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    技术交流

    MBR的设计要点

    来源:时间:2015/09/30浏览次数:2688
     

    1、MBR的设计与计算

    基本构成

    工艺参数

    1.反应器的容积可按污泥负荷和容积负荷进行计算;

    2.反应器装置必须保证一定的污泥浓度和水力停留时间。

    3.反应器处理污水的设计参数应有试验去确定,在无试验数据的条件下,可参考相关工程参数。

    反应器供氧量的设计计算

    反应器的生物好氧反应所需的供气量可根据活性污泥法按下式计算:

    反应器表面清洗所需的空气量,应由位于膜组件下部的曝气管产生的向上水和空气流清除膜表面污染物的试验确定。

    平板膜一般按照如下参数设计:

    反应器剩余污泥计算

    反应器的剩余污泥量可按下列公式计算:

    2、平板膜组件的设计与参数计算

    膜通量设计

    斯纳普平板膜生活污水平均通量设计一般按照:400~600L/m2.d

    工业废水在没有试验验证的情况下,膜通量一般按照标准通量的1/2(200~300L/m2.d)进行设计。如需提高通量,必须经过试验论证。

    平板膜的构造与设计的留意点

    膜组件主要由以下构成:

    1)膜支架:支撑平板膜的框架;

    2)软管:连接膜片与集水管的橡胶管;

    3)集水管:集中来自各软管的过滤水,连接到处理出水管;

    4)压板:放置膜支架振动和上浮;

    5)曝气管路:提供膜表面的清洗空气。

    平板膜应用于污水处理时的注意点!

    !应设计成曝气停止及曝气管清洗时不进行抽吸出水的系统;

    !应设计成尽可能避免空曝气(指抽吸停止时)的系统;

    !MBR池鼓风机对曝气管的空气供应量不能超过上限值,也就是不能过大的设计曝气量;

    !运行时膜组件上方应始终保持+300mm以上(推荐+500mm)的水深。

    !池内药液清洗时不可使用水泵压入,应利用重力注入(1m以下)清洗药液。

    膜片数量的计算

    3、产水方式

    影响产水量的因素主要包括:滤膜本身的性能、滤膜组件的结构、曝气系统的设计、活性污泥的性能等,在恒流运行条件下,滤膜组件必须控制在临界过滤通量(过滤压差(TMP)不随时间明显升高的最大过滤产量)以下抽吸运行,方能实现长期稳定的工作状态。

    QMBR沉浸式平片膜元件的标准过滤通量为[16~24 L/m2.h]。

    4、保护性设计

    设计系统时应设置保护性停止抽水和溢流措施。

    (1)任何故障引起的曝气鼓风机停止运转,在抽吸状态下都会引起污泥在膜表面上的堆积,使抽吸压力急剧上升,甚至引起系统的崩溃,因此不论何种原因鼓风机停转时,必须立即停止抽水。

    (2)为防止出现滤膜干燥、损坏现象,应设置最低液位保护,当污泥混合液的液位低于设定点后,立即停止抽吸泵工作。

    (3)考虑膜元件的在线化学清洗,应在抽吸管路上设置化学清洗药液注入口,此注入口到反应器液面的垂直距离应为600~1000mm。

    (4)为保持曝气管上的散气孔通畅,须在曝气管路上装设排空阀,并定时开启该阀门,造成曝气管内的气压波动,使在反应池内液体的静压作用下,散气孔被液体来回冲冼,以防止污泥堵塞散气孔。

    5、膜污染清洗

    膜面上发生了污染,就会使抽吸压力上升,如果不采取措施继续运行会使产水量下跌,因此必须进行清洗使膜性能恢复。

    延伸阅读:

    【收藏】MBR的设计要点——上篇

    在线化学清洗

    碱洗:配制2000~5000mg/L次氯酸钠和1000mg/L氢氧化钠混合水溶液,用高位水箱静水压头灌入抽吸管路至膜元件,水量为2~3升/片,浸泡5小时以上或浸泡过夜。

    酸洗:配制1000mg/L草酸溶液,在线清洗,水量同上,浸泡1小时。

    物理清洗

    当在线化学清洗无法解决问题时,需要将膜元件从组件取出,放在平整的地面上,用高压水枪冲洗膜表面。

    离线化学清洗

    滤膜元件经过上节的物理清洗后,再置于专用容器内,向容器内加入与在线清洗相同的化学清洗剂,浸泡5小时以上,可使滤膜的过滤能力得到最有效的恢复。

    6、原水预处理

    沉浸式平片膜元件对原水中固体颗粒的要求

    进入膜生物反应器的原水必须经过严格的2毫米以下细格栅或50目滤网预处理,未经过滤处理原水中的较大固体物质将可能造成膜表面的划伤,本公司将不承担保用责任。

    沉浸式平片膜元件对原水PH值的要求

    进入膜生物反应池的污水酸碱度应调节在 pH值3~12的范围内,超出此范围将引起超滤膜不可恢复的损坏。

    沉浸式平片膜元件对原水硬度的要求

    当水中硬度较高时,在长期使用过程中,钙盐、镁盐等沉淀性物质会在滤膜和曝气管上结垢,严重影响滤膜及整个系统的正常工作,因此在处理硬度较高的污水时,需要对污水进行软化处理后才能使用膜生物反应器法。

    沉浸式平片膜元件对原水温度的要求

    被处理污水温度一般应低于35℃,温度过高将影响生物处理效果和滤膜的使用寿命。但在某些耐高温微生物处理系统应用,滤膜的允许温度可为45℃。

    沉浸式平片膜元件对油份和有机溶剂的要求

    浸没式平片膜元件一般情况下不能处理含油废水和含有机溶剂废水。油分会附着在膜表面造成透水量降低,有机溶剂会在膜表面发生相分离而侵蚀膜的机能层。经过充分应用试验并取得成功的情况例外。

    沉浸式平片膜元件对化学污染物的要求

    进水中不得含有高分子絮凝剂、环氧树脂涂料及离子交换树脂的溶出物,这些化学物质会在膜表面形成化学污染,造成透水量的降低。

    7、MBR工艺设计基本原则及关键点

    MBR选择的一般规定:下列场合可选择MBR工艺:

    1.出水水质要求高,排放标准要求高;

    2.产品水需要回用(景观、冲厕、绿化等);

    3.工程用地紧张;

    4.RO预处理(SDI<3)。

    预处理的目的

    目的:保证后续处理流程能顺利进行,保证机械设备和管道运行正常。

    1.预处理与MBR关系不大:MBR系统设计不合理、损坏、失效与预处理的正常运行没有关系。

    2.MBR与预处理关系极大:预处理系统设计不合理、损坏、失效与MBR系统的正常运行有及其重要的关系。

    MBR预处理设施选择的原则

    MBR工艺保护膜的预处理设施:超细格栅(0.2~2mm)

    超细格栅选择原则:

    1.设在沉砂池之后;

    2.选用Mesh或Hole状转鼓格栅;

    3.平板膜1~2mm;

    MBR工艺保护膜的预处理

    多数膜工程商:进水油脂<50mg/L,矿物油<3mg/L

    8、工业废水处理MBR设计的十大要素

    一、深入了解工业废水的水质特征(水质、水量、冲击负荷以及毒素等);

    二、充分重视预处理的作用;

    三、工艺流程整体性的考虑;

    四、MBR构型与膜组件型式的选择;

    五、运行费用与能耗;

    六、膜污染控制与清洗;

    七、自控方式与监测;

    八、臭味、噪音和湿度问题;

    九、色度问题与去除;

    十、运行维护的便利性。

    深入了解工业废水的水质特征

    成分复杂

    工业废水、生产工艺、季节等均会影响废水水质;

    不同类型废水,水质不同;

    同类型废水,生产工艺不同,水质也可能不同;

    焦化废水、制药废水等,含有毒素物质(抗生素、苯酚等物质);

    试验确定工艺参数

    通量、污泥浓度和膜污染控制措施。

    充分重视预处理的作用

    没有预处理,对MBR是不可想象;

    预处理的作用:既要防止膜污染,又要保证生物体系的正常运行;

    根据原水的特点,选择适当的预处理措施;

    预处理不当:格栅过粗、絮凝不充分(PAM)等,高分子之间易吸附,加强膜污染。

    工艺流程的整体考虑

    MBR构型选择与膜组件型式

    污泥浓度<10g/L;

    膜组件排布时,需要考虑维护管理的便利性;

    通量:工业废水处理时,提供一般1/2生活污水通量,但实际选择时,需要结合具体的废水类型和水质特征进行具体分析。

    运行费用与能耗

    运行费用是工程设计中需要特别考虑的。

    MBR的运行费用:

    (1)水泵的性能:与膜组件和TMP有关

    (2)曝气:膜曝气,一般采用大气泡曝气

    生物曝气,一般采用微气泡曝气

    (3)膜的清洗:所在比例很小

    (4)膜的更换:与膜材质等有关

    运行费用与能耗-曝气方式

    小型MBR,生物曝气和膜曝气可以合并,采用大气泡方式,保证对膜组件的冲刷,但能耗稍高。

    中型、大型MBR,需分开设置,既保证对膜组件的冲刷作用,又可以降低能耗。

    过量的膜曝气,会造成膜寿命下降和膜组件损伤。

    风机与曝气管

    为保护膜,宜采用无油压缩风机。

    由于工业废水冲击负荷的问题,需要足够的溶解氧即需要有足够的风机富余量。

    曝气管容易堵塞,需要设置清洗设备。设计管路时,应防止清洗水流入风机。鼓风机管路应高于水面,防止清洗水流入风机。

    膜污染控制与清洗

    MBR膜都有自己的化学清洗方法,其差别主要在于清洗剂的浓度和清洗方式的不同;

    在工业废水处理中,需要结合废水的水质特征和实际运行情况,确定具体的清洗方式和频率。

    由于清洗剂的腐蚀性,清洗管道应该考虑防腐。

    自控方式与监测

    通常情况下采用PLC控制,配置必要的电/气动阀门,自动运行。

    自动阀门应带有信号反馈,以确定是否开关到位。

    设计监测指标:TMP、水质、浊度等。

    臭味、噪音和湿度问题

    由于曝气量较大,MBR车间的臭味、噪音和湿度都较大。

    臭味:根据需要,反应池顶部加盖,做成密闭方式,用离心鼓风机将臭气抽取到臭味去除装置中。

    噪音:采用隔音罩,或者选择低噪音风机。

    湿度:根据需要,增加除湿器或者加强通风。

    温度:不能超过40~45度。

    色度问题和去除

    目前的MBR均采用超滤/微滤膜,对色度的截留效果较低。正在研究中的纳滤MBR,对色度具有较好的去除效果。

    原水中的色度:进行预处理,加入混凝剂或脱色剂,预先把色度降低到一个合理的范围,然后进入MBR,通过生物降解作用继续脱色。

    膜出水有时会有色度。可采用臭氧、活性炭等方式继续脱色。

    后期运行维护的便利性

    考虑膜组件清洗的便利性

    考虑膜组件更换的便利性

    操作人员日常维护、日常检修等。

    9、MBR在不同工业废水处理中的应用

    烟草废水的处理技术主要是物化工艺和生化工艺

    物化工艺:混凝过滤、气浮等

    生物工艺:活性污泥、生物接触氧化、曝气生物滤池、膜生物反应器等。

    工程实例:徐州卷烟厂 1200m3/d

    进水水质:COD=460-2520mg/L,BOD=350-1100mg/L,SS=120-260mg/L,氨氮=35-50mg/L,色度=30-250倍,PH=6-9

    出水水质:COD<50mg/L, BOD<10mg/L,氨氮<2mg/L

    在保证产水水质和通量的情况下,TMP膜压差能够维持长期平稳运行。

    MBR在视频废水中的应用食点品废水具有水量大,可生物降解成分多及浓度高等特点,且其中常含有大量糖类、蛋白质、微生物菌体和氮及磷等化合物。

    啤酒废水处理工艺:UASB+MBR

    设计出水水质:达到城市污水再利用-观赏性景观环境用水标准。

    豆制品废水:MBR

    设计出水水质:到达国家一级排放标准,出水BOD<50mg/L/.

    MBR在钢铁乳化油废水中的应用在钢铁、冶炼和机加工等行业的诸多流程中(冷轧、热轧、金属加工、酸浸、抛光等)都会产生大量的含油废水,废水来源大致为:酸洗废水、钢材表面活化处理的废水、冷轧乳化液废水、冷却带钢在退火前产生的碱性含油废水、冷轧不锈钢的生产过程中连续或间断地排放出的含油含脂的轧制乳化废液等。

    核心工艺:无机超滤膜+MBR工艺

    出水指标:COD<100mg/L

    实际工程:

    废水量:240m3/d

    膜组件:SINAP150型膜元件800片,总膜面积1200平方米,装配成8个膜组件。

    进水 COD < 6000mg/L

    临界通量:200L/m2.d

    MLSS:8000-15000mg/l

    BOD容积负荷:1.5kg/m3d

    出水: COD <100mg/L

    MBR在垃圾渗滤液废水处理中的应用垃圾渗滤液成分复杂、水质水量变化大,有机物、氨氮浓度高、微生物营养元素比例失调,对垃圾渗滤的处理难度大。目前国内处理工艺主要集中在生化工艺,核心工艺以A2O或SBR为主。在实际运行中,传统工艺很难稳定的运行,为了解决生化工艺技术难题,目前逐步采用MBR技术部分或完全取代传统好氧工艺,无论从运行稳定性,还是出水指标,均能满足国家环保要求。

    渗滤液及高难有机废水的特点

    COD及BOD值较高,一般在几千到几万

    成分复杂,含有许多无法常规方法降解的物质

    水质、水量变化大。

    解决办法:

    提高活性污泥浓度,到10g/L,20g/L甚至更高。

    效果:处理能力明显上升,出水水质变好。

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