膜生物反應器簡介

1、MBR簡述：

膜生物反應器（MembraneBioreactor，簡稱MBR）是一種將膜分離技術與傳統污水生物處理工藝有機結合的污水處理與回用工藝。膜分離設備放置在反應器中，用膜對生化反應池內的含泥污水進行過濾，可以將活性污泥和大分子有機物質截留，實現泥水分離，同時使反應器內活性污泥濃度有提高，從而提高了生化反應的降解效率。

在膜生物反應器中，由于用膜組件代替傳統活性污泥工藝中的二沉池，可以進行固液分離，克服了傳統活性污泥工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足，從而具有下列優點：

1)固液分離：其分離效果好于傳統的沉淀池，出水水質良好，出水懸浮物和濁度接近于零，可直接回用，實現了污水資源化；且MBR工藝略去了二沉池，減少占地面積。

2)高效截留：可使微生物截留在生物反應器內，實現反應器水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）的分離，使運行控制更加靈活穩定。

3)機械截流作：生物反應器內可保持高的污泥濃度，從而能提高容積負荷，降低污泥負荷，剩余污泥產量低，降低了污泥處理費用。

4)有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留和生長，系統硝化效率得以提高。也可增長一些難降解有機物在系統中的水力停留時間，有效地將分解難降解有機物的微生物滯留在反應器內，有利于難降解有機物降解效率的提高。

5)膜生物反應器易于實現自動控制，操作管理方便。

6)膜生物反應器可以濾除細菌、病毒等有害物質，不需設消毒設備，不需加藥，不需控制余氯，使管理和操作更為方便，并可節省加藥消毒所帶來的長期運行費用。

膜-生物反應器（MBR）的主要應用領域：

●難降解工業廢水：化工廢水、醫藥廢水、焦化廢水、垃圾滲濾液。

●高濃度有機廢水：食品加工廢水、養殖廢水。

●一般廢水：生活廢水、城市污水站出水。

●微污染飲用水：河水、水庫水。

●污水處理設施的升級改造。

第二章 中空纖維簾式膜組件

中空纖維簾式膜組件簡介：

中空纖維簾式膜組件（MBR膜片）是膜-生物反應器的膜分離組件，由聚丙烯中空纖維膜和出水管組成。

2.1、聚丙烯中空纖維膜（PVDF）的特點

●膜的強度高：由于聚丙烯中空纖維膜的制備方法采用的是“熔融擠出、拉伸成型”的制膜方法，聚丙烯大分子規則取向，因而膜的強度高，在曝氣和定期的化學清洗過程中，膜不容易斷裂。

●膜的化學穩定性能好：聚丙烯中空纖維膜生產過程中，沒有投加任何添加劑和致孔劑等。可以采用強酸或者強堿清洗，可以采用含氯消毒劑清洗膜表面的大量微生物污染，而且清洗后的膜通量性好。

2.2、聚丙烯中空纖維膜（PVDF）的主要技術參數：

● 膜材質：聚丙烯（PVDF）

● 膜壁厚：100～30μm

● 膜孔徑：0.1～0.2μm

●透氣率：＞7.0×10-2（cm3/cm2·s·cmHg）

● 縱向強度：150MPa

● 孔隙率：40～50%

● 工作溫度：5-40℃

● 連續運行PH范圍：2-10

● 設計通量：10-25L/m2.h

● 反洗強度：30-50L/m2.h

● 污泥濃度：5000-10000mg/L

● 運行方式：負壓抽吸

● 跨膜壓差：≤60kPa

● 過濾方式：間隙過濾，連續曝氣

2.3、產品技術要求：

2.3.1中空纖維簾式膜組件外觀要求：

中空纖維簾式膜組件外觀清潔、無斷絲。

2.3.3中空纖維簾式膜組件密封性要求：

中空纖維簾式膜組件在 0.02MPa 壓力下整體試壓無滲漏。

2.4親水

中空纖維簾式膜組件在包裝前需要進行親水處理，親水方法是將中空纖維簾式膜組件浸泡在95%的工業酒精中10-15分鐘，然后用清水沖洗至基本無酒精味，基本瀝干清水后即可進行包裝。產品在安裝前應檢查是否有脫水現象（合格的中空纖維簾式膜組件膜絲表面會有大量水珠，如無水珠視為脫水），如有脫水則應該重新進行親水處理，然后再安裝。

第三章 膜生物反應器設計

3.1膜-生物反應器設計簡介

膜-生物反應器與傳統活性污泥法一樣，原水中的有機物通過微生物而進行分解，中空纖維簾式膜組件主要起到分離生化后水和污泥的作用，所以在設計前也需要考慮廢水的可生化性、進水水質、出水要求等因素，然后確定合適的工藝和相關的設計參數。對于大型的膜-生物反應器項目及針對成份復雜的工業廢水，在確定工藝和設計參數前，通過足夠的小試或中試試驗來進行摸索和驗證。

3.2膜-生物反應器的典型設計工藝流程圖

3.3活性污泥條件

MLSS建議適用范圍5000-12000mg/L。污泥濃度過低會影響膜-生物反應器的處理效果，污泥濃度過高會加劇膜-生物反應器里中空纖維簾式膜組件的污堵，進而影響膜-生物反應器的正常運行。

3.4預處理膜-生物反應器的預處理包括傳統活性污泥法的預處理和保護中空纖維膜組件的預處理兩部分。

3.4.1傳統活性污泥法的預處理

● 顆粒物的去除：粗格柵、細格柵、沉砂池。

● 水量、水質調整：調節池、加酸堿調 PH 值、絮凝、沉淀。

● 可生化性處理：微電解、水解酸化、厭氧、兼氧、接觸氧化。

3.4.2 保護中空纖維簾式膜組件的預處理

●除油設施：如果原水中含有油脂或礦物質油時，需要配備專門的除油設施（如吸附、氣浮等），使油脂含量＜50mg/L，礦物質油含量＜3mg/L。這是因為隨著過濾的進行，油脂或礦物質油成份會廣泛的吸附在中空纖維簾式膜組件膜絲的表面上，從而堵塞膜絲表面的微孔造成不可修復性的膜污堵。

●超細格柵：如果原水中含有頭發及纖維狀物質，在配備常規的粗格柵（20-25mm）和細格柵（5-10mm）后，還需要配備孔徑為1mm的超細格柵。這是因為頭發及纖維狀物質很容易纏繞在中空纖維簾式膜組件的膜絲上，造成膜絲斷裂或膜絲抱團引起活性污泥結塊污堵膜絲，影響出水水量和水質。

●消泡劑：如果系統污泥起泡多，需要加消泡劑，使用乙醇系列消泡劑，嚴禁使用硅膠系列消泡劑。這是因為隨著過濾的進行，硅膠系列消泡劑會廣泛的吸附在中空纖維簾式膜組件膜絲的表面上，從而堵塞膜絲表面的微孔造成不可修復性的膜污堵。

●絮凝劑：如果在膜-生物反應器的前級處理中有使用絮凝劑時（特別是高分子絮凝劑如PAM），應避免未絮凝的絮凝劑進入膜-生物反應器中。這是因為隨著過濾的進行，絮凝劑會吸附在中空纖維簾式膜組件膜絲的表面上，從而堵塞膜絲表面的微孔造成不可修復性的膜污堵。

3.5抽吸泵

抽吸泵用于將中空纖維簾式膜組件截留過濾后的水抽吸出來排放或進入下一處理單元，抽吸泵的進口與集水管相連。

● 選型要求：抽吸泵應選擇自吸泵，而且要求吸程＞5米。

● 運行方式：抽吸泵設計運行12分鐘，停運3分鐘。

●安裝要求：抽吸泵安裝好后，要求抽吸泵的進、出水口都低于膜-生物反應器的有效水位，否則需要在抽吸泵的進水口安裝一個引水罐，主要用于保證抽吸泵的工作順暢。另外，抽吸泵工作時需要進行灌水排氣，否則抽吸泵可能抽吸不出水來，長時間這樣還會損壞抽吸泵本身。

●恒流量設計：膜-生物反應器出水采用恒流量設計，并通過控制抽吸泵來實現，一般方法是為抽吸泵安裝變頻器或者在抽吸泵的進出口裝一回流閥來調節流量恒定。

3.6鼓風機

膜生物反應器的鼓風機選型除風量大小不一樣外，其他要求如風壓、噪音等與常規活性污泥法一樣。在膜-生物反應器中，曝氣量包括為微生物提供氧氣的氣量和為中空纖維簾式膜組件提供表面沖刷、吹掃作用的氣量兩部分，這兩部分的總曝氣量與膜-生物反應器的總出水量之比稱為氣水比。我們設計膜生物反應器的氣水比范圍為20:1～30:1，按膜面積計算為1.74～2.60L/min/m2。

3.7反洗泵

反洗泵主要通過抽吸膜-生物反應器出水或自來水來沖洗中空纖維簾式膜組件，具體選型要求：

●流量：為單個或多個膜-生物反應器膜堆出水量的1.5倍（取決于系統設計時反洗泵是對單個還是多個膜-生物反應器膜堆同時進行反洗）。

● 揚程：≤15米。

3.8加藥泵（可以設計與反洗泵共用）

加藥泵主要是用來把加藥箱里的藥液打入中空纖維簾式膜組件膜絲的內部，為其提供低濃度和高濃度維護性清洗（在線清洗）時使用，具體選型要求：

●流量：[（1L/m2×膜面積）+加藥管路體積]×2,單位：L/h。

● 抗腐蝕性能：耐強酸、強堿，一般選用塑料化工泵。

● 藥箱體積：（1L/m2×膜面積）+加藥管路體積,單位：L。

3.9儀器儀表

膜-生物反應器的必配儀器儀表主要包括出水真空壓力表、出水流量計和液位計等。其他的如在線PH計、在線濁度儀和在線COD儀等依客戶需要配置。

●出水真空壓力表出水真空壓力表量程為-0.1～0MPa，（帶報警的電接點壓力表）主要用于監控中空纖維簾式膜組件的污堵情況。出水真空壓力表一般安裝在抽吸泵的入口，如果管路長，在靠近膜-生物反應器膜堆的地方再裝一只就地出水真空壓力表，方便觀察。膜-生物反應器正常運行時出水真空壓力表值為-0.02～-0.05MPa，當超過-0.05MPa時，需要聯系我公司相關技術人員進行指導清洗，具體清洗方法見第四章。

●出水流量計：出水流量計主要用于監測膜-生物反應器的出水量，并按照恒流量設計來調節抽吸泵的變頻器或抽吸泵的回流閥開關大小。

●液位計：液位計主要用于監測膜-生物反應器池內的液位狀況，并控制原水泵和抽吸泵等的聯動操作。液位計一般設計有高、中和低三個液位，具體聯動控制為：水位低于低液位時抽吸泵停運，水位低于中液位時原水泵運行，水位高于中液位時抽吸泵運行，水位高于高液位時原水泵停運。

第四章 中空纖維簾式膜組件的清洗

4.1清洗方法

中空纖維簾式膜組件的清洗按清洗時中空纖維簾式膜組件的位置可以分為原位清洗和非原位清洗，按清洗液性質可以分為物理清洗和化學清洗，詳細分類見下表：

分類

清洗方法

膜組件狀況

工程設備

頻率

清洗液配方

物理

空氣吹掃

原位、運行

鼓風機

連續

風

間歇抽吸

原位、停運

抽吸泵

1次/15 分鐘

出水

反沖洗

反洗泵

1次/天 出水

化學

維護性

清洗

低濃度

加藥泵

1次/周

配方二

高濃度

1次/月

配方三

恢復性清洗

非原位、停運

清洗池

≤1次/半年

配方一/配方四

●空氣吹掃：空氣吹掃是在膜-生物反應器運行過程中完成的，既在中空纖維簾式膜組件截留過濾的同時，通過膜-生物反應器膜堆下面曝氣箱里的穿孔曝氣管形成的大氣泡對其表面進行吹掃，主要用于延緩中空纖維簾式膜組件的污染。此過程24小時都在連續進行。

●間歇抽吸：間歇抽吸是通過控制抽吸泵間歇停運時曝氣不停，加強空氣吹掃作用，達到進一步延緩中空纖維簾式膜組件的污染。抽吸泵運行12分鐘，停運3分鐘。

●反沖洗：反沖洗是在是在抽吸泵停運時曝氣不停，通過反洗泵抽吸膜-生物反應器出水或自來水沖洗中空纖維簾式膜組件，達到進一步延緩中空纖維簾式膜組件的污染。反沖洗頻率為1次/天，每次時間約為15分鐘。

●維護性清洗維護性清洗又稱為在線清洗，是在抽吸泵和曝氣都停運時，通過加藥泵將藥液注入中空纖維簾式膜組件膜絲內部的清洗方法。維護性清洗依據清洗液濃度的高低分為低濃度和高濃度維護性清洗兩種，清洗時間約為150分鐘（加藥時間為30分鐘，浸泡90分鐘，空氣吹掃30分鐘）。

●恢復性清洗恢復性清洗又稱為離線清洗或非原位清洗，是在抽吸泵和曝氣都停運時，將膜-生物反應器膜堆或者中空纖維簾式膜組件從膜-生物反應器中取出放入專門的清洗池進行浸泡清洗的清洗方法，清洗時間為12-24小時。

4.2清洗液配方常用清洗液配方見下表：

藥劑種類及濃度

清洗對象

配方一

0.5%的鹽酸

無機物（金屬氧化物、垢類）

配方二（低濃度）

100mg/L的次氯酸鈉

有機物（澡類、細菌）

配方三（高濃度）

300mg/L的次氯酸鈉

配方四

3%的氫氧化鈉+200mg/L的次氯酸鈉

有機物（蛋白質、細菌殘骸）

注：

1、表中是標準條件，根據原水水質和污染物不同可以適當調整，具體請聯系我公司相關技術人員。

2、表中鹽酸和氫氧化鈉為質量百分比濃度，次氯酸鈉為有效氯濃度。