三菱化学MBR膜组件应用设计指南
2021-12-03 16:40:05 来源：恒大兴业
三菱化学MBR膜组件应用设计指南
一、进水条件
MBR膜组件主要用于以MBR膜技术为核心的城市污水、生活污水和类似的有机废水处理。当用于处理工业废水时，要注意调查分析进水来源状况，特别注意是否含有对膜产生危害的物质。当工业废水中含有微生物难以降解的高分子物质时，应考虑减小进水负荷，或采用其他预处理措施。以下为部分重要的原水进水条件。
1、 重金属
针对重金属含量超标的工业废水，采用适宜的前处理方法处理后，可直接使用本产品。
2、 油分
一般情况下，油脂成分容易堵塞膜孔，因此原水*好不要含有过多油脂成分。当原水的 n-Hex 值（正己烷提取物质）超过 50mg/L 时，需要采用除油预处理措施。对进水中油分要求如下：
（1）总植物油 50mg/L 以下。
（2）矿物油 3mg/L 以下。
3、消泡剂
膜清洗过程一般采用NaClO作为清洗剂，清洗后，由于NaClO的作用，膜池内污泥可能起泡，此时可能需加入消泡剂进行消泡。建议使用高级乙醇系列消泡剂，勿使用硅胶系列消泡剂，以免被吸附到膜表面，引起不可逆的膜污染。
4、pH
与传统活性污泥法相似，MBR 工艺*佳的运行酸碱条件pH6～9，超出此范围易造成活性污泥的死亡。
5、 温度
进水温度要求与普通活性污泥法相似。温度低于10度时，需考虑温度降低对膜通量的影响。
二、预处理
为了确保膜的安全稳定运行，建议进水采用1.0mm以下网状格栅进行预处理，以减少纤维状物质进入膜池，避免膜丝受到损害。
1）处理市政和生活污水时，请一定要用细孔格栅对原水进行预处理。
2）处理工业废水时，当含有固体物质和纤维状物质时，一定要设置细孔格栅对原水进行预处理。同时，需要根据原水的性状，对原水进行中和或絮凝沉淀等预处理。
注意事项：
MBR系统需执行严格的预处理要求，不采用1.0mm及以下超细格栅，会加速膜元件污染并增加离线清洗频率，严重时会明显降低膜元件寿命。对于大型污水处理厂，建议超细格栅后，增加曝气沉砂池，减少进入膜池中的大粒径颗粒、毛发、纤维等物质，这点对MBR系统长期稳定运行至关重要。
三、活性污泥
1、MLSS浓度
建议膜池内混合液MLSS浓度维持5000～12000mg/L。
与通常的沉淀法不同，MBR技术是用膜来进行固液分离，MLSS能够保持高浓度。建议根据进水水质情况，控制MLSS浓度在5000～12000mg/L的范围内运转。上限为15000mg/L，超过时，跨膜压差有时会急剧上升。由于原水的性状不同，当MLSS浓度超过12000mg/L时，跨膜压差有时也会上升。MLSS浓度的下限为5000mg/L，低于该值时，跨膜压差有时会急剧上升。
2、混合液滤纸过滤性
混合液滤纸过滤性是指：50mL的膜池污泥混合液在>15℃时经中速定量滤纸（Φ8cm）过滤5min后得到的滤液体积。混合液滤纸过滤性应大于15mL。
3、污泥泥龄（SRT）
控制污泥泥龄时，需要综合考虑进出水水质情况、活性污泥性状和除磷要求等多方面因素，建议维持在15～30天之间。
四、主要配套设备
- 膜抽吸泵的选用
- 1）通常使用离心泵，小型水厂采用自吸式泵。
- 2）在过滤泵的排出侧设置恒定流量控制阀，大型工程建议采用变频控制流量，采用过滤泵进行定流量过滤。
- 3）间歇抽吸的设定：为保证膜组件稳定运行，务必按照以下间隔进行间歇抽吸运转：抽吸时间7min以内停止时间1min以上。若不设停止时间连续抽吸，膜表面会堆积污泥的凝聚体和微粒子，并加快跨膜压差的上升。一般抽吸时间设定为7min，停止时间为1min。停止时间定为1min以下时，在停止时间内，由于不能充分解除膜组件内部的负压，降低清洗效果，加快跨膜压差上升。
- 2、鼓风机
- 1）应考虑采用可靠，风量满足设计要求的鼓风机，并安装备用设备，可选用常规的罗茨鼓风机或离心鼓风机。
- 2）有关鼓风机及空气管路的设计参照国家有关规范。
- 3）鼓风机停止时，必须停止膜过滤，否则跨膜压差会快速上升，这是因为在无曝气下过滤，容易引起污泥附集在膜表面而导致膜污染。对于自动停止过滤功能的系统，尤其在鼓风机的皮带脱落时，需要采取对策。
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注意事项：
膜出水流量必须按设计流量进行控制；
任何情况下，要曝气停止，必须先停止抽吸出水；
但曝气量不足时，必须降低膜出水量。
五、曝气方式及风量
1）曝气方式：高低强度交互曝气。
2）控制原理：采用高低曝气强度相结合的方式，低曝气强度是一个维持量，使膜组器的膜丝轻微抖动，有效地清除了膜丝表面松散的泥饼层；高强度曝气以膜丝的碰撞摩擦机理为主导，有效地清除了膜表面上粘性较大的凝胶层。确定了*佳高低曝气强度比，并根据压力上升速度的大小，自动计算高强度曝气历时长短与高低曝气交互周期。高曝气强度大、曝气的历时短，低曝气强度小、曝气历时长，二者综合，平均曝气强度小于恒流量曝气强度，不但降低了运行能耗，而且有效控制了膜污染。
3）控制方式：组器间循环高低脉冲，或廊道间循环高低脉冲。
4）控制参数：低曝气强度55～100Nm3/(m2h)；高曝气强度180～220Nm3/(m2h)，即不宜超出正常曝气强度过多，高/低曝气时间比例3～15%。
5）选择变频风机，方便调整控制参数，实现节能降耗。
2、膜曝气风量的设计
MBR膜组器所需的风量依据膜组器的截面积和曝气强度进行计算：
膜组器曝气的所需风量（Q）=曝气强度（K）*膜组器的（投影）截面积（As）。
1）曝气强度K
为平均曝气强度；对于普通生活污水和市政污水，推荐曝气轻度K选60～110Nm3/(m2h)；曝气强度与设计运行状态下的MLSS有直接关系。MLSS越高，曝气强度越大，*高可以选用150Nm3/ (m2 h)。如果出现污泥形状恶化、水温较低等情况，有时甚至需要200Nm3/ (m2 h) 的曝气强度。
2）膜组件的（投影）截面积（As）
膜组件的（投影）截面积（As）是以膜组件（内壁范围内）平均垂直投影面积，以m2为单位。As=a（m）×b（m）
说明：
1）工程设计时，需计算出该空气量和生物处理所必需的空气量，并进行比较，以数值较大的空气量值为基础设计。但是实际运转时，需要确认活性污泥的DO值和水力循环流的状况，适当调整空气量。
2）处理工业废水时，由于生物处理所需的空气量较大，此时应按擦洗所需的空气量设计曝气强度，剩余的空气量应尽可能在不妨碍水力循环流的场所曝气。尤其是原水BOD5较高的情况下，有时需要在膜池以外另设曝气池。
六、化学清洗系统为了确保膜组件长期的稳定运转，在运行过程中需要进行在线和离线化学清洗。
三菱化学MBR膜系统的维护主要分为维护清洗、恢复清洗、浸没清洗。本操作默认12％次氯酸钠溶液，比重1.19。
1）维护清洗
维护清洗为了定期清除膜表面的堵塞物，控制粘结层增厚及膜间压差的上升，以达到稳定运行。1 次／1 周为标准，采用有效氯浓度 500ppm 的 NaClO，通液30分钟。在清洗时，停止曝气。
2）恢复清洗
恢复清洗是在跨膜压差超过15KPa时进行，其目的为清除膜片的堵塞物，使膜间压差恢复到初期值的状态。每3个月1次为标准，清洗前停止曝气，然后采用有效氯浓度 3,000ppm的 NaClO溶液,通液30 分钟。通液完毕后，在该状态下维持 30～90 分钟。启动稀释水泵，把系统内的药液排出并重新 开始曝气。曝气重启经过经过 0～15分钟之后，重新抽吸运行。
3）如果进行 NaClO药液的恢复清洗之后，膜间压差还是较高时，可以考虑是由无机物堵塞引起的，所以要进行酸（1%草酸、1%柠檬酸）的在线清洗。
浸没清洗
当恢复清洗不能使膜间压差恢复时，或者因机器设备的故障膜间附着污泥时，把膜组件整体浸没在药品清洗池内，清除堵塞物，其目的为使膜间压差恢复到初期值的状态。
浸泡前水洗膜组件。
将膜组件整体或膜片浸入到含有效氯浓度 3,000mg/L的 NaClO 或酸（1～2%草酸或柠檬酸） 的药液进行浸没。 浸没时间 NaClO为 6 小时～24 小时； 酸为 2 小时左右。浸泡后再次水洗膜组件。
注意事项：
1.在离线清洗时，需避免在有风天气内进行，清洗时避免太阳晒；
2. 卸膜片冲洗时需谨慎操作，严禁大力强行拉拽，否则会引起膜丝断裂；
3. 冲洗时应控制水枪压力不高于0.08Mpa，并保持水枪喷头与膜片间大于1米距离，冲洗水流与膜片的角度小于30 度；
4. 每隔20min 进行淋水处理。当外界条件恶劣时，为了防止膜丝变干，需缩短淋水的间隔时间。清洗完成后需马上浸入水中；
5. 冬季时应考虑系统防冻，请绝对不要让膜组件冻结。
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