工艺技术膜生物反应器[MBR]组合工艺及设计计算

查看全部 · 发表于 2021-4-17 08:41:47

01

膜生物反应器常规配套工艺

1.1 针对生活污水推荐典型工艺

1.1.1 以平板膜为核心膜组件

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平板膜-膜生物反应器为核心工艺，其对预处理要求相对简单，前端设置2-3mm机械格栅对原水进行预过滤，基本能满足工艺要求。

1.1.2 以中空纤维膜组件为核心膜组件

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中空纤维膜-膜生物反应器相对平板膜-膜生物反应器工艺，对预处理的要求更为严格，经过初过滤后还需要设置一道1mm的精过滤，从而确保毛发类物质不对中空膜造成缠绕，导致膜污染。

注意：对满足更为严格的出水标准，对A+MBR工艺进行不同工艺组合工艺再此不做分享。分享一组合工艺流程供大家参考。

1.2 针对工艺废水以去除有机物为主推荐典型工艺

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注：如MBR系统内设置平板膜组件，则工艺路线上细格栅部分可取消。

1.3 针对工艺废水以去除氨氮为主推荐典型工艺

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02

膜生物反应器系统生物系统设计参数

2.1 缺氧池容积

设计原则：氮容积负荷0.2kg-N/(m3.d)以下

流入缺氧池的含氮量：Q1*C(氨氮)

容积：Q1*C(氨氮)/0.2 以上

2.2 硝化池容积

设计原则：氮容积负荷0.25kg-N/(m3.d)以下

流入缺氧池的含氮量：Q1*C(氨氮)

容积：Q1*C(氨氮)/0.25 以上

注：硝化池容积考虑膜组件设置后的容积。

03

膜生物反应器膜系统设计

3.1 MBR产水系统设计方案

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3.2 中空纤维膜辅助系统设计

3.2.1MBR反洗气洗系统

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3.2.2 MBR反洗加药

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3.2.3 MBR CEB系统

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结合有机物污染通过碱洗效果明显、盐结垢通过酸洗效果明显的原理，将化学加强反洗程序引入到MBR膜的运行过程中。通过类似于低强度的化学清洗的操作，将MBR膜的污染消除在刚形成的阶段，阻止膜污染得不到及时恢复形成协同恶化的效应。

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3.3 平板膜辅助系统设计

3.3.1 重力式加药系统
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3.3.2 自动加药系统

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04

膜生物反应器膜曝气系统设计

4.1 以生物需要量计算空气量

① 去除对象含氮量

剩余汚泥中的含氮浓度设为6%、剩余汚泥的发生量设为流入BOD的45%(为实际试验结果)。所以、去除对象含氮浓度NR为

NR=50(进水总氮)-200×0.45×0.06(剩余污泥含氮量)=44.6mg/L

去除对象含氮浓度NR设为被全量硝化、循环液(返送)量设为400%、则脱氮池中的去除氮量为、

NR×(4/5) (80%的总氮去除率)

② BOD氧化所需要的氧气量

去除为脱氮池去除BOD后剩余部分的BOD量。如伴随NO3的脱氮被消费的单位BOD量为α(α=2.8kg-BOD/kg-N)(每去除1kg氮，需要消耗2.8kgBOD)、日平均汚水量为Q(m3/d)、则伴随脱氮需去除的BOD量为

Q×200mg/L(进水BOD值)-Q×α×NR×(4/5)(缺氧反硝化消耗BOD值)

如BOD氧化所需要的单位氧气量设为a(a=0.5kg-O2/kg-BOD)(每去除1kgBOD，需要消耗0.5kgBOD)、则BOD氧化所需要的氧气量为

a×(Q×200mg/L-Q×α×NR×(4/5))÷1 000 … 1)

③ 氮的氧化所需要的氧气量

NH4+2O2 → NO3-+H2O+2H+

氮的硝化所需要的单位氧气量设为b(b=64/14)、则氮的氧化所需要的氧气量为

Q×NR×b÷1 000 … 2

④ 汚泥的内呼吸所需要的氧气量

曝气池容量为V(m3)、汚泥的内呼吸所消费的单位氧气量为c(c=0.07g-O2/g-VSS)、MLVSS/MLSS比根据实际试验结果为0.7、则汚泥的内呼吸所需要的氧气量为

V×20kg/m3(污泥浓度MLSS)×c×0.7 … 3)

⑤ 曝气池所需要的氧气量

根据1)、2)、3)为

Q×0.5×(200-100)÷1 000+Q×0.206+V×0.98=0.256Q+0.98V

⑥ 需要空气量

空气1m3中含0.277kg的氧气、氧气的溶解效率如设为3%、(重要参数)

(0.256Q+0.98V)÷0.277÷0.03=30.81Q+118.0V

4.2 以膜组件需要量计算空气量

为了确保膜分离装置运行时的膜面流速所需要空气量、每张膜支架如果设为11-12L/min(平板膜)

4.3 最终空气量

取4.1和4.2中最大值。

环保工程师 · 发表于 2021-4-17 08:43:11

膜池计算公式

膜片数量n=Q÷N÷Ax1000

Q：日处理水量t/d

N：膜片的通量L/m2d（通量的选择上面已经提到了，换成天就可以了，尽量取最低值）

A：每张膜片的有效面积（常见的有1.5，0.8平米,也会有2、1.6、1.0、0.9平米的）

因为选择膜面积和建造的膜池有关系，所以要先确定膜池的深度，3-3.5米的有效水深可以选择1.5平米的膜片，2.2-2.5米的有效水深可以选择0.8-1.0米的膜片。一般土建池子考虑1.5，钢箱体池子考虑0.8。

膜池的选择，有效水深决定选择的膜片大小，池长决定放置的组件数量，池宽决定单个组件放置的膜片数量。

以1.5平米左右的平膜为例，长度大概在1600-1800mm之间，宽度在470-550mm之间，厚度在5-7.5mm之间。大同小异。

以一个100t/d的生活污水为例计算膜片数量：

根据公式：n=100÷400÷0.8x1000=312.5（片）非整数，这时候就要取整。因为400L/m2d已经取了最小值，这里就可以直接取值300片。

100片一个组件需要3个组件，150片一个组件需要2个组件。根据膜池大小进行选择。

这两种分别需要的膜池大小：

3个组件的：4*2.5*2.8m或者3.5*2.5*2.8m

2个组件的：3*3.2*2.8m

膜池的长度是组件数+1米即可，这是保证组件的均匀放置。组件数多的情况下可以进行压缩，少则不行。要考虑安装。

膜池的宽度，考虑组件的宽度放置后，曝气系统和集水系统的走管，以及工人的安装后期维护是否方便，要给出较宽裕的空间。常见的组件宽度按照每片膜11-14毫米进行计算，两端的架子各预留200毫米，集水和曝气各预留350毫米的安装部分。

100片膜需要的宽度：100x14+400+700=2500毫米

膜组件的清洗

平板膜操作压力0-35KPa，膜池的混合液在自吸泵（10分钟为一个工作周期，抽8分钟停2分钟）的作用下，透过高分子材料制成的微孔滤膜，利用其均一孔径，来截留水中的微粒、细菌等，使其不能通过滤膜而被去除，对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。所以说，平板膜起着过滤的作用：

1、膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大增加（常见的浓度6000-12000mg/L左右），使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底；

2、由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。所以这里说明一下膜不是万能的，它有孔径，能通过孔径的都过滤不了，不要把提标的希望全部寄托于这个环节。过滤不了的就会在膜孔附近形成污堵，也就是我们说的膜堵了，产水不足，通量达不到。

说道堵膜，就要说一下膜组件的清洗，清洗主要分为：在线清洗和离线清洗。

这里主要说一下在线清洗，清洗一般使用在线化学清洗的方法，清洗周期视膜的污染情况而定，水质好些的比如生活污水可能3、4个月清洗一次，水质不好的比如垃圾渗滤液15天、20天就要清洗一次，具体是根据产水量和负压来进行判断。溶液的配制，常见的清洗是先碱洗后视情况进行酸洗，也会有先酸洗在碱洗的情况。

碱洗主要是次氯酸钠和氢氧化钠的混合水溶液。酸洗常用草酸或者柠檬酸。钙离子多的话，尽量不要用草酸。这个不同的厂家会给出相应的参数，基本都是每片膜3-5L溶液，加起来计算需要多少就好了。加药分为重力自流或者加药泵搭进去。

清洗的简单操作：

膜运行轻微污染时可采用在线清洗的方法，操作简单、费用较低、效果明显；一般先进行碱洗，再进行酸洗，可采用重力自流或计量泵加药。

碱洗：配制2000～5000mg/L次氯酸钠和1000mg/L氢氧化钠混合水溶液，用高液位清洗水箱静水压灌入抽吸管路至膜元件，药液用量3-5L/片，浸泡5小时以上。

酸洗：配制1000mg/L草酸（或柠檬酸）溶液，在线清洗，水量同上，浸泡3-5小时。

注意：以上药剂都是按纯度100%计算的，当选择的药剂含有杂质时，按相应纯度计算出相应的药剂量。采用药液重力自流的方式把药液通过膜抽吸管路上预留的加药口注入到膜片内清洗膜片的方式。

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离线清洗又称之为维护下清洗，一般一年或者在线清洗无法恢复膜通量的时候进行离线清晰。设置一个离线清洗池或者膜池内清洗，也就是整池加药整体浸泡，通过曝气冲刷来恢复通量。

再重点说明一下，膜不是万能的，就像过去烧大锅饭，最后烧那一把火，锅巴会更好吃，如果本身饭没有做熟，那就不要指望那一把火饭就一定会熟。