MBR工艺系统选择关键技术.doc

《MBR工艺系统选择关键技术.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MBR工艺系统选择关键技术.doc（6页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1 MBR 工艺系统选择关键技术1.1 MBR 工艺系统的分类 1.1.1 分置式和一体式按生化系统和膜分离系统的相对位置，MBR 可分为分置式和一体式两种。分置式 MBR 是将膜组件放置在单独的膜池内，其特点是膜组件分组明确，运行环境良好，便于独立运行和清洗、检修。一体式 MBR 则是将膜组件直接放置在生化系统内，其特点是节省占地，但是不利于膜组件的分组和配套管路的敷设。1.1.2 浸没式和管式按膜组件的放置位置，可分为浸没式和管式两种。浸没式是将膜组件浸没于生物反应器或膜池内，管式是将膜元件装填在膜管内，再设置膜架放置膜管。1.1.3 正压式和负压式按过滤推动方式分，可分为正压式 MBR

2、和负压式 MBR 两种。正压式 MBR 一般采用管式膜，通过料液循环错流运行，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留。其特点是运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更换及增设，但动力消耗高。负压式 MBR 一般采用浸没式 MBR，通过泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。同时设置膜擦洗曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果，以增加膜表面的紊流和减轻膜表面的污染。其特点是不需要混合液的错流循环系统，能耗较低，且不需复杂的支撑膜架。1.1.4 MBR 工艺系统的选择对于城镇污水处理工程，由于规模一般均在万 m3/d 以上

3、，考虑到膜组件运行环境、污泥浓度控制、脱氮除磷对 DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用负压抽吸浸没式分置式 MBR 工艺。1.2 生化系统的形式由于目前污水排放标准普遍提高了对脱氮除磷的要求，所以几乎所有的传统脱氮除磷工艺都被应用到了 MBR 工艺中，如 AO、A2O（包括 A2O 氧化沟）、SBR 等。1.2.1 SBR MBR 工艺将 SBR 与 MBR 相结合形成的 SBRMBR 工艺，除了具有一般 MBR 的优点外，对于膜组件本身和 SBR 工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能最大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，

4、污泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力较强，同时也具有较好的硝化能力。此外，SBR 工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统 SBR 系统相比，一方面 SBRMBR 在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统 SBR 的循环时间；另一方面，序批式的运行方式可以延缓膜污染。1.2.2 A2OMBR 工艺由 A2O 工艺与膜分离技术结合而成的具有同步脱氮除磷功能的 A2OMBR 工艺，进一步拓展了 MBR 的应用范畴。在该工艺中设置有两段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池实现反硝化脱氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厌氧池

5、，实现厌氧释磷。A2OMBR 工艺中高浓度的 MLSS、独立控制的水力停留时间和污泥停留时间、回流比及污泥负荷率等都会产生与传统 A2O 工艺不同的影响，具有较好的脱氮除磷效率。1.2.3 A2O/AMBR 工艺 A2O/AMBR 工艺是一种强化内源反硝化的新型工艺，利用 MBR 内高浓度活性污泥和生物多样性来强化脱氮除磷效果，其内部流程依次为厌氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。该工艺在传统 A2O 工艺后再设一级缺氧池，在利用进水快速碳源完成生物除磷和脱氮后，利用第二缺氧池进行内源反硝化，进一步去除 TN 后再利用膜池的好氧曝气作用保障出水。A2O /AMBR 工艺是针对进水碳源不足，而同时又有较

6、高脱氮要求的污水处理项目所开发，也是强化脱氮的 MBR 脱氮除磷工艺。1.2.4 A(2A)OMBR 工艺A(2A)OMBR 工艺是两段缺氧 A2O 工艺与 MBR 工艺的结合，其特点是在传统的 A2O 工艺中设置了两段缺氧区（缺氧区和缺氧区 II），在缺氧区 I 内从好氧区回流的 NO3-完全被还原，实现完全反硝化；而在缺氧区 II 内实现内源反硝化，节省外加碳源的投加。大大提高了污水的生物脱氮效率，同时避免了外加碳源，节约运行费用，因此具有很高的价值。1.2.5 3AMBR 工艺 3AMBR 是依据生物脱氮除磷机理，结合膜生物反应器技术特点而形成的具有高效脱氮除磷性能的新型污水处理工艺。其

7、内部流程依次是第 I 缺氧池、厌氧池、第 II 缺氧池、好氧池和膜池，膜池混合液分别回流至第 I 缺氧池和第 II 缺氧池。第 I 缺氧池利用进水碳源和回流硝化液进行快速反硝化；接着混合液进入厌氧池进行厌氧释磷，减少了硝酸盐对释磷的影响；第 II 缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液进一步反硝化脱氮；好氧池内同步发生有机物降解、好氧吸磷和好氧硝化等多种反应，彻底去除污水中的污染物；混合液再经膜过滤出水，实现了对污水中有机物和氮磷的去除。3AMBR 工艺合理地组合了有机物降解和脱氮除磷等各处理单元，协调了各种生物降解功能的发挥，达到了同步去除各污染指标的目的，具有较高的推广应用价值。1.2

8、.6 A/ A2O MBR 工艺 A/A2OMBR 工艺属 3AMBR 工艺的改进工艺，设置有第 I 缺氧区、厌氧区、第 II 缺氧区、好氧区和膜池共 5 个处理单元。预处理后的污水首先按比例分配流量分别进入第 I 缺氧区和厌氧区，然后依次重力流入第 II 缺氧区、好氧区和膜池，最后通过膜过滤抽吸出水。根据脱氮除磷需要设置有两级回流，第一级回流是膜池的混合液回流到好氧区前端，第二级回流是好氧区的混合液分别回流到第 I 缺氧区和第 II 缺氧区，两者之间的流量比例通过回流渠道和调节堰来分配。前置的第 I 缺氧区，优先最大限度地利用进水碳源快速完成反硝化过程，去除大部分的硝态氮。在第 II缺氧区内

9、与部分从好氧区回流过来的富硝酸盐混合液再次混合，在长时间的缺氧条件下，可以发生内源反硝化反应，进一步地去除了污水中的硝态氮。此外，将厌氧区放在第 I缺氧区之后，使得回流液中硝态氮被充分反硝化，减少了其对聚磷菌的抑制，提高除磷效果。1.2.7 生化系统形式的选择生化系统形式的选择主要应考虑以下几方面：进水水质情况（如难生物降解有机物浓度、碳氮比、碳磷比等）；出水水质要求（尤其是对脱氮除磷的效果要求等）；进水水质水量波动情况；气候条件等。从目前应用的工程经验来看，A2O 及其变形强化工艺是众多应用在 MBR脱氮除磷工艺中处理效果最为突出，运行管理最为方便，也是最稳定可靠的一类。表 1介绍了目前各种

10、形式的 A2O 及其改进型的 MBR 脱氮除磷组合工艺的应用情况。表 1 A2 2O 及其改进型的 MBR 组合工艺应用情况工艺形式工艺内部流程进水方式回流方式应用情况A2OMBR厌氧-缺氧-好氧-膜池或缺氧-厌氧 -好氧-膜池厌氧单点进水或厌氧、缺氧两点进水两段回流膜池回流硝化液或三段回流好氧区回流硝化液无锡梅村水处理厂二期工程（3.0104m3/d）、无锡新城污水处理厂二期工程（6.0104m3/d）、无锡胡埭污水处理厂二期工程（2.3104m3/d）A2O/AMBR厌氧-缺氧 I-好氧-缺氧 II -膜池厌氧、缺氧 I 两点进水三段两点回流好氧区回流硝化液至缺氧I 和缺氧 II无锡新区硕

11、放污水处理厂二期工程（2.0104m3/d）A(2A)OMBR厌氧-缺氧 I-缺氧 II -好氧 -膜池厌氧、缺氧 I 两点进水三段两点回流好氧区回流硝化液至缺氧I 和缺氧 II无锡城北污水处理厂四期工程（7.0104m3/d）、四川绵竹汉旺污水处理厂（0.8104m3/d）3AMBR缺氧 I -厌氧 -缺氧II -好氧 -膜池缺氧 I、厌氧两点进水单段两点回流膜池回流硝化液至缺氧 I和缺氧 II北京密云再生水厂（4.5104m3/d）、北京怀柔再生水厂（3.5104m3/d）A/A2OMBR缺氧 I -厌氧 -缺氧II -好氧 -膜池缺氧 I、厌氧两点进水两段两点回流好氧区回流硝化液至缺氧I

12、 和缺氧 II无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂三期工程（1.75104m3/d）2 MBR 工艺生化系统参数设计关键技术2.1 污泥浓度由于后续通过膜来实现泥水分离，因此较传统活性污泥法可选取较高的 MLSS 值。但是，在实际工程应用中发现：在实际进水有机物浓度低于设计进水水质情况下，MLSS 值难以达到设计值，通过减少排泥来维持 MLSS 值时会造成 MLVSS/MLSS 值偏低，导致生化池表面产生大量的浮泥，而且反而降低了生物活性，影响处理效率；由于 MLSS 是最基本的设计参数，当实际值与设计值偏差较大时会影响相关设计参数（如 SRT、空气量）的准确度，从而影响了实际运行效果。因此，对于

13、进水有机物浓度较高的工业废水，可选取较高的污泥浓度值（10g/L）以尽量增大有机物去除能力；而对于城镇综合污水处理工程而言，由于进水浓度相对不高，宜选取较低的污泥浓度（68 g/L）。2.2 泥龄对于有脱氮要求的城镇综合污水处理工程，SRT 宜根据硝化泥龄和反硝化泥龄来计算确定。需要注意的是：由于系统内的MLSS 较高，因此 MBR 工艺的泥龄通常较传统工艺长。但实践表明：过长（30d）或过短的泥龄均会使膜的 TMP 增势加剧，而泥龄在 20 d 左右时, 跨膜压差增长趋势变缓。因此，泥龄不宜太长，以 20 d 左右为宜。2.3 污泥负荷对于传统活性污泥工艺而言，通常采用基于 BOD5的污泥负

14、荷作为设计参数，但是，在 MBR 工艺中，由于 MBR 反应器内微生物的结构、种类和生物相的变化使 MBR 工艺对有机底物的利用不仅仅局限于进水中的 BOD5值，对部分表现为 CODCr的物质也可以利用，因此采用 MBR 工艺处理城市污水时，不宜采用污泥负荷参数作为设计依据，而应将 MLSS 和 SRT 作为 MBR 工艺生物处理单元的主要设计参数。而由 MLSS 和 SRT 推算出的污泥负荷往往仅为传统活性污泥法污泥负荷的一半左右。较低的污泥负荷一方面说明系统抗进水水质冲击的能力较强，另一方面也说明采用 MBR 工艺处理城镇污水时污泥负荷不宜作为主要的设计指标。2.4 水力停留时间（HRT）

15、由于 MBR 系统的 MLSS 较高，以 SRT 计算确定的生物池的容积较小，相应的所需 HRT 较短（710h）。实践证明，如果考虑到系统有较高的硝化和反硝化处理效果要求时，过短的 HRT 将难以保证，因此应适当加大系统的 HRT（12h），同时可相应降低 SRT，有利于控制膜污染。2.5 需氧量和供气量由于 MBR 反应器内的 MLSS 较传统工艺高，其混合液的液膜厚度、污泥粘滞度等会发生变化，由需氧量计算供气量时应调整 、 和 C0 值，因此，MBR 工艺的理论供气量计算值应大于传统工艺。但是，大量工程实践发现，实际生化池供气量小于计算量。分析其主要原因是：为了控制膜表面污堵，需要采用空

16、气擦洗来改变膜丝表面液体的流态，大量的擦洗空气使得膜池内的溶解氧极高（通常其 DO 值可达 810 mg/L）而大比例从膜池到生化池的回流（通常为 400%500%）使生化池所需的曝气风量下降；当实际进水有机物浓度低于设计值时，会造成计算需氧量和实际 MLSS 值均低于设计值，实际供气量则会远低于计算值。因此在计算供气量时应充分考虑这些因素，给出一个供气量的区间值，便于进行鼓风机的配置和风量调节控制。3 MBR 工艺生化系统布局设计关键技术3.1 回流方式根据生化系统形式、硝化液回流的方式和位置不同，MBR 的回流有各种不同的方式，见表 1。综合各种回流方式的实际效果，建议：采用膜池回流混合液

17、至好氧区，再由好氧区回流硝化液至缺氧区，因为如果采用膜池回流硝化液至缺氧区的方式，由于混合液富含大量氧气，破坏缺氧条件，导致反硝化反应不充分；如果采用两段缺氧生化工艺，宜采用两点回流方式，因为尽管增加了相应的管渠，但是两区的回流比例可以按照实际运行情况进行分配，以便于充分有效地利用原水碳源和内源碳源来提高系统脱氮效果，减少外加碳源的用量。3.2 进水方式由于在城镇污水处理工程中均有较高的除磷脱氮要求，因此大多采用了厌氧-缺氧-好氧工艺，对于 MBR 工艺而言，生物反应池建议采用两点进水方式，即在生物池前设置进水分配渠道和分配调节堰，污水进入到分配渠道后，通过两套调节堰门将原水按照一定比例分配到

18、厌氧区和缺氧区，从而选择优先满足生物脱氮还是生物除磷对进水碳源的需要，而且各区的分配比例还可以根据不同水质条件下生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化进行灵活调节。3.3 提升方式由于膜池有效水深较生物池浅，混合液回流有两种提升方式：采用前提升系统，即好氧池出水由泵提升至膜池，膜池的混合液重力回流至生物池；采用后提升系统，即好氧池出水自流至膜池，膜池的混合液通过回流泵提升至生物池。后提升系统较前提升系统提升混合液的流量小，回流泵分别对应各组膜池便于独立检修，但管路系统较为复杂；前提升系统管路系统较为简单，检修维护工作量小，提升扬程较低。在现有的 MBR 系统中两种回流方式均有应用。实际工程应用时应根

19、据水位差、膜池分组情况、进水水质和膜组件形式等综合比较确定。3.4 好氧区形式传统活性污泥 A2O 系统的好氧区构型多为长方形廊道的推流式形式。对于 MBR 工艺，其好氧区宜设计成完全混合式，一方面有利于混合液处于良好的紊动，保持悬浮状态，减小因剪切造成的污泥颗粒破解，并提高曝气设备的充氧速率；另一方面，从膜池回流至好氧区的大比例混合液可以实现快速混合以充分利用膜池内的 DO。4 MBR 工艺生化系统设备设计关键技术4.1 搅拌器对于厌氧区和缺氧区，如果池型（或分隔后的池型）接近于正方形（L/B1.3），建议采用倒伞型搅拌器。因为其运行能耗低，立式环流搅拌均匀，不易产生死角，水下无易损耗件且不

20、会在搅拌主体上挂带任何物质而形成堵塞。4.2 曝气器MBR 工艺单位面积的供气量远大于传统工艺，因此，必须选择单位通气量大、氧转移率高的曝气设备。在已运行的几个 MBR 工程中，聚乙烯改性纤维管式曝气器和全球型刚玉曝气器的运行效果较好。4.3 回流泵首先，根据回流位置的不同选择不同的设备：对于生化系统内部的回流通常采用穿墙 PP 泵；对于膜池回流至生化系统的回流泵再根据提升方式的不同进行选择：如前提升方式一般采用潜水轴流泵，后提升方式的回流泵又有两种形式：设置于膜车间内时，通常采用卧式端吸离心泵，且由于输送介质为高浓度的污泥，不宜采用清水泵，大多采用污水泵干式安装；当系统设回流污泥渠时，回流泵设置于渠内，通常采用穿墙 PP 泵。4.4 剩余污泥排放泵剩余污泥排放泵可以设置于生化池内也可设置于膜池进水渠内，一般采用潜水排污泵。建议设置于生化池内，可以用来排除池底泥砂并可兼做生化池放空泵。4.5 曝气鼓风机首先应优先选择气量调节范围较大的单级离心鼓风机。若采用多级离心鼓风机，必须配置变频器，不宜采用罗茨鼓风机。其次，所选的鼓风机应使调节后的组合供气量涵盖计算供气量的区值。