400吨一级A达标MBR方案

1、上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院二零零五年三月二十八日上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案设计证书编号：国设甲字第 0900231号专项设计证书：国环设甲字第 0256号院长：丁洁民分管院长：夏四清分管总工：章非娟审 核 人：章非娟工程负责人：吴志超同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院二零零五年三月二十八日上海白龙港城市污水处理厂城市污水MBR工艺回用处理工程设计方案工程负责人：吴志超工艺专业：吴志超结构专业：电气专业：吴学茂同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院二零零五年三月二十八日目

2、录1概述1.1地理位置上海位于北纬31度14分，东经121度29分，地处太平洋西岸，亚洲大陆 东沿，长江三角洲前缘，东濒东海，南临杭州湾，西接江苏、浙江两省，北界长 江入海口，长江与东海在此连接。上海正当我国南北弧形海岸线中部，交通便利， 腹地广阔，地理位置优越，是一个良好的江海港口。白龙港污水处理厂位于上海市浦东新区合庆镇，已建的白龙港污水预处理厂东侧白龙港长江边。1.2地势上海地区处于长江三角洲前缘的冲积平原，地势低平，整个地区呈东南高， 西北低，地面标高最高达5.0m，平均地面标高在3.5 4.2m左右（吴淞高程）。 地下水位咼，距地面约 0.3 1.5m。1.3气象上海属北亚热带季风性

3、气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。上海气候温 和湿润，春秋较短，冬夏较长。2002年，全年平均气温178C，夏季最高气温 38C,冬季最低气温9.6Co日照1686.5小时，降雨量1427.9毫米。全年60% 左右的雨量集中在5至9月的汛期，汛期有春雨、梅雨、秋雨三个雨期。1.4地震我国位于全球两大地震带之间，东临环太平洋地震带，西南为地中海-喜玛 拉雅地震，不仅是一个多地震的国家，而且也是世界上遭受地震灾害最为严重的 国家。本世纪以来我国大陆共发生 6级以上地震390多次，造成55万人多人丧 生，经济损失达数百亿元。台湾，西南西北，华北，及东南沿海等地多有地震发 生。上海处在中国的华南地震

4、区和华北地震区两个板块的中间，在这个地区，地震是比较少的。在上海行政区内，还没有发生过5级以上的地震。1.5水文地质上海地区大地构造单元属于扬子准地台的东北端，基底由前震旦纪变质岩系、震旦、古生代海相碳酸盐岩以及新生代的陆相、海陆交替碎屑岩组成，并形成以较早的北东枫泾 一川沙大断裂为界，将上海地区分为金山 一南汇隆起褶断 束和青浦一宝山拗褶断束两个构造单兀。晚第三纪以来，区内新构造运动以持续 不均匀沉降为主要特征，相继沉积了 200350m厚的第四纪松散碎屑沉积地 层，且自杭州湾北岸向长江口逐渐趋于增厚。 上海地下水赋存条件和分布规律受 控于区域地貌、地层岩性及厚度，根据研究区地下水系统特点，

5、可将其划分为一 个潜水含水层，五个承压含水层，六个弱透水层（隔水层）。1.6地下水位上海地区位于长江三角洲（长江三角洲可分为陆上三角洲和水下三角洲）前 缘的陆上三角洲东南，是长江三角洲地下水系统的一部份（或子系统），其北部边 界和西部北段边界与长江三角洲地下水系统在江苏省分布区相接，西部南段边界与浙江钱塘地下水系统相连，东部、南部边界与分布于东海的长江水下三角洲 相连。在天然条件下，长江三角洲地下水系统由西、西北向东及东南方向缓慢径 流，于东海水下三角洲缓慢排泄，地下水交替极为缓慢，但随着浙江、江苏两省 的的大量开采地下水形成地下水漏斗，本区地下水净补给主要是东部长江水下 三角洲的古埋藏水同层

6、补给。1.7概况污水厂总占地面积120公顷，已完工的污水处理部分占地约 6公顷，污泥填 埋场占地约43公顷。实际处理规模为120万吨/天。目前污水采用化学一级加强 处理工艺，以除磷为主，出水 PO4-PW1毫克/升，处理后的化学污泥脱水后直接 填埋。远期考虑增加生物滤池，出水水质达到国家二级排放标准。现有3座高效 沉淀池、1座加药间及药库、1座储泥池、1座污泥脱水机房、1座除臭房、2500 立方米/天中水回用设施；厂外16公顷及厂内27公顷污泥填埋场，污泥码头。现有中水回用处理设施因种种原因， 出水水质无法满足使用要求，为此，厂 方从厂外增加了一条自来水管线，解决了目前的急需，但从长远看，随着

7、后期污 水设施、污泥处置设施的上马，供水问题同样会出现。增加新的污水处理回用设施，不仅能满足厂内非人员直接接触供水的需要， 还能降低运行费用，同济大学建筑设计研究院环境工程设计研究分院为此进行本2工程设计内容2.1设计范围MBR工艺处理的相关工程内容。2.2设计内容设计内容包括工艺、土建、电气与自控设计以及设备选型等。2.3设计排放标准污水经过本设计采用处理系统处理后可以直接回用，同时满足以下标准，第目标达到CJ/T48-1999要求。根据需要，本工艺还能达到GB18918-2002要求。序 号基本控制项目城市污水处理厂污染物排放标准GB18918 2002的一级标准生活杂用水水质标准CJ/T

8、48-1999A标准B标准厕所便器冲 洗，城市绿化洗车、扫除1:化学需氧量（COD）506050502生化需氧量（BOD5）102010103悬浮物（SS）10201054动植物油13/5石油类13/6阴离子表面活性剂0.511.00.57总氮（以N计）1520/8氨氮（以N计）5 (8a)8 (15a)20109总磷（以磷计）0.5 (1b)1 (1.5b)/10色度（稀释倍数）3030303011PH696 96.5 96.5912粪大肠菌群数（个/L）103104/13浊度（度）/10514溶解性固体（mg/L）/1200100015臭/无不快感觉无不快感觉16总硬度（mg/L,以CaC

9、O3计）/45045017氯化物（mg/L）/35030018铁(mg/L)/0.40.419锰(mg/L)/0.10.120游离余氯（mg/L）/21总大肠菌群（个/L）/33注：a.括号内数值为水温w 12 C时的控制指标，括号外数值为水温12 C时的控制指标;b.括号内数值为2005年12月31日前建设的工程项目控制指标，括号外则是2006年1月1日起建设的工程项目控制指标。2.4主要设计规范和标准建筑中水设计规范GB50336-2002生活杂用水水质标准 CJ/T48-1999给水排水设计手册室外排水设计规范 GBJ14-87（1997年版）污水综合排放标准GB8979-96城镇污水处

10、理厂污染物排放标准 GB18918-2002恶臭污染物排放标准 GB14554 -932.5设计原则? 采用成熟可靠的处理工艺，实用性与先进性兼顾，以实用可靠为主，确保 各项出水指标达到排放标准? 污水处理回用装置的整个处理过程尽量简单，便于管理，各项控制过程基 本实行自动化? 主体处理构筑物采用钢砼结构，抗腐蚀，使用寿命长? 鼓风机和水泵采用高效低噪声设备并辅以隔振措施，以消除噪声影响，控 制二次污染? 系统的处理效率高，运行稳定，适应水质的变化，且运行能耗少，处理单 位污水量成本低，剩余污泥经好氧消化稳定处理? 配备的设备、仪表选用质量可靠，通用性强的产品，使运行稳定，日常维 修保养方便3

11、. 膜与膜生物反应器3.1膜的分类与性能膜是指两相间具有选择透过性的薄层屏障。 在驱动力作用下，利用膜的透过 性可使混合液中的离子、分子以及某些微粒被分离。压力驱动膜的截留机理主要 是机械筛分作用，吸附截留作用是次要的。膜的分离与截留性能一般以膜的孔径或截留分子量来加以区别。微滤可用于处理含细小颗粒物的溶液，习惯上采用孔径大小来表征微滤膜的分离性能。超滤可分离的粒子则更小，可以从溶液中分离大分子、胶体、蛋白质和微粒等。一般 认为超滤的分离机理为筛孔分离，但膜表面的化学性质也是影响超滤分离的重要 因素。超滤膜在小孔径范围内与反渗透膜相重叠，在大孔径范围内与微滤膜相重叠，其膜孔径范围介于0.05卩

12、m至0.001卩m。习惯上采用被截留分子的相对分 子量即截留分子量 MWCO (Molecule Weight Cut Off)来表征超滤膜的分离性能。 MWC0与孔径的关系可用下面公式进行计算：dm1.13 kB 1010(MWCO)0.48式中dm是平均膜孔直径；kB是Boltzman常数；卩为动力粘度。上式的假定 温度为298K。MWCO与孔径的大致对应值见下表1。表1膜的截留分子量与平均孔径的关系截留分子量(Da)近似平均孔径(10-10m)截留分子量(Da)近似平均孔径(10-10m)50021300004720002450000665000301000001101000038300

13、000480表征膜的分离性能的参数主要有两个。一是各种物质透过膜的速率的比值， 即截留率。其大小表示了该体系分离的难易程度。二是膜通量J,即单位时间单位膜面积通过的物质的量。影响J的主要因素有：膜阻力、膜驱动压力、膜面水 动力学状况、膜污染及其清洗情况等。膜过程有死端过滤(dead-end filtration)和错流过滤(cross flow filtration)两种 基本操作方式。死端过滤指在膜两侧压差作用下，溶质和溶剂垂直于分离膜方向运动，溶质被膜截留，溶剂通过膜而被分离。死端过滤中，主体料液与透过液运 动方向相同，随着操作时间的增加，膜污染会越来越严重，过滤阻力越来越大， 必须周期性

14、地停下来清洗或更换膜。错流过滤的主体料液与膜表面相切而流动， 料液中的溶质被膜截留，透过液垂直于膜面而通过膜流出。 错流过滤中，错流可 以把膜表面滞留的颗粒污染物带走， 使污染层保持在一个较薄的水平上，能有效 的控制浓差极化和滤饼堆积，所以长时间操作仍可保持较高的膜通量。在实际污 水处理工程中，膜过滤一般采用错流操作。1料液4料液截留物nrT f t;* * 丹如注SV键鰹网透过液透过液图1死端过滤（左）和错流过滤（右）示意图3.2膜生物反应器的类型和特点膜生物反应器（Membrane Bioreactor，简称MBR）按膜组件和生物反应器的相对位置，可分为分置式、一体式两种。如图2所示。图2

15、分置式（左）和一体式（右）MBR示意图分置式MBR中，反应器内的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜透过液作为系统处理出水，而活性污泥、大分子物质等则被膜截留，并回流到 反应器内。分置式MBR通过循环泵使料液循环错流运行，运行可靠，操作方便, 膜组件易于更换。不足之处是膜组件承压操作，组件清洗不方便，料液循环流速 较高，动力费用大。一体式MBR则是将膜组件直接置于反应器内，通过真空泵进行抽吸或者采用重力流出水，而活性污泥、大分子物质等则被膜截留在生物反应器内。一体式MBR利用曝气时气泡带动料液向上的错流来冲刷膜表面，其特点是设备紧凑、 运行能耗低，无需承压操作，缺点是膜水通量低。根据生物

16、反应器的需氧性，MBR可分为好氧MBR和厌氧MBR。在MBR 中，采用活性污泥法较多。传统活性污泥法设计和运行的若干关键性问题，在 MBR工艺中仍然十分重要，如水力负荷、有机负荷、微生物浓度、曝气时间、 SRT、HRT、回流污泥率、PH和碱度、溶解氧浓度等。与常规污水生物处理工 艺相比，MBR技术的优势主要有：膜能够高效地进行固液分离，出水性质不再依赖于活性污泥的沉降特性， 克服了常规活性污泥法中容易发生污泥膨胀的弊端，系统的操作比常规污水处理工艺大为简化。出水水质明显优于传统工艺，出水悬浮物和浊度接近于 零，可直接回用。膜使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄

17、（STR）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥泥龄下运行，高的SRT使污泥产生消化作用，污泥产率降低。有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化得以效率高， 通过运行方式的改变亦可有脱氮和除磷功能。因为没有二沉池固体负荷的限制，曝气池中的活性污泥浓度可以很高（5000 20000mg/L）,反应器体积也可大大减小。由于反应器内的微生物浓度高，耐水质造成的冲击负荷能力强。系统可采用PLC控制，易于实现全程自动化。3.3MBR在废水处理工程中的研

18、究历史膜与生物处理结合的工艺研究已逾 30年了。1969年Smith首次报道了美国 的Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。该工艺 采用膜分离技术取代常规的活性污泥二沉池，采用外置式板框组件来实现膜过 滤，使反应器中的微生物浓度得到提高。 在生活污水的处理中，获得了较好的处 理效果，BOD1mg/L，C0D=20-30mg/L,系统处理能力为 10-100m3/d。1970 年 Hardt等人采用10L的好氧生物反应器处理合成废水，用死端超滤膜过滤技术实 现泥水分离，MLSS浓度达30g/L，膜通量为7.5 L/m2h, COD去除率为98%。Dorr-Oli

19、ver 公司在 60 年代开发了 MST 工艺(Membrane Sewage Treatment)，在 该系统中，污水进入悬浮生长的生物反应器中，通过板框式超滤膜组件的抽吸作 用连续出水。进出口压力分别为 345kN/m2和172kN/m2,通量为16.9L/m2.h。由 于当时膜技术发展相对落后，膜材料种类少，价格昂贵，使用寿命短，限制了膜 工艺的长期稳定运行，MBR仍然处于初级研究阶段。七十年代初，Thetford系统公司推出了外置式膜分离系统 Cycle Let工艺用 于家庭污水的处理。系统采用好氧-缺氧两级流程和外置管式超滤膜。出水经过 UV消毒后用于冲厕。1974-1982年间，T

20、hetford系统公司共安装了 27套这种产 品。80年代末和90年代初，Zenon环境公司研制成功 Zenon Gem PermaFlow Z-8、 ZeeWeed等一系列工艺和产品，大大推动了MBR技术的市场化进程。八十年代后，随着膜制造技术的发展、膜分离工艺的完善和污水厂出水水质 要求的提高，MBR技术重新获得重视。1989年日本政府进行了为期六年的 90 年代水复兴计划(Aqua Renaissanee Programme 90科研项目，其目的是寻求 满足中长期水量需求，解决水污染问题和从污染物中获取能量，特别是开发一种膜技术与生物反应器相结合处理工业和城市污水，省能省地，出水水质好，

21、适于污水回用的工艺。项目耗资 118亿日元。Kubota作为其中的公司之一，研制了 平板式浸没MBR。到1993年，已有39套外置式MBR系统用于日本的卫生和 工业领域。3.4MBR在废水处理工程中的应用现状MBR技术在污水处理领域目前正在受到广泛的重视。据Koyuneo 1998年调查统计，世界上每天约有5百万立方米各类水质的水经过膜工艺进行处理。目前在世界范围内，实际运行的MBR系统已经超过500套。世界上约66%的工程在 日本，其余主要在北美和欧洲。这些工程中98%以上是膜分离工艺与好氧生物反 应器相结合。约55%是膜浸式MBR，其余则是外置式MBR。不同的商业化MBR采用不同的方法来获

22、取相应膜通量所需的膜驱动压力。Kubota MBR采用高于膜组件的静态水压头，膜在正常情况下浸于一定液面深度 之下。Ze no Gem MBR采用静态水压头与真空抽吸相结合的方法，Kubota工艺 在高峰水力负荷时也用此法。Orelis和WehrleWerk MBR采用控制外置式膜组件 的循环系统压力值的方法。好氧MBR工艺已经成功应用于下列行业的工业污水处理：包括化妆品、医 药、润滑油、纺织、屠宰场、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化 工厂。在欧洲，垃圾填埋场渗滤液的好氧 MBR处理厂正在兴建。国外的MBR公司主要有：加拿大的ZENON公司，主要产品为浸没式中空 纤维MBR ;南非

23、的Membratek公司，主要产品为管式膜生物反应器；US-Filter公 司，利用中空纤维膜开发了分置式 MBR工艺一Membio；日本的KUBOTA公司， 主要产品为浸没式平板 MBR，到1998年世界上已经有200多个污水厂在使用 其产品；法国的Degremont公司是唯一在MBR工艺中实际使用陶瓷膜的公司。 这些公司在MBR污水处理国际市场处于主导地位。我国膜分离技术的开发是从1958年研究离子交换膜开始的。2000年我国将 膜材料和膜产业列为国家重点支持的 22项化工产业之一。目前全国已有膜科学 与技术的研究开发单位上百个。形成了基本配套的几千人的研究和技术开发队 伍。中国科学院生态

24、环境研究中心，自1993年开始MBR的研究工作。目前， 国内较活跃的MBR废水处理研究机构有中科院、清华大学、同济大学、哈尔滨 工业大学、华东理工大学等单位。研究集中于膜工艺的开发和膜污染的防治等内 容。目前同济大学正在进行平板膜 MBR污水处理工艺研究，其他单位则侧重于 中空纤维膜的研究工作。在实际工程应用上，天津清华德人环境工程有限公司，开发了中空纤维膜 MBR污水处理系列装置。该产品已经应用于天津泰达会馆、天津第三医院等污 水回用工程中，在中水冲车、冲厕、写字楼、宾馆饭店、医院等生活污水处理回 用、工业印染废水处理回用、垃圾渗滤液处理等领域，已建立了20多项示范工程。上海荏原成套工程有限

25、公司生产销售的 PW-P膜分离活性污泥处理装置为专 门处理高浓度有机废水的系列产品。其产品已经有 40余套应用于全国各地，处 理量为5950t/d，涉及化工、制药、食品、畜产和生活废水等各行业。目前国内MBR在污水处理领域的应用刚刚起步，主要集中于工业污水处理领域。如何将MBR应用于城市污水处理亟待研究。3.5平板膜和中空纤维膜 MBR的应用对比中空纤维膜组件的优点是装填密度较高（可达几千m2/m3）,单位膜面积制造费用较低。在外压情况下，膜的耐压性能高，不需支撑材料；缺点是对堵塞很 敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能产生很大的影响，无法进行机械清洗，膜表面的污垢排除比较困难，因此需对进料液进

26、行严格的前处理， 还有，纤维管中 的压力损失比平板膜大。平板式膜组件的污染问题比中空纤维膜组件轻， 其原因可能是中空纤维膜组 件运行中的影响因素较多。如 Y.Shimizu等研究了不同装填密度的中空纤维微滤 膜用于处理生活污水时的过滤特性，结果表明，当抽吸压力大于40kPa，错流速度小于0.5m/s时会引起中空纤维膜丝的堆积，使有效膜面积减小，通过中空 纤维膜的运动或振动对通量的提高很小。 再者，膜的膜孔径不同引起污染速率也 不同（如ZeeWeed中空纤维膜孔径为0.1卩m，Kubota平板膜膜孔径为0.4卩m）， 较小的膜孔径可以截留细密的污染质，很快形成致密的凝胶层，使膜污染加重， 膜通量

27、迅速降低。平板膜组件的优点是制造组装比较简单，操作比较方便，膜的维护、清洗、 更换都比较容易，单位面积水通量较大。缺点是装填密度比较小（400m2/m3），不能反冲洗。平板膜具有较好的刚性，可以准确稳定地被安装在膜组件中，使浸没式MBR 中的曝气能够较好的发挥作用。而中空纤维膜则在水中容易来回飘荡， 在浓度较 高的活性污泥中容易被污染，使膜丝缠绕、粘结在一起，减小膜的有效过滤面积。平板膜运行所需能耗较中空纤维膜低。Tatsuki Ueda在1998年采用反应器 中的水头压差作为平板膜出水所需要的膜压进行中试研究，MBR运行371天无需膜清洗，因此认为平板膜运行所需能耗较低，并认为这可能与膜出水

28、时中空纤 维管中的压力损失比平板膜大有关。1998年B. Gunder等人采用两个平行的中试装置，对平板膜和中空纤维膜 MBR进行了对比，结果如下表2所示。结果表明，两者出水水质都很好，但平板膜在膜压与膜通量方面比中空纤维 膜略优，这可能与曝气对于平板膜冲刷作用更好， 膜压力损失在中空纤维内腔中 较大有关。表2平板膜和中空纤维膜 MBR中试运行对比平板膜MBR中空纤维膜MBR反应器体积9.0m36.9m3膜面积及孔径80m2， 0.4(im83.4m2， 0.2 (im, d= 2mm系统参数COD:200-300mg/LMLSS:12-16g/LSRT:20-25dC0D:200-300mg

29、/LMLSS:12-18g/LSRT:15-20d连续运行参数J= 18L/m 2.h8min 抽，2min 停J= 17L/m 2.h3.5min抽，2s反冲洗运行天数54d54d化学清洗无无膜压6-8kPa28-24kPa比膜诵量200L/m 2h.bar60L/m 2.h.bar高峰时膜通量30L/m2.h24L/m 2.h高峰时膜压32kPa48kPa1998年2月英国的Porlock平板膜MBR污水厂开始正式运行。该厂是在中 试试验后建成的。最大处理规模为 1900m3/d，采用Kubota平板膜组件。在运行 后的14个月，出水水质很好，类似于中试研究的结果，如表3所示。出水BOD小

30、于5mg/L,且不受进水BOD变化的影响；细菌平均去除率为 6 log，肠道病毒 和大肠杆菌噬菌体等病毒的平均去除率为4 log；出水浊度平均为0.3NTU。平板膜机械性能较好，运行14个月后Porlock MBR污水厂未发现安装的3600块膜有 损坏现象，维修仅限于偶尔对曝气扩散器、流量计和浊度仪的清洗。表3 英国Porlock Kubota MBR 的处理效果（98年2月99年4月）污染物进水范围进水平均浓度出水平均浓度去除率（%）SS ( mg/L)30-80023099.5浊度（NTU ）100-0.4BOD (mg/L)30-65022497.2大肠杆菌0.9-6410.199.99

31、98肠道病毒0.1-301.3299.9993大肠杆菌噬菌体（106 100 ml-1）29-632081199.98法国的Perthes en Gatinais 体式中空纤维膜 MBR污水处理厂，和上述Porlock MBR污水厂的处理流量和投入运行的时间差不多。两厂都用来处理生活污水，都采用粗气泡曝气的方法来促进传质， 且均以相似的高质量出水水质满足 排放要求，但其设计方案和运行操作却差别较大（见表 4和表5）。因此将两个 工程的设计和运行参数进行对比探讨，对以后类似工程设计具有一定借鉴作用。表4 英国Porlock和法国Perthes en Gatinais MBR 污水厂的设计参数比较

32、参数Porlock 平板膜 MBRPerthes en Gatinais 中空纤维膜 MBR投入运行时间19981999流量（m3/d）19001500池体数量41总膜面积（m2）28002500预处理3mm孔筛1mm格栅膜类型平板式超滤膜中空纤维超滤膜膜供应商KubotaZenon运行方式由外到内由外到内膜单元/膜组件0.4m x 0.8m平片膜2m （高）x 0.7m （宽）x 0.2m （厚）膜箱单体含150个膜单元含8个膜组件的膜箱单体每个膜箱的膜面积（m2）128368膜箱数量（个）247表5英国和法国MBR污水厂的运行参数比较参数Porlock 平板膜 MBRPerthes en

33、Gatinais 中空纤维膜 MBR粗气泡曝气量每个膜单元0.6标准m3/h每个膜组件38 45m3/h气水比27.3: 135.8: 1膜间流速约 0.05m/s约 0.1m/sTMP （bar）0.1 0.150.2 0.5膜通量（L/m2h）20 2723 33反冲洗循环时间（s）一600反冲洗持续时间（s）一45反冲洗水量一约25%的透过水量原位清洗频率9个月0.5%NaCIO清洗5小时1 2次/周（次氯酸盐）外部化学清洗一1 4次/年（次氯酸盐/酸浸泡）两厂最重要的差别是膜组件形式的差异。 中空纤维膜单元可以反冲洗，但是水动力学因素不易控制，膜组件容易污染，因此需要较频繁的冲洗和清洗

34、。 平板 膜组件不能反冲洗，所以控制适宜的运行条件就显得十分重要。中空纤维膜 MBR污水厂约有25%的透过水量用来进行反冲。每10分钟进 行一次45秒的反冲洗，以减缓膜污染速度，延长膜使用寿命。而平板膜 MBR 污水厂膜的污染速率相比之下就显得相当低，系统运行 9个月后用0.5%的次氯 酸钠溶液进行了现场膜清洗，每个好氧池停止工作 5h。药剂费用很低。Perthes en Gatinais MBR污水厂流程中采用的筛网比 Porlock MBR污水厂细 密的多，这样设计的原因是中空纤维膜的堵塞问题比较麻烦。两厂出水水质均十分良好，出水BOD5均在5mg/L以下，SS在3mg/L以下。 二者大肠

35、杆菌的去除率均大于5-log，硝化效果也非常好。运行污泥浓度均在15-18g/L之间。污泥停留时间较长（20天），水力停留时间较短（4hr），污泥 产率均为0.30.5 kg/kgBOD5。两厂的运行一直正常可靠。近些年，各种膜的价格和更换费用一直在下降。Kubota公司的膜价格从1992 年的400$/m2下降为2000年 的100$/m2，同时膜更换费用占总投资的比重也从 54%下降为9%。但总的来讲，平板膜组件比中空纤维膜组件价格高，Kubota平板式膜组件的价格比Zenon的中空纤维膜约高20 25%左右。综上所述，可以看出：平板式膜组件比中空纤维膜组件污染轻，其原因可能是后者运行中的

36、控 制因素较多。中空纤维膜对堵塞较敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能产 生很大的影响，无法进行机械清洗，膜表面的污垢排除困难，因此需要对进 料液采用更细密的隔栅进行前处理。中空纤维膜可以反冲洗，工艺流程相对复杂一些。平板式膜组件不能反 冲洗，但是水动力学因素容易控制，所以工艺运行条件的控制就显得很重要。平板膜组件制造组装较简单，膜的维护、清洗、更换较容易，单位面积膜通量大。缺点是装填密度较小，单位膜面积制造费用比中空纤维膜高。平板膜运行所需能耗较中空纤维低。可能与膜出水时中空纤维管中的压 力损失比平板膜大有关。平板膜刚度大，机械性能较好，不易损坏，同时也可使曝气冲刷的效果 较好。而中空纤维膜在

37、使用过程中容易发生断丝现象，断丝过多时会影响膜 的出水水质。4. 工艺技术路线的选择中水回用的关键在于处理技术，目前国内外采用的工艺多以生物方法与物理 化学方法为主。(1).以生物处理为中心的工艺采用生化处理为主工艺流程一般为：原水格删 调节池生物处理 孑过滤 消毒 中水流程中生物处理工艺一般采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等生物处 理方法。几种处理方法可单独使用，也可几种生物处理方法结合使用，如接触氧 化加生物滤池等。这种类型的工艺适用于有机物含量较高的生活污水，具有适应 水力负荷变化能力强，产生污泥量少，维护管理容易等优点。.以物理化学法为中心的工艺采用物化处理为主工艺流程一般为：原水

38、|格删|调节池|絮凝沉淀或气浮|过滤|消毒|_中水除此之外常用的物理化学方法还有沸石过滤、活性炭吸附等。在物化方法处理污水的中水回用系统中，以膜法为中心的处理工艺占有很重 要的地位，常见的以膜为中心的方法主要有微滤、超滤、纳滤或反渗透等，它们 可以分别生产出不同品质的中水，满足各种使用要求。以物化法为中心的工艺适用于污水水质变化较大的情况，该类流程的特点主 要是装置紧凑，容易操作，以及受负荷变动的影响小。.生物法与物化法相结合的组合工艺该种类型的组合工艺主要有利用活性污泥法与膜法分离的组合工艺、利用生物接触氧化与流化床过滤法的组合工艺以及厌氧和好氧相结合的组合工艺。这类工艺流程的特点主要是出水

39、水质稳定， 处理效果良好，有些处理出水水 质指标已相当于深度处理的水平。现有城市污水处理回用技术普遍存在流程长， 投资大的问题，同时，为了保 证出水浊度满足要求，普遍采用传统过滤方法，造成运行管理复杂，特别在是季 节等因素影响导致生物处理效果下降时。膜生物反应器是近十年来得到快速发展的新型污水处理技术。如前所述，其 出水水质好，耐水质冲击能力强，污泥产率低，管理简单方便，特别适宜于白龙 港污水厂的中水回用。本方案以白龙港污水厂的高效混凝沉淀池出水为对象直接处理回用，采用膜生物反应器的优点体现在以下几个方面，(1).白龙港污水厂的原水水质及污染物组成随季节、气候、污水来源情况等 有较大程度的波动

40、，采用高效混凝沉淀后，由悬浮物、胶体引起的水质变化受到 极大抑制，但由溶解性污染物引起的水质变化仍然较大，而膜生物反应器完全能够适应这些水质波动带来的冲击；白龙港污水厂的中水回用主要用于混凝剂的配制，它对水质有更严格的 要求，常规中水水质无法满足使用要求，而膜生物反应器可以提供近似自来水水 质的处理出水，完全能满足中水使用的要求；(3) 白龙港污水厂对污水处理回用工艺的管理要求简单方便，而膜生物反应 器的管理十分简单，平时只需保证电器设备正常运行，工艺管理内容非常简单， 只需记录每天的压力流量，3个月左右在线清洗一次即可(同济大学五年保证)；(4) .膜生物反应器的污泥产率低，二次污染少，同时

41、，工艺的成功应用可以为上海水环境行业提供一种极具发展潜力、具有较强竞争力的实用技术，适用于有中水回用要求，或者对出水水质要求高的区域；(5) .更重要的是，现有自来水费用达到 2.5元/m3,采用膜生物反应器出水不 仅能完全替代自来水，而且运行费用可以降低到 1.0元/m3以下，可以为白龙港 污水厂节省运行费用约20万元/年;(6) .现有自来水水源在未来随着后续处理工程上马可能无法满足需水量要求，积极开展中水回用处理还能解决这个潜在的隐患。5. 处理工艺流程及设计参数5.1废水处理工艺方案废水处理工艺方案的工艺流程如下图 3所示。5.2废水处理工艺方案的说明白龙港污水首先经过现有的格栅、 沉

42、砂池和高效混凝沉淀池处理，随后利用 原有中水回用进水槽，依靠潜水泵提升进入 MBR池的进水渠中。在进水渠中设置细筛网2个，1用1备。通过细筛网的作用充分去除高效混 凝沉淀池出水残余的各种杂质，避免这些杂质在 MBR中累积，影响后续设备的 正常运行。细筛网的出水重力流进入反硝化池， 在反硝化池内，兼性异养微生物对污水 中的有机物进行水解氧化（达到杂用水回用标准），同时，根据需要，反硝化菌 也能充分利用污水中的有机物对回流液中的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮进行还原，实现脱氮作用（达到国标 GB18918 级A标准）。反硝化池内设置有曝气管，可以根据需要实现的水质目标进行工艺调控，当仅要求达到杂用水水质标准

43、时，反硝化池可以适当曝气，强化有机物的去除，降 低溶解性有机物含量，减少膜污染，同时，可以停止混合液的回流，节省运行费 用；而当要求达到国标 GB18918-2002的一级A或B标准时，则停止曝气，启 动混合液的回流，如需要除磷时，还可以在反硝化池内投加混凝药剂。反硝化池出水自流进入 MBR池，污水在MBR池内通过微生物和膜组件的 作用实现几个作用，（1）.有机物的进一步去除；（2）.氨氮的氧化，即生物硝化作用； .固液分离，也达到HRT和SRT的分离；（4）.病菌等有害微生物从出水中去除。5.3废水处理工艺方案的设计参数设计进水采用白龙港污水厂高效混凝沉淀池的出水，水质如下表6所示。表6方案的设计进水水质项目pHCODcrBOD 5SSNH3 NTNP单位:/mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L污水69180704030451.0污水处理回用的规模为400m3/d1).格栅栅条间距：S =2mm过栅流速：u =0.6m/s2) .反硝化一MBR池水力停留时间：HRT=5.5h3) .膜分离系统设计膜水通量：400L/m2.d (设计使用寿命5 年)4) .储泥池HRT=4 天5.4处理效果预测采用MB