MBR的技术应用.docx
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MBR的技术应用.docx
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MBR的技术应用
MBR的技术应用
膜生物反应器(MembraneBio-Reactor)简称MBR,是近年来发展和应用较快的一种新型生化处理工艺。
它是膜分离技术和生物技术的有机结合,它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住,大大强化了生物反应器的功能,使活性污泥浓度大大提高。
1MBR原理
MBR工艺通过膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合,不仅省去了二沉池的建设,而且大大提高了固液分离效率。
并且由于曝气使得污泥浓度的增大和污泥中特效菌的出现,提高了生化反应的同时,通过降低F/M比减少剩余污泥产生量,从而基本上解决了传统活性污泥存在的许多突出问题。
首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物,然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。
中空纤维膜为管状,管壁上有微孔,能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物,出水清澈透明。
为使膜能够长期持续稳定的运行在膜的下方要进行一定量的曝气,这样,既能够满足生物需氧量,又能使膜丝不断抖动,防止在膜的表面造成污染。
中空纤维膜
膜表面放大照片
2水处理系统介绍
某废水项目是一个设计施工调试一体的EPC项目,本次项目只有一种混合废水,水质指标较好,需要将其回用,水处理工艺和以往的废水处理工艺有所区别:
(1)水质指标如下:
参数
进水
生物系统出水
回收系统出水
单位
COD
≤650
≤50
--
ppm
BOD
≤500
≤50
--
ppm
PH
6-9
6-9
--
--
SS
≤100
≤5
--
ppm
TDS
--
--
≤600
ppm
TOC
--
--
≤7
ppm
SiO2
--
--
≤5
ppm
(2)水处理工艺介绍:
3MBR膜的选型及计算
(1)MBR膜组件介绍
本次项目采用的国产三菱的MBR膜三菱丽阳膜产品属于浸没式膜组件,膜组件沿导轨落下安装于生物池末端的膜池中。
通常膜组件抽吸水泵在PLC编程器控制下自动运行,本次设计中每列膜池独立配备两台抽吸水泵,一用一备。
当膜池在高液位时,抽吸水泵满负荷工作。
抽吸水泵会根据液位高低调节工作负荷,在低流量时,膜池会顺次选择自动进入待机状态。
每列膜池产水管独立配套一个浊度仪,在PLC监控出水浊度。
最后所有的抽吸水泵产水汇总入一根产水总管至后续设施。
本次膜组件产水泵运行设定为间歇性周期运行(开7min,停1min)在检修期间以外,常时按此周期自动运行。
内容
主要参数
MBR膜组器(件)
生产厂
三菱丽阳
原产国
中国
膜型号
60E0025SA
膜丝外径(mm)
2.8
膜丝干重(kg)
14.5
膜形式
帘式中空纤维膜
过滤类型
微滤(负压抽吸式)
设计进水量(m3/d)
4000
设计产水量-最高温度/最低温度(m3/d)
4000-(35/10°C)
平均膜通量(m3/m2.d)(20C)
0.38
峰值流量时实际膜通量(L/m2.h)(20C)
/
预期膜寿命(年)
≥5
单池平均产水量(m3/h)
83.4
膜池数量
3组(2用1备)
膜池:
长宽水深
11.64.825.0m
每池膜列(箱)数
6套
每列(箱)膜元件(子膜块)数
35
每池膜元件(子膜块)数
210
膜元件(子膜块)总数
420
膜组器规格尺寸
202014722900mm
膜组器干重(kg)
650
膜元件(子膜块)面积(m2)
25
总有效膜面积(m2)
10500
膜材料
PVDF
平均孔径(m)
0.4
过滤效率(%)
99.5(大于膜孔径的SS截留率)
跨膜压力(kPa)
0-50
过滤时最高跨膜压力(kPa)
30
设计pH操作范围
6~9
余氯耐受浓度
0.5%
油脂耐受浓度
n-Hex值应控制在50mg/L以下,矿物油油类<3mg/L
进水温度(C)
10~35
系统浓水排放量(m3/d)
0
过滤持续时间(min)
运行间歇方式,每个过滤周期为:
7min过滤,1min停止
过滤总时数(hr/d)
20.75
空气擦洗时间(s)
连续
空气擦洗风量(m3/min)
40~50
最低时间间隔空气擦洗用量(Nm3/次)
无
反洗方式
无
反洗(滤液)持续时间(s)
无反洗
反洗(滤液)耗量(m3/h)
无
最低反洗时间间隔(min)
无
反洗持续时间(min)
无
反洗次数(次/天)
无
反洗总时数(小时/天)
无
反洗(滤液)水量(m3/次)
无
反洗(滤液)水量(m3/d)
无
每次反洗排污量(m3/次)
无
每天反洗排污量(m3/d)
无
最低加药反洗时间间隔(天)
无
加药反洗时间(min)
无
反洗药剂名称及浓度
无
反洗时最高跨膜压力(kPa)
无
CIP清洗方法
在线化学清洗
CIP清洗药剂名称及浓度
次氯酸钠500~3000mg/L
每次清洗需要的药剂量
次氯酸钠47.8~287L
最低CIP清洗时间间隔(天)
7
CIP清洗持续时间(min)
120
恢复性清洗周期
6~12月
恢复性清洗浓度
3000mg/L(有效氯浓度),1~3wt%(柠檬酸质量浓度,视污堵情况
中和用药剂
NaOH和亚硫酸氢钠
(2)膜面积的计算
本项目的处理水量为4000m3/d。
平均膜通量(20C):
(4000m3/d)/(10500m2)=0.38m3/(m2﹒d)
则膜表面积为:
(4000m3/d)/0.38m3/(m2﹒d)=10500m2
按照设计共12组,则1组MBR膜面积875m2,
(3)膜吹扫风量计算
MBR膜组器所需的风量依据膜组器的截面积和曝气强度进行计算:
膜组器曝气所需风量=曝气强度x膜组器的(投影)截面积
膜组件尺寸
A.膜组器曝气量
单个膜组器面积(投影面积):
1.68mx1.17m=1.97m2
膜设计吹扫风量:
100~150Nm3/m2.h
则膜吹扫所需风量:
1.97*150Nm3/m2.h*6/60=30Nm3/min
B.MBR池内非膜组器部分所需曝气
192m3*(1m3/m2﹒h)/60=3.2Nm3/min
C.好氧池曝气
408m3*(1m3/m2﹒h)/60=6.8Nm3/min
总风量为:
30Nm3/min+3.2Nm3/min+6.8Nm3/min=40Nm3/min
工作风机数量:
45Nm3/min,2+1台
(4)化学清洗单元
膜组件在生物池中运行使用,随着时间的推移膜表面生物污染会有积累趋势,因此需要定期对膜组件进行药液清洗。
药液清洗分为两大类:
在线药液清洗和系外药液清洗:
A.在线药液清洗分为两大类:
⑴.维护性清洗(低浓度药液);此类清洗持续时间较短,采用较低的化学药品浓度、清洗频率较高,其目的在于保持膜的透水性和延长在线清洗周期。
⑵.恢复性清洗(高浓度药液):
此类清洗持续时间较长(但仍然相当短)、采用化学药品浓度较高,清洗频率较低,其目的在于恢复膜的透水性。
在线清洗时当产水工程中TMP达到较大预计值时或定时启动的。
B.系外药液清洗(浸泡清洗):
当在线清洗压差不能恢复正常时,或者膜孔堵塞、膜面积积泥等情况出现时,宜将膜从系统中取出放入独立药液池中进行浸泡清洗。
在线清洗1(低浓度维护性药液清洗)
清洗所用化学药品
浓度
清洗频率
清洗持续时间
次氯酸钠
300-500mg/L
每周1次
80分钟(每系列)
在线清洗2(高浓度恢复性药液清洗)
清洗所用化学药品
浓度
清洗频率
清洗持续时间
次氯酸钠
3000mg/L
每2月1次
120分钟(每系列)
柠檬酸
1000mg/L
每年2-3次
120分钟(每系列)
系外清洗(浸泡清洗)
清洗所用化学药品
浓度
清洗频率
清洗持续时间
次氯酸钠
3000mg/L
每年1次
6-24小时(每系列)
柠檬酸
1%
约每年1次
6-24小时(每系列)
C.清洗泵选型
⑴.CIP泵(反洗水泵)选择计算
每组膜池膜片面积为:
CIP清洗水量每m2膜片3L水量计算
则CIP清洗水量:
按照CIP水泵10~15分钟将药液注入
则CIP水泵流量:
则选型Q=63m3/h,H=20m,2台(1用1备)
⑵.次氯酸钠清洗系统计算
次氯酸钠在线小洗
药液浓度500mg/L,药液用量2L/m2,储罐原药浓度为10%,则需原液药量为52.5kg,药液15分钟注入,10%次氯酸钠密度按1.1kg/L计。
则B/W清洗加药泵量:
则每次在线小洗所需次氯酸钠(10%)容积:
次氯酸钠在线大洗
加药浓度为3000mg/L,药液用量2L/m2,储罐原药浓度为10%,则需原药量为315kg,药液30分钟注入,10%次氯酸钠密度按1.1kg/L计。
则CIP清洗加药泵量:
则每次在线大洗所需次氯酸钠(10%)容积:
次氯酸钠加药泵流量:
Q=573L/h,3.0bar,0.55kw
次氯酸钠储罐容积:
V=1m3,1台
⑶.柠檬酸清洗系统计算:
柠檬酸在线大洗
加药浓度10000mg/L,药液用量2L/m2,储罐原药浓度为30%,则需要原液350kg,药剂30分钟注入,30%柠檬酸密度按照1.13kg/L计
则清洗加药泵量:
则每次柠檬酸清洗(30%)容积:
柠檬酸储罐容积:
V=1m3,1台
⑷.抽吸泵的选型
抽吸泵的流量:
则抽吸泵的为:
120m3/h,20m,数量6台(3用3备)
4MBR系统优化
由于MBR膜组器浸泡在敞口水池里,且平时运行过程中会进行曝气,故水中含有大量空气,进入抽吸泵的水也会含有大量的气泡,气水混合物会对泵产生气蚀,从而损坏泵。
所以我们需要去除产水管中的空气。
原先设计单位在抽吸泵的出口增加了抽真空装置,但是水中的气体已经进入了泵体,并没有起到减少气蚀的目的,所以我们提议将抽真空装置改至抽吸泵的入口前,从而能最大限度的去除水中的空气,达到很好的效果。
原设计流程
优化后流程
为了更好的控制真空泵的启停,在产水管上装一个汽水分离罐,分离罐上装有压差液位计,当水位在低液位时,真空泵启动,吸出管道里的空气,当水位高液位时,真空泵停止运行,这时抽吸泵可以开启运行。
气水分离罐安装图
5结语
膜生物反应器技术以其优质的出水水质被认为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术,现在已经在市政污水中得到很好的应用。
我国在2000年已经将膜产业列为国家重点支持的产业之一,中水回用将是MBR在水处理的推广方向。
我们需要对每个系统运行原理有足够的了解,不断积累MBR在各种中水回用上的经验教训,为中水回用工艺打下扎实的理论和应用基础,投入到更广阔的市场中去。
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