MBR膜在无锡城镇污水厂的应用(2015.5)

CompanyLogoMBR膜在无锡城镇污水处理厂的应用无锡市排水有限公司陈豪MBR技术介绍无锡市城北厂MBR实例MBR在无锡的应用MBR技术介绍膜生物反应器（MembraneBiologicalReactor，MBR）MBR是悬浮培养生物处理法（活性污泥法）和膜分离技术的结合，其中膜分离系统代替传统的活性污泥法中的二沉池，把生物处理工艺所依赖的微生物从生物培养液（混合液）中分离出来，从而使微生物得以在生化反应池内保留下来，同时保证出水中基本上不含微生物和其他悬浮物。进水预处理精细格栅生化池膜池消毒出水MBR原理MBR工艺的特点是利用膜的固液分离原理，取代常规的沉淀，过滤技术，并使处理后的水质直接达到（优于）排放标准一级A的水平。MBR工艺的流程与传统工艺的流程较为相似，一级处理与传统工艺相同，在进入二级处理部分之前设置精细格栅用于进一步去除进水中的SS以保护膜组件，二级＋深度处理部分采用生化池+膜池的方式取代传统工艺中的生化池＋沉淀池＋过滤。传统工艺沉淀池MBR工艺过滤生物池生物池膜池膜生物反应器出水出水清洁的膜丝基本性状表面附着污泥时膜丝基本性状清洗与冲洗废液处理/处置化学在线清洗系统膜擦洗鼓风机滤出水工艺和仪表生化池出水反冲洗装置透过液泵系统组成与传统工艺相比：处理工艺中，污泥浓度MLSS大幅提高，池容减小，节省占地。出水水质好，优于一级A标准。一般城市污水，能使出水SS低于检测限（1mg/L以下），BOD5小于2mg/L，CODCr小于30mg/L，氨氮小于1mg/L。污泥产量少，降低了污泥处理处置的费用。流程短，自动化程度高，降低员工劳动强度，同时便于生产管理。出水水质稳定，可实现直接回用。抗冲击负荷能力强，特别适用于工业废水比重大，浓度高的污水处理厂。由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使污染物的去除范围更广，运行控制也更加灵活；MBR膜在无锡地区的应用选择MBR工艺的原因进水水质复杂，处理难度高MBR节省占地，现状用地量有限MBR工艺的技术优势出水标准高，并考虑回用MBR膜的分类按分离机理：反应膜、离子交换膜、渗透膜按膜的性质：天然膜（生物膜）、合成膜（有机膜和无机膜）按膜的结构形式：中空纤维、平板式、管式、螺旋式中空纤维式优点是：装填密度高；造价相对较低；寿命较长，可以采用物化性能稳定，透水率低的尼龙中空纤维膜；膜耐压性能好，不需支撑材料。缺点是：对堵塞敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。平板式优点是：制造组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更换。缺点是：密封较复杂，压力损失大，装填密度小。MBR膜组件MBR项目设计产水量（万吨/日）膜组件类型投运时间梅村二期3.0GEZeeWeed500d2009.02新城二期3.0西门子MemcorB30R2009.07硕放二期2.0三菱SADF2590+碧水源I代2009.10城北四期5.0碧水源II代2010.01胡埭二期2.3碧水源III代2010.12马山三期1.75碧水源III代2011.10新城三期3.0三菱SADF25902011.10梅村三期5.0碧水源III代2012.01/2013.01城北四期续建2.0久保田RW400平板膜2015.05无锡地区的MBR项目MBR工程现场工艺路线1：厌缺好+MBR（胡埭、梅村一期、新城）厌氧区缺氧区好氧区膜池膜过滤出水回流320%回流200%预处理进水回流500%MBR在无锡市的应用工艺路线2：厌缺1缺2好+MBR（城北一期、二期）厌氧区缺氧区Ⅰ缺氧区Ⅱ好氧区膜池膜过滤出水回流350%回流200%预处理进水回流500%MBR在无锡市的应用工艺路线3：缺1厌缺2好+MBR（马山、梅村二期）缺氧区Ⅰ厌氧区缺氧区Ⅱ好氧区膜池膜过滤出水回流350%预处理进水回流500%MBR在无锡市的应用工艺路线4：厌缺1好缺2-MBR（硕放）厌氧区缺氧区Ⅰ好氧区缺氧区Ⅱ膜池膜过滤出水回流100-200%预处理进水回流500%回流300-400%MBR在无锡市的应用膜通量的衰减：是周期性过程，可通过的TMP的变化反映出来，当膜清洗后，TMP迅速恢复到正常状态，通常在10kPa以下，随着过滤产水过程的进行，TMP能维持较长时间的稳定数值，然后逐渐升高至临界值，此时，需停止产水进入膜清洗阶段。除了膜污染会导致膜通量、即产水量的衰减外，低温也会抑制膜的透水性，从下图可以看出，水温分别在10、20和30℃时，设计膜通量的校正系数分别约为0.75、0.92和1.1，水温10℃时的膜通量相对20℃时约低23%，对于5万吨/日的MBR膜系统，冬季低温时产水量可能会下降至低于4.0万吨/日。注意事项①、膜组器取代了常规的二沉池和过滤池，主要作用是进行泥水分离。因此，保持前段生化部分良好的运行状态是出水稳定达标的基础和前提。②确认膜池曝气正常，布气均匀。当系统停止曝气或进行曝气管清洗的时候，停止过滤，严禁产水泵开启。没有膜面清洗的情况（停止曝气或实施曝气管清洗时）进行过滤，会有导致滤饼层快速堆积，膜间污泥堵塞、组件破损等危险。③化学清洗是对膜丝上的污染物进行去除，所以定期进行维护性清洗和离线清洗（碱洗加酸洗）是必须。④预处理工艺段精细格栅和膜格栅的稳定运行无锡市城北厂MBR膜应用实例太湖新城污水厂城北污水厂无锡市排水公司芦村污水厂22万吨/天30万吨/天15万吨/天无锡市排水公司（无锡市排水有限公司）主要承担主城区污水设施的投资、建设、营运管理职能。下辖芦村污水处理厂、城北污水处理厂、太湖新城污水处理厂、管网运营公司、排水检测中心，是无锡市从事城市水环境治理的专业骨干单位。概况一期二期三期四期及续建城北厂工艺流程MBR工艺厌氧区厌氧区厌氧区5万吨/天2万吨/天缺氧区Ⅰ好氧区膜清洗池臭氧发生间设备间进水渠回流渠缺氧区Ⅱ接触消毒池膜池2万吨/天缺氧区好氧区膜池设备间气动系统抽吸泵CIP泵观水平台景观河MBR工艺设计1两段缺氧2三段回流3两点进水①第一缺氧区内从好氧区回流的NO3-完全被还原，实现完全反硝化；②第二缺氧区内实现内源反硝化，节省外加碳源的投加①第一段回流为膜池混合液回流至好氧区；②第二段回流为好氧区混合液回流至缺氧区Ⅰ、缺氧区Ⅱ；③第三段回流为缺氧区Ⅰ的混合液回流至厌氧池在运行时可以将原水按照一定比例灵活地分配到厌氧区和缺氧区Ⅰ，从而选择优先满足脱氮或者生物除磷对进水碳源的需要，增加系统的灵活性。中空纤维膜平板膜中空纤维膜与平板膜平面尺寸：88.8m×59.8m生物池有效水深：6.0m生物池总停留时间：10.73h厌氧区停留时间：1.47h缺氧区Ⅰ停留时间：2.01h缺氧区Ⅱ停留时间：2.20h好氧区停留时间：5.05h平面尺寸：59.8m×24.8m生物池有效水深：6.0m生物池总停留时间：10.21h厌氧区停留时间：1.80h缺氧区停留时间：3.76h好氧区停留时间：4.65h中空纤维膜平板膜设计厌氧区污泥浓度：X1＝3.2g/L设计缺氧区Ⅰ污泥浓度：X2＝4.8g/L设计缺氧区Ⅱ污泥浓度：X3＝6.4g/L设计好氧区污泥浓度：X4＝8.0g/L污泥负荷：0.049kgBOD5/kgMLSS/d污泥龄：20.5d缺氧区Ⅰ至厌氧区回流比：R1=200％好氧区至缺氧区回流比：R2=300％设计厌氧区污泥浓度：X1＝4.1g/L设计缺氧区污泥浓度：X2＝6.2g/L设计好氧区污泥浓度：X4＝6.2g/L污泥负荷：0.060kgBOD5/kgMLSS/d污泥龄：24.1d缺氧区至厌氧区回流比：R1=200％好氧区至缺氧区回流比：R2=350％中空纤维膜平板膜膜池系列数：8每线膜箱数：8个设计通量：0.55m3/m2·d峰值通量：0.64m3/m2·d材质/膜类型：PVDF膜池设计污泥浓度：9.6g/L膜池供气量：450Nm3/min膜池至好氧区混合液回流比：R3=500％运行方式：产水7min、停歇1min膜池系列数：4每线膜箱数：17套设计通量：0.51m3/m2·d峰值通量：0.56m3/m2·d材质/膜类型：CPVC膜池供气量：225Nm3/min膜池至好氧区混合液回流比：R3=500％运行方式：产水9min、停歇1min中空纤维膜平板膜MBR中空膜和平板膜的出水水质15.0020.0025.00出水COD平板膜中空膜0.100.300.500.700.901.10出水NH3-N平板膜中空膜7.0009.00011.00013.00015.000出水TN平板膜中空膜0.000.100.200.300.400.50出水TP平板膜中空膜5.0006.0007.0008.0009.0001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月出水SS平板膜中空膜MBR化学清洗：（1）在线清洗：通常TMP达到25kPa以上时，单组膜池就要停止产水进行在线清洗，次氯酸钠（碱洗）或草酸（酸洗），然后恢复产水。（2）离线清洗：当在线清洗无法有效恢复通量时，组织进行离线清洗（0.5~1年），先后通过次氯酸钠（碱洗）和草酸（酸洗），离线清洗时间相对较长。虽然通过在线和离线清洗可以延缓膜污染的加剧，但膜污染本身是一个不可逆的过程，所以膜系统的产水量总体上来说呈现逐步衰减的过程。中空膜在线清洗流程平板膜在线清洗流程MBR中空膜和平板膜的处理量的比较01000020000300004000050000600001月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月中空膜2013年中空膜2014年平板膜2013年平板膜2014年MBR离线化学清洗四期工程共配备6台离心鼓风机，其中膜池和生物池各3台。膜池实际运行2台风机，生物池实际运行1台风机。好氧池末端溶解氧水平较高，不仅造成能耗的浪费，好氧池回流污泥对缺氧池反硝化亦造成不良影响，在冬季负荷较低时问题更加突出。由于曝气池风机开度最小条件下供风量大于曝气池的实际需氧量，为此提出将MBR生物池曝气管与膜池曝气管相连通的工程改造方案，通过调整风机运行台数减小过量曝气对工艺运行的不良影响，并节约能耗。2013年9月对膜池曝气系统进行改造，改造后的曝气系统运行2台风机，能够满足好氧池的供氧需求和膜池的曝气量，效率明显提高。MBR节能降耗首先如何防止膜污染是我们面临的主要问题。膜污染现象非常复杂，它取决于浓度、温度、pH值、离子强度等物理和化学参数。能耗是制约MBR推广的又一重大问题，因为MBR工艺的发展不仅取决于工艺本身，还取决于其经济可行性。低成本的膜材料的开发、膜材料的改性、膜寿命的延长等问题都是MBR工艺应用于污水处理与回用所亟待解决的问题。MBR运行控制主要以自动化程序为主，但在系统出现异常或故障后的排查和恢复过程中，对于现场操作工的技术能力要求更高。MBR面临的问题•探索膜污染的防治，以延长膜的使用寿命。•优化MBR工艺及运行的条件，积极探索MBR经济运行的方法，降低运行成本。•不断积累、总结MBR运行经验，进一步完善运行操作的规范和标准。•寻找MBR污泥产率与运行条件的关系，以合理减少污泥产量，降低污泥处理费用。MBR今后的方向