工艺技术 研究：膜生物反应器[MBR]应用中的主要问题及措施

一 寿命期内处理水量衰减问题

1、问题成因：

1）膜污染逐渐累积，造成膜材料过水能力下降；

2）膜材料老化后亲水性下降，造成膜材料过水能力下降；

3）膜材料老化后机械强度下降，限制了膜擦洗强度和清洗药剂浓度，清洗效果下降。



2、改进措施

1）建立膜性能评价体系，实时跟踪监测，强化预判

第一步，利用透水率衰减法评估膜的使用极限。



第二步，对膜性能进行跟踪检测，掌握膜性能衰减情况。



第三步，在膜的使用极限寿命内，评估最经济膜寿命。



2）建立膜性能评价体系，实时跟踪监测，强化预判

在线监测与定期离线检测的膜检测体系，建立跟踪监测机制，全面掌握膜系统运行状态，形成大型MBR工程的技术保障系统。



3)建立与健全膜污染预警系统及应急预案，为系统提供安全可靠的保障

1）对进水进行检测，一旦发现含有能够产生急性膜堵塞的物质，立即报警，避免产生大范围严重的膜污染事件。

2）根据膜池运行参数，预测膜污染进程。在膜污染速度异常时发出预警，提示进行运行调整，延缓膜污染进程，减轻不可恢复性膜污染，保证膜的透水性。

4)建立与健全膜污染预警系统及应急预案，为系统提供安全可靠的保障



5）优化膜丝选择，考虑设计余量，提高系统抗污染性能

为了改善膜材料老化问题对运行的影响，北排集团从膜丝材料的选择入手，对市场主流的NIPS、NIPS+内衬、TIPS材质膜丝，在化学稳定性、耐磨损、耐压性等方面进行比选。最终确定使用3G-TIPS膜丝作为北排集团应用的主要膜丝品种。



北小河再生水厂一期MBR系统2014年5月开始换膜，8月完成全部更换工作。换膜后，系统产水性能大幅增加，截止目前未进行过离线人工清洗。每日高峰时段产水量3200m3/h，透膜压差一直保持在30Kpa一下，膜过滤性能良好。经取样检测，膜丝运行一年后，膜丝表面接触角未发生明显变化。



2、预处理效果难以满足膜系统运行要求

1、问题成因

北排集团运行的所有MBR项目都面临不同程度的纤维物质缠绕问题：

1）预处理拦截效率低，常规1mm膜格栅不能有效去除纤维；

2）纤维物质在MBR系统内无出路，存在逐年累积的情况；

3）离线人工清洗能够去除纤维，但是效率较低，且受气候限制。



2、改进措施

1）优化预处理设计，提高纤维去除率

北小河一期

8mm回转格栅 > 1mm转鼓格栅

北小河二期

8mm回转格栅 > 3mm转鼓格栅 > 1mm转鼓格栅

北小河三期

40mm抓斗 > 10mm回转格栅 > 3mm孔板格栅 > 1mm转鼓格栅

2) 合理设备选型，提高拦截效率

合理选择膜格栅，可提高纤维物质的去除效率，减少进入MBR生物池的纤维物质总量。经过测试，该措施能增加20%左右的栅渣量。



3）定期离线人工清洗或建立旁滤系统，去除系统内积累的纤维物

北排集团各MBR项目每年1—2次离线清洗，去除堆积在膜元件上的纤维物质。

北小河一期项目更换膜组器的同时安装了生物池旁路过滤系统，纤维物质堆积问题大幅缓解。目前系统已稳定运行一年，未进行离线清洗。

3、膜污染的有效控制问题

1、问题成因

1）膜厂家的标准在线清洗设定与运行实际情况不配套，不能有效解决实际问题；

2）MBR系统用户缺乏自主修改在线清洗步序、参数的经验和技术手段。

2、改进措施

1）强化膜污染原因的跟踪分析，制定针对性的清洗方案





2）自主开发清洗程序，提高操作灵活性和清洗的有效性

（1）北排集团根据运行和清洗MBR的经验，通过大量清洗对比实验，自主编程开发MBR在线恢复性清洗自控程序。

（2）通过使用该程序，实现了运行人员在上位机界面可修改清洗步序和清洗参数，从而丰富了MBR用户的清洗手段，提高了清洗效率和可靠性。





4、同等条件下，投资、运营成本偏高

1、问题成因

MBR项目普遍存在投资高、运行成本偏高的问题。主要原因：

1）膜丝成本高，配套设备相对较多；

2）膜寿命相对较短，折旧费用偏高；系统运行时，膜擦洗气量需求大，电耗偏高。




2、改进措施

1）提高单位有效池容的过滤面积，降低建设成本

缩小单根膜丝直径，增大膜丝比表面积，在同样池容下提高过滤面积，节省系统占地。

2）优化膜材料选择，延长膜运行寿命

选择化学性能稳定、结构稳定，具有较强的耐碱、耐氧化性，同时兼具良好的机械性能，抗拉强度稳定的膜丝，其寿命可提高40%以上。



3）优化膜材料选择，延长膜运行寿命

选择化学性能稳定、结构稳定，具有较强的耐碱、耐氧化性，同时兼具良好的机械性能，抗拉强度稳定的膜丝，其寿命可提高40%以上。

3）改善系统设计，降低直接运营成本

合理设计膜组器形式，选用帘式膜，改变膜擦洗方式，通过周期性气量变化，改进膜擦洗效果，降低膜擦洗气量。北小河一期MBR系统改造后，膜擦洗气量降低25%左右，水处理电耗由0.92kWh/m3降至0.73kWh/m3。