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三菱化学MBR膜使用技术说明

2018-05-08 15:06:55 来源：

*章　MBR工艺总体描述

一、MBR工艺的特点
为MF微滤膜与生物活性污泥相结合的生化处理工艺。具有出水品质高，污泥产量低，抗负荷冲击性强系统稳定等优势。
本项目膜生物反应器中使用日本三菱化学公司生产的材质膜产品。三菱化学膜自1970年开发出中空纤维膜并应用于水处理行业，1990年开始膜产品应用于MBR工艺，产品在污水处理行业应用有20余年，工程业绩数量已达4000余项，如今已成为全球主要MBR工艺膜生产厂家之一。
二、本次设计使用的三菱化学PVDF系列中空纤维膜特点
1．膜通量高
三菱化学公司作为*高分子材料制造商，通过特定工艺制作而成的中空纤维膜，在保证膜表面强度的前提下提升成孔率，且孔径均匀，并对膜表面进行了永久性亲水化处理。其单位膜面积的膜通量行业领先。其市政污水处理中*大平均膜通量可达33L/m2·hr。
2．拉伸强度大
PVDF系列膜产品结构为复合膜结构，内部为柔软空心支持体，外部为紧密结合的材质过滤膜层。膜丝抗拉伸强度≥200牛顿/fil。
3．膜丝内部流道大
新一代膜产品内径约1.4mm。中空纤维膜纵向水力流道变大，流道阻力减小，使膜丝各个部位能更均匀抽吸工作。
4．膜表面抗污染性能高
膜表面为复合结构，耐磨擦。即使长期使用后外皮层发生损伤情况下，仍然有内皮层起到截留污染物效果，防止影响产水水质。
5．膜材质抗药性高
采用高等级树脂原料，对氧化剂等化学药剂具有良好的抗药性。
MBR膜元件需满足或优于以下技术参数

膜参数	膜种类		中空纤维（帘式）
	膜材质		PVDF
	公称孔径		0.4μm
	有效膜面积		25m2/片
操作条件	过滤方式		抽吸
	常用差压		30 Kpa（max）
	膜通量		0.2～0.8m3/m2/d
	MlSS浓度		5000～12000mg/L
	使用温度		5～40℃
	耐受pH范围		1～11
	冲洗气量		（100～150Nm3/m2/h ，按膜组投影面积计）
	清洗方法	清洗方式	压力注药
		在线清洗	1次/周或压差＞15Kpa
		离线清洗	2次/年或在线洗后效果不佳
	生活污水品质保证年限		5年

三菱MBR进水水质参数

理想进水水质如下表

项目	CODcr (mg/L)	BOD5 (mg/L)	NH3-N (mg/L)	TN (mg/L)	SS (mg/L)	TP (mg/L)
进水	≤400	≤200	≤40	≤80	≤100	≤15

三、MBR系统运行和维护说明
（一）运行
三菱化学膜产品属于浸没式膜组件，膜组件沿导轨落下安装于生物池末端的膜池中。通常膜组件抽吸水泵在PLC编程器控制下自动运行，本次设计中每列膜池独立配备一台抽吸水泵。抽吸水泵配备变频器以保证操作条件和透膜压差在一定范围内变化时能够保持恒流产水量。当膜池在高液位时，抽吸水泵满负荷工作。抽吸水泵会根据液位高低调节工作负荷。在低流量时，膜池会顺次选择自动进入待机状态。每列膜池产水管独立配套一个浊度仪，由PLC监控出水浊度。*后所有的抽吸水泵产水汇总入一根产水总管至后续设施。
本次膜组件产水泵运行设定为间歇性周期运行（开7min，停1min）在检修期间以外，常时按此周期自动运行。
2．膜组件抽吸水泵
(1)流量：参照计算书m³/hr；
数量：略（1备）；三相380v；
(2)控制方式：手动＋自动；
抽吸水泵实行间歇运行
使用泵类型：自吸泵；（或）离心泵+汽液分离器
3．PVDF膜系列
（开≤7分；停≥1分）/周期
①需先启动膜组件曝气风机(开) →②后启动膜抽吸水泵
②建议采用抽吸泵设定为定流量运行，软启动。

（2）膜组件出水管上（压力）真空表（使用“kPa表”）
参考：通常膜组件跨膜压差为-5～-25kPa
报警压力设定：压力到P1-20kPa时，蜂鸣动作。
自动停泵设定：压力到P1-30KPa时，抽吸泵停机。
（备注：P1为膜初始投入运行时正常抽吸压）
（3）泵/管道的安装高度
自吸泵：尽量安装于抽吸管道中高位，可有效排放气泡。
泵的有效吸程（施工设计时尽量压低抽吸水管扬程，可以提高泵的效率）
抽吸水泵进出管道应防止虹吸现象。
(3)自动控制：抽吸水泵间歇运行，运行和停止时间可调，MBR生化池内液位计设定抽吸水泵低液位保护：MBR生化池低液位时，抽吸水泵停止运行，确保膜池内液位过低时膜组件不出水。抽吸水泵与膜组件曝气用鼓风机联动，鼓风机运行为膜抽吸水泵启动前提。
抽吸水泵实行变频启停，能防止电机过载与发热。
(4)PLC监测：控制室监控各台抽吸水泵的运行状况。
膜擦洗鼓风机
膜组件下方配套曝气箱系统，组件运行时通过曝气产生气水错流搅动，能有效控制膜表面污染。

膜池水深（kPa）	45
管路损失（kPa）	7
合计（kPa）	53

风机参数：
风压：53 kPa；
风量：（略）m3/min；
数量：（略）台（1备）；三相380v；
控制方式：手动＋自动；
自动控制：鼓风机定时切换；鼓风机超高压保护，当风管压力超过设定值时鼓风机停止运行，并报警。
（二）维护
膜组件在生物池中运行使用，随着时间的推移膜表面生物污染会有积累趋势。因此推荐定期对膜组件实施在线药液清洗。
在线药液清洗分为两大类：
①维护性清洗（低浓度药液）；
②恢复性清洗（高浓度）。关于系外清洗，膜产品经过长期使用后根据现场水质及膜污染特征，具体判断是否实施系外药液清洗。
（三）启动
膜设备安装完毕实施启动前，需对各管路进行气密性检测。膜组件抽吸水管道需用≥100kPa压力测试有无漏点，膜组件浸入水中后可用气压衰减率检测膜组件（充气28KPa气压下5分钟压力降幅不超过7kPa。
本项目中4个独立系列的膜池能独立运行及停机检修。
（四）膜箱装卸
膜箱为全不锈钢材质；膜片为常温防晒防雨运输保存。
（五）膜组件装卸
参照附件“膜片及集水管安装要领”文档。
（六）膜组件中膜箱在出厂前经过压力密封性测试，膜片为逐片检测，所有经检测合格出厂之产品均有检测记录可查。
（七）PLC电控系统备份；主要水泵设备需要备品。膜系统分为若干独立单元，均可独立运行。膜池旁设有膜组件检修平台，独立的酸/碱清洗池以备万一时检修维护用。
（八）清洗要求
三菱膜化学清洗分两大类（在线药液清洗和系外药液清洗）：
1．在线清洗分两类：
（1）低浓度维护性药液清洗：此类清洗持续时间较短，采用较低的化学药品浓度、清洗频率较高。其目的在于保持膜的透水性和延长在线清洗周期。
（2）高浓度恢复性药液清洗：此类清洗持续时间较长（但仍然相当短）、采用化学药品浓度较高，清洗频率较低。其目的在于恢复膜的透水性。在线清洗是当产水过程中TMP达到较大预计值时或定时启动的。
2．系外药液清洗（浸泡清洗）：当在线清洗压差不能恢复正常时，或者膜孔堵塞、膜面积泥等情况出现时，宜将膜从系统中取出放入独立药液池中进行浸泡清洗。
无论那种清洗三菱化学膜一般采用的两种清洗化学药剂为：
次氯酸钠 --用于去除有机和生物污堵。
柠檬酸 --- 用于去除无机污堵
具体清洗步骤请见详细操作描述部分，下表列出所推荐的清洗参数：

在线清洗1（低浓度维护性药液清洗）
清洗所用化学药品	浓度	清洗频率	清洗持续时间
次氯酸钠	300~500mg/L	每周1 次	80分钟（每系列）
在线清洗2（高浓度恢复性药液清洗）
清洗所用化学药品	浓度	清洗频率	清洗持续时间
次氯酸钠	3000 mg/L	每2月1 次	120 分钟（每系列）
柠檬酸	1000 mg/L	每年2～3 次	120 分钟（每系列）
系外清洗（浸泡清洗）
清洗所用化学药品	浓度	清洗频率	清洗持续时间
次氯酸钠	3000 mg/L	每年1 次	6~24小时（每系列）
柠檬酸	1 %	约每年1 次	6~24小时（每系列）

本设计中，按膜组件1系列5或6台膜，独立分别做在线清洗。

* 在线清洗时相关设备自动控制顺序如下：
1）根据程序，每周在设定时间膜组件自动运行设定进入待机模式。
2）抽吸水泵停止，抽吸管路中阀门闭合。
该列供应曝气主管道阀门闭合。（风机运转调整另计）
与膜组件抽吸管旁通连接的送药液管道上，阀门打开。
3）药液泵送系统中，稀释水泵与原药液计量泵启动进入自动泵送状态（30分钟工作），之后自动停止。送药液管道上阀门闭合。
整个膜系统进入静置状态，让药液与附着微生物等污染物充分接触。
A 低浓度药液时设定为10～30分钟
B 高浓度药液时设定为90分钟
4）膜组件重启曝气搅动工作
该列供应曝气主管道阀门打开（风机运转调整另计），膜组件进入曝气状态。
时间如下：
A 低浓度药液时设定为5分钟
B 高浓度药液时设定为30分钟
5）膜组件抽吸管路中阀门打开，抽吸水泵启动。全列进入自动运行产水状态。

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