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关于MBR的设计与运行要点!

2020-07-30 08:48:00来源:环保工程师 阅读量:6357

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导读:本文是关于MBR的设计与运行要点。需要注意的是,不适合MBR法的废水类型有:乳化液/研磨液/淬火液/冷却液废水、表面活性剂废水、石油类废水、脂类废水(有预处理措施除外)。
  1、MBR膜的设计要点
 
  1、确定水质
 
  MBR不是万能的,它属于微滤膜,是按能通过的颗粒物粒径来定义的;所以,对于它来讲堵塞问题是关键,一些易结垢、含油类物质和粘稠性物质较多的废水,建议不要采用MBR膜法;
 
  不适合MBR法的废水类型有:乳化液/研磨液/淬火液/冷却液废水、表面活性剂废水、石油类废水、脂类废水(有预处理措施除外);
 
  2、膜组件的设计要点
 
  1、 把膜片拼装在一起形成一个膜组件,特别注意的是,膜片与膜片之间间距要足够大,有效距离要大于100mm(轴心距大于140mm),如果膜片本身膜丝密度大,那么有效间距要适当放宽,这样做的目的是保持冲洗气流顺畅到达顶部膜丝,也可以减少膜丝之间的板结和截留物,减少膜组件的清洗频率;
 
  平板膜的间距只要60~80mm就可以了;太大的间距导致占用空间太大;
 
  2、 膜片横向和竖向装都可以,具体取决于安装的空间;横向装时,膜丝保持微下垂,下垂幅度保持在10mm,也可以这样说,在保证膜丝不受拉力的前提下,尽量直,这样膜丝和膜丝之间就不会留有太多的杂物;推荐使用竖向安装的方式;
 
  3、 不能把膜组件做的很大,因为太大的膜组件,其安装密度就会大,同样的搅拌空气量对它来讲却显不足,而且在膜片上积累很多包裹物的时候,就需要对膜片进行喷洗,用高压水枪或自来水,安装太密会让你很难冲到内层膜片,建议单个膜组件处理量不要超过1.5m3/hr;
 
  3、MBR曝气的设计要点
 
  1、 曝气装置可以固定在池底(需要做膜组件承托架和膜组件滑入导轨),也可以跟膜组件做在一起,各有优劣,曝气管的位置要做精心考虑,采用DN20穿孔管,每个膜片间隙对应一路穿孔管,穿孔大小Φ2.0mm,穿孔间距100mm,相邻两路管穿孔位置交错穿插,孔口做单排垂直向上,沉降的污泥不会对孔口产生堵塞。
 
  2、 曝气量的大小进行粗略估算,根据经验数字,按照汽水比24:1(以说明书为准)(常规池深3.5m),风机排风压头选型比最高液位高0.01Mpa;风机出口设置泄气阀,泄气管口径全开能卸掉70%的空气量即可,泄气口上加装消音器,这套装置用来控制生化槽中的DO值以及保护风机;
 
  3、 每个膜组件曝气都设置单独的调节阀,同时整个生化槽的充氧曝气要另外做单独的控制阀,用微孔充氧曝气装置,确保能灵活调整搅拌空气量和充氧空气量;
 
  4、 MBR池DO控制最佳为2.5~5之间,正常液位约为3ppm,在液位高低不同时,DO也会有变化,不宜长时间超过5.0ppm
 
  4、MBR抽吸泵的设计要点
 
  1、 有条件的情况下,尽量每个膜组件配1台泵,这样方便观察判定每个膜组件的状态(压力和通量),但多个膜组件共一台也可以,在每个膜组件吸水管路上装流量计;
 
  2、 抽吸泵尽量低于液位安装,越低越好,在膜组件正常状态下,靠虹吸也是可以出水的,如果MBR池是地下池,那就做地下机房,确保抽吸泵能有足够的吸程。
 
  低于MBR主要的参数是跨膜压差,各品牌规定略有不同,一般不宜高于0.03Mpa,在这里跨膜压差不一定等于真空表读数,还要看泵的进水口高度和生化池液位的高度差,如果真空表的读数为0.03pa,生化池液位比泵进水口高1m,那么此时的跨膜压差为0.04Mpa。
 
  若泵安装位置高于生化池液位1m,则此时的跨膜压差只有0.02Mpa,公式就是:跨膜压差=真空表读数(取正)+(生化池液面高度-抽吸泵进水口高度);
 
  3、 抽吸泵出口管路一定要加装透明流量计和取样阀,透明的流量计就可以直观的看到水质状态,每个流量计前面或后面加调节阀,用来调节膜组件的出水量;
 
  4、 电气控制:一般设置MBR抽吸泵运行为13min运行,2min停止,能有效减少堵塞的频率,具体启动停止时间要征求厂家的意见,在电接点压力表压力超限时,能停泵并报警;抽吸泵要能与风机联动,风机在停止状态时,抽吸泵不工作;
 
  2、MBR影响因素控制要点
 
  膜生物反应器工艺中,膜分离的操作条件类似于传统膜分离,主要控制因素有进水水质、膜面流速、温度、操作压力、pH 值、MLSS 等。
 
  1)温度
 
  膜生物反应器系统宜在 15℃~35℃下运行。通常,温度上升,膜通量增大,这主要是因为温度升高后降低了活性污泥混合液的粘度,从而降低了渗透阻力。
 
  2)操作压力
 
  在控制活性污泥混合液特性基本不变的情况下,膜通量随着压力的增加而增加;但当压力达到一定值,即浓差极化使膜表面溶质浓度达到极限浓度时,继续增大压力几乎不能提高膜通量,反而使膜污堵加剧。浸没式 MBR 的跨膜压差不宜超过 0.05MPa。
 
  3) 溶解氧
 
  溶解氧是影响有机物去除效果的重要因素。特别是在以除磷脱氮为目的的情况下, 溶解氧的浓度控制显得尤为重要。在不同的膜生物反应器工艺类型中,混合液以各种形式在生物反应池内形成好氧、缺氧及厌氧段。反应池各段 DO 的控制范围为:厌氧段在 0.2mg/L 以下,缺氧段在0.2mg/L~0.5mg/L 之间,好氧段溶解氧浓度宜不小于 2mg/L。
 
  4) 膜面流速
 
  膜面流速与压力对膜通量的影响是相互关联的。压力较低时膜面流速对膜通量影响不大,压力较高时膜面流速对膜通量影响很大。随着膜面流速的增加,膜通量也增加,尤其是当压力比较高的时候。这是因为膜面流速的提高一方面可以增加水流的剪切力,减少污染物在膜表面的沉积;另一方面流速增大可以提高对流传质系数,减少边界层的厚度,减小浓差极化的影响。另外,膜面流速对膜面沉积层的影响程度还与料液中污泥浓度有关,在污泥浓度较低时,膜渗透速率与膜面流速呈线性增加。但当污泥浓度较高时,膜面流速增加到一定的数值后,对沉积层的影响减弱,膜通量增加的速度减小。对于外置式 MBR,运行条件尽可能控制在低压、高流速,膜面流速宜保持在 3m/s~5m/s。这样做不仅有利于保持较高的水通量,而且有利于膜的保养和维护,减少膜的清洗和更换。
 
  5) MLSS
 
  浸没式 MBR 好氧区(池)污泥浓度宜控制在 3000mg/L~20000mg/L。一般来说,在一定的膜面流速下,当料液中污泥浓度增加时,由于污泥浓度过高,污泥易在膜表面沉积形成厚的污泥层,导致过滤阻力增加,使膜通量下降。但是,料液中污泥浓度也不能太低,否则污染物质降解速率低,同时活性污泥对溶解性有机物的吸附和降解能力减弱,使得混合液上清液中溶解性有机物浓度增加,易被膜表面吸附,导致过滤阻力增加,膜通量下降。因此,应当维持料液中适中的污泥浓度,过高或过低都会使水通量减小。
 
  6) pH 值
 
  膜生物反应池进水 pH 值宜为 6~9。
 
  3、MBR生化过程控制要点
 
  进水水温低于 8℃时,活性污泥的活性受到一定的影响,此时要适当降低出水量,保证污水中有机物在反应池内得到充分的降解,从而确保出水水质。减缓膜堵塞。
 
  在气温发生突变的季节中尤其要注意观察出水水质,如出水水质有突变时,要减少适当出水量、增加曝气时间。
 
  正常运行时,应极力避免对微生物新陈代谢有抑制作用的消毒液、消毒剂混入生物反应池中。防止设备中微生物的正常生物机理受到破坏,导致出水恶化。
 
  当污水中含有大量的合成洗涤剂或其他起泡物质时,膜生物反应池会出现大量泡沫,此时可采取喷水的方法解决,但不要向反应池内加入含有油性物质的消泡剂来去除泡沫。也不可使用硅胶系列消泡剂。硅胶系列消泡剂被吸附到膜表面,会加快膜间差压的上升,使膜堵塞。此时,即使用药液清洗也很难恢复压差,需要更换膜。
 
  MBR法工艺系统应定期排放一定量的剩余污泥。排泥量可根据污泥沉降比、混合液污泥浓度、活性污泥的有机负荷或污泥龄来确定。
 
  4、MBR膜污染与清洗
 
  膜污染是污水中的悬浮颗粒、胶体等在膜表面沉积,造成膜孔堵塞的现象。膜一旦与料液接触, 污染即开始,由于溶质与膜之间相互作用产生吸附,开始改变膜特性。对于微滤膜,这一影响不十分明显,以溶质粒子的聚集与堵孔为主;而对于超滤,如膜材料选择不当,影响相当大,与初始纯水通量相比,可降低 20%~40%。尤其在低流速、高溶质浓度情况下,溶质在膜表面达到或超过饱和溶解度时,便有凝胶层形成,导致膜的透过量不依赖于所加压力,引起膜透过量的急剧降低,因此在此种状态下运行的膜,使用后必须清洗,以恢复其性能。
 
  控制膜污染的措施有:
 
  1) 对膜生物反应池系统进水进行预处理,去除其中的粗大颗粒;
 
  2) 选择合适的操作压力;
 
  3) 缩短出水泵抽吸时间或延长停吸时间和增加曝气量均有利于减缓膜污染。
 
  对膜进行空气清洗可以除去表面杂质,孔中的杂质可用水反洗将其排出。水反洗是用过滤水从反洗罐中泵到抽水管中,根据膜种类的不同,一般每 10 分钟~24 小时反洗一次。
 
  当水反洗无效果时,为了保持膜的良好性能,有必要使用化学清洗方法去除污染物。膜的化学清洗依据污染物的具体情况有所不同,使用的清洗药剂也不一样。化学清洗时,选择化学药品的原则一是不能与膜及其他组件材质发生任何化学反应,二是不能因为使用化学药品而引起二次污染。
 
  膜清洗常用清洗剂的类别和性能如下表:
 
  表 清洗剂的种类和性能

 
  MBR化学清洗的操作要点
 
  1、 在有条件的情况下,为了减少工作强度,能实现整个膜组件的清洗,这就要求做好膜组件的出池入池定位,水管及气管要做方便拆卸的活连接(气管如果不与膜组件做在一起则气管不用考虑),而且这个活连接要经久耐用,个人建议用优质法兰连接或者采用品牌的双由令球阀连接,膜组件的起落配套行车,能有效减轻劳动强度,行车贴牌500kg(实际可以做到1t的起重量);
 
  2、 化学浸泡槽要做3个,大小要膜组件放进去绰绰有余,高度在淹没膜丝之后再留500mm超高,每个浸泡槽要做好穿孔曝气管道及其保护平台;浸泡槽总深度=池底平台高度+膜组件底部到上层膜丝的高度+500mm超高
 
  3、3个浸泡槽边上要设置2个储液桶,其容量要大于浸泡槽的有效容积,用来将清洗药液重复利用;
 
  4、每个浸泡槽要配套1台塑料排污泵,用来将药液从浸泡槽中移送到储液桶或排放;
 
  5、要考虑洗过之后的废液的处理方式,NaOH可以当作药剂加入到系统中,NaCLO经过澄清处理直接排放或储存回用即可,柠檬酸可以慢慢投加到生化处理系统中;
 
  6、每个浸泡槽的搅拌空气量按照剧烈搅拌来设计,并安装有调节阀;
 
  7、浸泡槽要设有自来水加入管道,管道要粗,避免在自来水注水上浪费时间,注满时间以10min为宜,参考数据,在自来水压力2~3公斤时,DN50的自来水管流量约18~22m3/hr;
 
  8、常用化学清洗药剂及浓度:
 
  NaOH(用来杀菌和清洗掉有机污染物):浓度1%~2%,浸泡时间>2h;
 
  柠檬酸(用来除去无机结垢,没有则省略):浓度2%,浸泡时间>2h;
 
  NaClO(10%液体,用来深度杀菌,恢复膜丝过滤功能):浓度5%,浸泡时间>2h;
 
  酒精(95%工业级酒精)单片浸泡2min,用来恢复失水后的膜丝,未脱水则省略;
 
  9、清洗步骤:水冲洗→水浸洗→碱液浸洗→柠檬酸浸洗→NaClO浸洗→水冲洗→复位
 
  10、注意,柠檬酸为有机酸,使用不受限制,但如果距离下次使用超过1个月,就会在储存过程中发霉变质,建议一次性使用;
 
  11、注意,每次清洗完需要检查膜丝断丝,对于断丝单根打结处理;
 
  5、MBR异常问题解决
 
  1 、膜组件在安装过程中未加以保护或保护不当,导致组件或膜片损坏
 
  规范要求:
 
  a、试水前勿拆除出厂包装,组件就位后需立即遮盖,避免焊接施工时焊渣灼伤膜片。
 
  b、吊装时取4个吊耳起吊,防止组件变形, 吊装时严禁碰撞、倾斜、侧翻。
 
  2 、现场不具备吊装条件或吊装困难
 
  处理方法:
 
  a、吊装困难时,需结合当地天气及污水站周围土质和起吊距离选用合适的吊车;
 
  b、不具备吊装条件时,将膜片拆出,曝气箱和膜组件拆分后由人力往池内吊放。
 
  3、膜组件地脚固定不牢或没有固定,导致使用时组件移位或损坏连接管道,后期加固难度增加
 
  规范要求:
 
  组件曝气箱严格定位,同时采用不锈钢膨胀螺丝固定,防止组件长时间动荡、移位,甚至拉断上方抽吸管。
 
  4、各膜组件空气放空管道没有接到水池上部用总管连接
 
  规范要求:
 
  将每个膜组件的气管放空管单独接至水池上部,并在液面上适当位置设置阀门,再用总管将伸上来的管道统一连接。
 
  5、膜组件安装完成后必要的检查措施
 
  规范要求:
 
  在膜组件安装后进水调试前需要检查组件连接管、硅胶管是否安装合格,有无泄漏隐患。组件出水管安装电接点真空压力表部位比较容易出现漏气现象,需要重点检查生料带是否缠绕仔细。
 
  6、膜池内施工垃圾较多,对膜组件正常运行留有隐患
 
  规范要求:
 
  安装前反应池内的施工应已完成,并请检查清扫工作。大块的垃圾(混凝土块、切削屑粒、零碎材料)等不得残留在槽内,请务必将其除去。在清水调试前再次检查池体,如有必要必须再次清扫。
 
  7、浮球安装随意,造成浮球到处移动,液位控制不准,同时造成浮球控制失灵。
 
  规范要求:
 
  就位准确、固定牢固,确保浮球在合理的范围上下浮动。
 
  8、加药管路安装不正确
 
  安装方式:
 
  必须有喇叭口,药剂由喇叭口自流 进入膜组件,喇叭口到膜池液位距离不能大于 1 米,若是 封口(没有喇叭口)安装加药管路,加药时的压力可能会 将膜组件损坏,使出水浑浊或产生大量气泡。
 
  9、管道设备没有质量标准和美感
 
  规范要求:
 
  设备安装整齐统一,必须留有检修空间。管道安装必须整齐有序,减少不必要的交叉。
 
  10、自吸泵无法出水
 
  处理方法:
 
  a.检查膜池液位是否过低,出水困难。
 
  b.检查自吸泵进出水管路是否安装正确,自吸泵叶轮转向是否正确。
 
  c.检查自吸泵进水段与膜池水面以上的管路、阀门等有无漏气隐患。
 
  11、运行过程中,若风机短暂关闭后,再次开启时,风机无法启动
 
  规范要求:
 
  若风机短暂关闭,再次开启时,需要先打开放空阀,再启动风机,防止风机因管路内残余空气造成风机启动憋压。
 
  12、膜池曝气不均匀
 
  处理办法:
 
  建议放空阀每天打开一次,每次 2-3 分钟,放空阀打开时,自吸泵务必停止,否则放空时,曝气不能有效的冲刷膜片,会导致膜片堵塞,影响膜的寿命。
 
  13、负压表读数异常
 
  处理办法:
 
  1、达到洗膜周期,按规范洗膜;
 
  2、检查出水流量是否超出设计流量;
 
  3、检查负压表是否损坏或者接线是否正确;
 
  4、检查自吸管支管阀门(位于负压表前端)是否全开;
 
  5、检查自吸泵前端管路是否漏气。
 
  14、出水浑浊
 
  处理办法:
 
  a .检查水下自吸管路是否泄漏;
 
  b .检查组件顶部硅胶管内壁是否残留污泥,判断对应膜片破损与否;
 
  c .逐一拔出膜片检查膜表面破损情况。
 
  原标题:关于MBR的设计与运行要点!

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