知识浅析：MBR的设计注意事项浅析
慧聪水工业网 MBR——MembraneBio-Reactor，在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器，是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。膜的种类繁多，按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等；按膜的性质分类，有天然膜（生物膜）和合成膜（有机膜和无机膜）；按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。
与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点：
1、出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。
同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
2、剩余污泥产量少
该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。
3、占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。
4、可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。
5、操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
6、易于从传统工艺进行改造
该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。
MBR膜法现在应用越来越广泛，以其稳定清澈的出水备受关注，但其巨大的维护量也使很多使用者头疼；那么要想在使用中尽量减少维护工作强度，在设计阶段就需要注意以下几个问题：
一、该废水适不适合用MBR膜法
MBR不是万能的，它属于微滤膜，是按能通过的颗粒物粒径来定义的；所以，对于它来讲堵塞问题是关键，一些易结垢、含油类物质和粘稠性物质较多的废水，建议不要采用MBR膜法；
不适合MBR法的废水类型有：乳化液/研磨液/淬火液/冷却液废水、表面活性剂废水、石油类废水、脂类废水（有预处理措施除外）；
二、MBR的品牌及相应的数量确定
决定了用MBR膜，那么下一步是决定用什么牌子，目前，MBR膜的质量进口和国产的差距还是很大的，虽然国产品牌通过增加膜丝数量、减少通量设计量也可以满足需要，但相应的问题接踵而至；
从价格方面，进口膜约为国产膜的3~5倍，在价格可以接受的前提下，尽量采用进口膜，当然国产膜在保证足够的设计余量的前提下还是可以的，重要的是设计人员要跟供应商做好深入的技术沟通，设计通量方面，一般国产膜厂家出厂的设计通量已经留了足够的余量，但设计人员还是要再增加余量，个人认为增加50%以上，比如笔者曾经设计过一个小水量废水，MBR选用国产品牌，但设计MBR用量是标准量的10倍，到现在2年时间未进行清洗，一直在正常使用，出水COD维持在30mg/L以下；
另外，最近出现的平板膜抗污染性能普标优于丝状膜；平板膜分为PVDF材质和PTFE材质,PTFE的抗污染性能最强，目前只有进口产品，以日本的性能最佳；膜的设计通量参考供应商提供的数据；
三、MBR膜组件的设计
1、把膜片拼装在一起形成一个膜组件，特别注意的是，膜片与膜片之间间距要足够大，有效距离要大于100mm（轴心距大于140mm），如果膜片本身膜丝密度大，那么有效间距要适当放宽，这样做的目的是保持冲洗气流顺畅到达顶部膜丝，也可以减少膜丝之间的板结和截留物，减少膜组件的清洗频率；
平板膜的间距只要60~80mm就可以了；太大的间距导致占用空间太大；
2、膜片横向和竖向装都可以，具体取决于安装的空间；横向装时，膜丝保持微下垂，下垂幅度保持在10mm，也可以这样说，在保证膜丝不受拉力的前提下，尽量直，这样膜丝和膜丝之间就不会留有太多的杂物；推荐使用竖向安装的方式；
3、不能把膜组件做的很大，因为太大的膜组件，其安装密度就会大，同样的搅拌空气量对它来讲却显不足，而且在膜片上积累很多包裹物的时候，就需要对膜片进行喷洗，用高压水枪或自来水，安装太密会让你很难冲到内层膜片，建议单个膜组件处理量不要超过1.5m3/hr；
四、MBR曝气装置的设计要点
1、曝气装置可以固定在池底（需要做膜组件承托架和膜组件滑入导轨），也可以跟膜组件做在一起，各有优劣，曝气管的位置要做精心考虑，采用DN20穿孔管，每个膜片间隙对应一路穿孔管，穿孔大小Φ2.0mm，穿孔间距100mm，相邻两路管穿孔位置交错穿插，孔口做单排垂直向上，有很多双排、斜向下的做法，个人认为不可取，沉降的污泥不会对孔口产生堵塞。
2、曝气量的大小进行粗略估算，根据经验数字，按照汽水比24:1即可（常规池深3.5m），风机排风压头选型比最高液位高0.01Mpa；风机出口设置泄气阀，泄气管口径全开能卸掉70%的空气量即可，泄气口上加装消音器，这套装置用来控制生化槽中的DO值以及保护风机；
3、每个膜组件曝气都设置单独的调节阀，同时整个生化槽的充氧曝气要另外做单独的控制阀，用微孔充氧曝气装置，确保能灵活调整搅拌空气量和充氧空气量；
4、MBR池DO控制最佳为2.5~5之间，正常液位约为3ppm，在液位高低不同时，DO也会有变化，不宜长时间超过5.0ppm
五、MBR抽吸泵的设计要点
1、有条件的情况下，尽量每个膜组件配1台泵，这样方便观察判定每个膜组件的状态（压力和通量），但多个膜组件共一台也可以，在每个膜组件吸水管路上装流量计；
2、抽吸泵尽量低于液位安装，越低越好，在膜组件正常状态下，靠虹吸也是可以出水的，如果MBR池是地下池，那就做地下机房，确保抽吸泵能有足够的吸程；低于MBR主要的参数是跨膜压差，各品牌规定略有不同，一般不宜高于0.03Mpa，在这里跨膜压差不一定等于真空表读数，还要看泵的进水口高度和生化池液位的高度差，如果真空表的读数为0.03pa，生化池液位比泵进水口高1m，那么此时的跨膜压差为0.04Mpa；若泵安装位置高于生化池液位1m，则此时的跨膜压差只有0.02Mpa，公式就是：跨膜压差=真空表读数（取正）+（生化池液面高度-抽吸泵进水口高度）
3、抽吸泵出口管路一定要加装透明流量计和取样阀，透明的流量计就可以直观的看到水质状态，每个流量计前面或后面加调节阀，用来调节膜组件的出水量；
4、电气控制：一般设置MBR抽吸泵运行为13min运行，2min停止，能有效减少堵塞的频率，具体启动停止时间要征求厂家的意见，在电接点压力表压力超限时，能停泵并报警；抽吸泵要能与风机联动，风机在停止状态时，抽吸泵不工作；
六、化学浸泡清洗
1、在有条件的情况下，为了减少工作强度，能实现整个膜组件的清洗，这就要求做好膜组件的出池入池定位，水管及气管要做方便拆卸的活连接（气管如果不与膜组件做在一起则气管不用考虑），而且这个活连接要经久耐用，个人建议用优质法兰连接或者采用著名品牌的双由令球阀连接，膜组件的起落配套行车，能有效减轻劳动强度，行车贴牌500kg（实际可以做到1t的起重量）；
2、化学浸泡槽要做3个，大小要膜组件放进去绰绰有余，高度在淹没膜丝之后再留500mm超高，每个浸泡槽要做好穿孔曝气管道及其保护平台；
浸泡槽总深度=池底平台高度+膜组件底部到最上层膜丝的高度+500mm超高
3、3个浸泡槽边上要设置2个储液桶，其容量要大于浸泡槽的有效容积，用来将清洗药液重复利用；
4、每个浸泡槽要配套1台塑料排污泵，用来将药液从浸泡槽中移送到储液桶或排放；
5、要考虑洗过之后的废液的处理方式，NaOH可以当作药剂加入到系统中，NaCLO经过澄清处理直接排放或储存回用即可，柠檬酸可以慢慢投加到生化处理系统中；
6、每个浸泡槽的搅拌空气量按照剧烈搅拌来设计，并安装有调节阀；
7、浸泡槽要设有自来水加入管道，管道要粗，避免在自来水注水上浪费时间，注满时间以10min为宜，参考数据，在自来水压力2~3公斤时，DN50的自来水管流量约18~22m3/hr；
8、常用化学清洗药剂及浓度：
NaOH（用来杀菌和清洗掉有机污染物）：浓度1%~2%，浸泡时间>2h；
柠檬酸（用来除去无机结垢，没有则省略）：浓度2%，浸泡时间>2h；
NaClO（10%液体，用来深度杀菌，恢复膜丝过滤功能）：浓度5%，浸泡时间>2h；
酒精（95%工业级酒精）单片浸泡2min，用来恢复失水后的膜丝，未脱水则省略；
9、清洗步骤：水冲洗→水浸洗→碱液浸洗→柠檬酸浸洗→NaClO浸洗→水冲洗→复位
10、注意，柠檬酸为有机酸，使用不受限制，但如果距离下次使用超过1个月，就会在储存过程中发霉变质，建议一次性使用；
11、注意，每次清洗完需要检查膜丝断丝，对于断丝单根打结处理；
七、在线反冲洗
1、首先不要对在线反冲洗抱有太大依赖，MBR的反冲洗跟传统意义的反冲洗的效果不同，MBR的正常堵塞大部分是由微生物在膜丝内部的滋生繁殖引起的，而由颗粒物引起的硬堵塞占很小的分量；
2、但在线反冲洗还是要加，用来应对非正常堵塞的情况，比如污泥状态恶化、MBR抽吸泵流量被误操作调的很大或进入了微小颗粒物，引起了硬堵塞，反冲洗还是很有效果的；
3、在线反冲洗由PLC自动控制，每天一次（前提是采购的膜片支持在线反冲，不要不支持而却做了，造成膜丝孔径扩大），反冲用的水至少是自来水，末端装自来水过滤器，过滤精度需达到50μm，反冲水量约正常过滤通量的3~5倍，压力不要超过2.5公斤，否则会对膜丝造成损坏，可以直接由自来水管路接入，不用装加压泵，但务必要装压力表和流量计。
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