进行清洗。
四．膜清洗
使用膜分离活性污泥法时，为了进行长期的稳定运转，药品清洗不可缺少。
药品清洗分为管道在线清洗和系统外浸渍清洗2种。
① 管道在线清洗是指在膜组件浸渍到活性污泥槽中的状态下，从处理
水管把规定的药液反向流到膜的原水侧，分解附着在膜表面上的有
机物等，恢复膜间压差的方法。
停止过滤后，进行此操作。
② 系统外浸渍清洗指从活性污泥槽中取出膜组件，在装满有规定药液的其它
清洗槽内浸渍一定时间，分解附着到膜表面的有机物等，恢复膜间压差
的方法。
作为系统外浸渍清洗装置，需要浸渍清洗槽、膜组件取出用设备（提升机等）、高压水清洗设备（可以使用自来水）、各药液槽等。
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