吨生活污水处理方案

一.膜生物反应器（MBR）工艺简介

1.1一体化膜生物反应器工艺

一体化膜生物反应器工艺将A/O+MBR工艺有机结合，并不是将两种工艺进

行简朴叠加，有机物在微生物的作用下得到一定清除，同步依托中空纤维膜口勺高

效截留作用，是有机物得到充足降解，而生化池中某些世代时间较长的微生物得

到很好日勺生长、繁衍，深入提高废水日勺可生化性，使得废水中的污染物得到更好

地降解。

膜生物反应器（MBR）技术是国际上90年代新兴的水处理高新技术，是老

式污水处理工艺与现代膜技术的完美结合。膜生物反应器（MBR）是将膜分离技术

和生物处理技术有机结合的一种优化日勺污水处理技术，基本原理是膜分离取代二

沉池的沉淀分离。

膜生物反应器具有有如下某些特点：

＞反应器中生物污泥浓度可高出常规活性污泥日勺2〜5倍，即可达6〜15g/L,

使污水中可降解的污染物最大程度地氧化，硝化也可进行完全，因此出水水质

非常好，耐冲击负荷强，最大程度日勺减少了污水对环境日勺污染。

＞膜的截留作用可使出水几乎没有悬浮物和大肠杆菌等病源微生物并可截留

部分病毒。

＞高污泥浓度和长的泥龄，使降解速度慢日勺难降解有机物也可得到降解。

＞由于泥龄很长，因此剩余污泥量很少，因此使一般污水生物处理常常需要花

费大量费用用于处理污泥的难题得以很好处理。

出水水质很好，高于国家杂用水的原则。

＞由于没有二沉池的沉淀分离问题，不用紧张污泥膨胀、上浮等麻烦。

＞膜生物反应器又可取代三级处理日勺若干处理单元，因此在占地上具有优势。

＞由于本方案采用的膜的孔径只有微米，在进行泥水分离的同步，可以截流部

分致病病毒及绝大部分H勺致病微生物。用水愈加安全。

＞工艺流程简洁，单一的反应器取代众多处理设施，很便于自动化PLC控制。

1.2一体化MBR工艺特点

膜生物反应器日勺生物工艺参数同老式H勺生物处理法类似，重要有污泥浓度、

有机负荷、生物固体停留时间（SRT）、水力停留时间（HRT）等几种方面。

1）有机负荷

对于老式的生物处理措施,在一定H勺有机负荷范围内，伴随有机负荷的升高,

处理效率下降，处理水的底物浓度将升高。而对于膜生物反应器，有机负荷日勺变

化对处理效果的影响比较小，重要是由于膜生物反应器对有机负荷日勺冲击有很强

日勺适应能力，膜生物反应器单位体积的处理能力较老式日勺生物处理法有很大日勺提

高，处理同质同量欧I污水，膜生物反应器体积可以大大缩小，节省大量投资。

2）污泥浓度（MLSS）

老式的生物处理法使用二沉池来分离污泥，由于依托重力沉降，因而分离效

率低，直接影响生物反应器中活性污泥日勺浓度。膜生物反应器则使用了膜分离作

为固液分离技术，由于膜的高效截留率并将浓缩液回流到生物反应器内，而使生

物反应器中可以有比老式生物反应器高得多日勺活性污泥量。一般一般生物处理法

MLSS只能维持在3-6g/l,而膜生物反应器中MLSS可到达10g/l以上。由于生

物反应器中污泥浓度的提高，可以增大生物反应落对有机物日勺清除能力，减小生

物反应器的体积。

3）生物固体停留时间（SRT）

老式的生物处理法中生物反应器中时SRT和HRT是很难到达分别控制的,

而在膜生物反应器中，可以实现很短『、JHRT而同步又很长的SRT,这样就使废

水中那些大分子颗粒状难降解口勺成分在有限体积口勺生物反应器中有足够口勺停留

时间，而最终到达较高清除效果的目的，这也是膜生物反应器最突出的长处之一。

4）水力停留时间（HRT）

老式的生物处理法中HRT与SRT是互相关联日勺，很难将它们分开控制，但

将膜分离技术与老式的生物处理法相结合，则可以对HRT和SRT分别控制。

HRT的变化对出水水质的影响不大，重要是由于曝气池内污泥浓度较高，有较

强日勺抗冲击负荷能力。此外，膜及其表面形成的凝胶层也可截留大分子有机物,

保证出水水质。不过过短时HRT将会导致系统内溶解性有机物的积累，引起膜

通量的下降，因此，膜生物反应器内HRT日勺控制，应尽量维持系统内溶解性有

机物的平衡，设计时工考虑使曝气池容积有一定H勺调整容量。

通过对膜生物反应器工艺（MBR）与老式活性污泥工艺在微生物种群及系

统活性方面进行细致的比较，得到了如下成果。

MBR技术与老式生化处理技术的对比

膜生物反应器技术（MBR）老式生化处理技术

重要工艺过程生化处理+膜分离生化处理+沉淀

6000-15000mg/l3000-5000mg/l

可根据生化处理需要进行调整，保证受沉淀池表面负荷影响，污泥浓度

污泥浓度

高浓度、高活性；可有效克制丝状菌不能过高。常常受到丝状菌繁殖、污

生长，控制污泥膨胀和生物泡沫。泥上浮和生物泡沫的影响。

生物种群由于采用膜分离，因此几乎所有微生由于采用重力沉淀分离，因此某些弱

膜生物反应器技术（MBR）老式生化处理技术

物都被截留在反应器内，生物种群非势微生物或世代周期较长口勺微生物

常丰富，因此生化处理效率很高。很难在存留，而这些微生物常常是高

效生化处理所必须的。

生物相启动快，生物降解彻底，处理存在生物流失，处理效率一般在

效率高.可达95%以上.出水水质85%左右,要到达更好的效果，必须

生化处理效果

好。增长深度处理设施，而深度处理设施

失效较快。

由于具有较高的污泥浓度和丰富"勺抗冲击负荷能力一般,很轻易受外界

抗冲击负荷能力生物种群，且活性高，因此抗冲击能条件变化的影响。

力高。

占地面积处理设施紧凑，占地面积小；运行费处理设施多，占地面积大，运行费用

运行费用用低。较高。

自动化控制程度高，可最大程度地减由于处理构筑多，实现高度的自动化

自控程度

少人为原因口勺影响。控制很难，操作效果，受人员素质影

运行管理

响较大。

由此可知，膜延长了生物反应器的固体停留时间，减少了污泥产率，提高了

容积硝化及有机物的清除能力。

1.4膜组件的特点及污染控制

本工程采用日勺膜是聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，用聚偏氟乙烯（PVDF）

材料生产的中空纤维膜具有下列重要特点：

>耐污染：以聚偏氨乙烯（PVDF）为材料制成日勺过滤膜日勺耐污染性能明

显高于其他材料的过滤膜的耐污染性能，使以聚偏氟乙烯（PVDF）为材料制成欧I

过滤膜可以以较大的过滤通量运行，同步产水性能衰减较小，从而延长了运行时

间，减少了清洗次数，减少了清洗费用，延长了膜日勺使用寿命。

>易清洗：由于以聚偏氟乙烯（PVDF）为材料制成的过滤膜有良好的耐

污染性能，使之清洗变得轻易，在一般状况下，可用透过水对其进行反冲洗即可。

>化学稳定性好：由于聚偏氟乙烯（PVDF）有着良好的化学稳定性，有

耐受较强酸、碱的能力，因此，在必要时可对过滤膜进行大强度日勺化学清洗。

>透水量大：在过滤膜时制造中采用了膜材料的改性技术，使之具有很好

的亲水性能，因此，过滤膜具有较大的过滤通量，采用地下水或经处理过欧I过滤

水等清洁水作为原水时，设计透水量可到达5-6m3/m2/do

>使用寿命长：由于采用专有的技术生产的膜机械强度高并且耐化学药物

腐蚀。在一般使用中，无需考虑由化学药物腐蚀或生物分解等而产生的膜破裂。

>分离效率高：由于膜孔径分布均匀，一般在不添加混凝剂的状况下，不

管进水水质怎样变动都可以过滤出水浊度不大于0.01NTU的高品质水。

>合用于高浊度进水：由于选用的此系列膜组件具有独特的除浊构造，采

用空气擦洗和反洗同步运行的维护系统，洗净效果高，因此对于高浊度水质的原

水不需要前处理，可以直接进行处理。

虽然膜生物反应器（MBR）具有某些明显的优势，但怎样有效地控制膜污

染，维持膜通量成为该技术应用的关键。由于有机物和无机物的污染导致过滤能

力减少时，需对膜组件进行化学清洗。化学清洗时，有把膜组件浸泡在MBR池

内进行H勺在线清洗和取下膜组件让其浸泡到放入药剂H勺清洗池进行离线浸泡清

洗两种措施。

（1）在线清洗

清洗周期：过滤压力超过0~-30kPa以上或每2个月左右进行一次。

（2）离线清洗

清洗周期：虽然进行了在线清洗，不过清洗效果不好欧I状况下需进行离线清

洗，或者至少每年进行一次离线清洗。

3.2.5膜生物反应器日勺应用

MBR技术在国内外多种工程中都得到成功的应用，通过国内工程日勺应用和

实践，MBR具有如下优势：

1）高品质的出水：

MBR对悬浮固体（SS）浓度和浊度有着非常良好的清除效果。由于膜组件

『、J膜孔径非常小（0.01〜1pm）,可将生物反应器内所有的悬浮物和污泥都截留

下来，其固液分离效果要远远好于二沉池，MBR对SS的清除率在99%以上，

甚至到达100%；浊度H勺清除率也在90%以上，出水浊度与自来水相近。

由于膜组件的高效截留作用，将所有的活性污泥都截留在反应器内，使得反

应器内的污泥浓度可至J达较高水平，最高可达40〜50g/L.这样，就大大减少了

生物反应器内的污泥负荷，提高了MBR对有机物的清除效率，对生活污水COD

的平均清除率在94%以上，BOD的平均清除率在96%以上。

同步，由于膜组件H勺分离作用，使得生物反应器中的水力停留时间（HRT）

和污泥停留时间（SRT）是完全分开的，这样就可以使生长缓慢、世代时间较长

的微生物（如硝化细菌）也能在反应器中生存下来，保证了MBR除具有高效降

解有机物的作用外，还具有良好的硝化作用。研究表明，MBR在处理生活污水

时，对氨氮H勺清除率平均在98%以上，出水氨氮浓度低于1mg/L.

此外，选择合适孔径的膜组件后，MBR对细菌和病毒也有着很好日勺清除效

果，这样就可以省去老式处理工艺中的消毒工艺，大大简化了工艺流程。

此外，在DO浓度较低时，在菌胶团内部存在缺氧或厌氧区，为反硝化发明

了条件。研究表明，采用A/O复合式MBR工艺，对TP日勺清除率可达70%以上。

2）节省土地：

由于膜生物反应器工艺采用一种处理构筑物替代了老式污水处理工艺日勺多

种构筑物，因此大大减少了对土地的I占用；

由于膜生物反应器工艺采用膜分离，因此其中的MLSS浓度为老式工艺的

3-5倍，可达8000-20230mg/L因此，在处理相似的污水时，较老式工艺效率

更高，构筑物尺寸更小，占地更小。

3）抗冲击负荷能力强：

MBR工艺对于污水水质、水量变化较大，有较大的冲击负荷的进水条件有

良好的适应能力。

由于膜生物反应器中生物相浓度较高，为老式工艺的3-5倍，因此其抗冲击

负荷的能力较强。

由于采用膜分离，可根据来水水质水量变化状况，人为控制污泥浓度，以保

证稳定口勺出水水质。

4）易于扩展处理能力：

由于MBR技术具有很强【付模块化特性，因此具有放大效应小口勺特点，扩容

十分以便。

5）剩余污泥量少：

可有效减少污泥后续处置费用，减少对环境的二次污染。

由于泥龄长（30天以上），因此剩余污泥产生量少，且十分稳定。大量日勺工

程实践表明，膜生物反应器工艺排放日勺剩余污泥量仅为老式污水处理工艺时

1/3〜1/2,且60%以上成分为无机质，可直接脱水处理。

6）自动化程度高，控制运行稳定：

对于具有工业废水日勺污水处理系统，其稳定运行十分重要，而提高自动化控

制水平，减少人为原因干扰，显得尤为重要。

由于膜生物反应器工艺只有一种主处理单元，因此非常易于实现自动化控制。

且在使用必要啊在线仪表的前提下，辅以必要的软件程序和数据库，便可以实现

处理系统的智能化控制。

2中空纤维膜组件特性简介

型号BT-20

过滤方式外压式中空纤维膜

材质PVDF

膜特性亲水非对称膜

中空纤维内径0.7mm

规格中空纤维外径1.3mm

粘接材料Epoxyresin环氧树脂

接口材料ABS

膜面积20m2

（DXLIXL2）夕卜部尺寸46x534x1500

孔径0.03pm

过滤通量10-20(L/m2-h)

最大反洗水量20(L/m2-h)

最大跨膜压差80kPa

温度范围5-40℃

基本工艺参数

酸碱度范围pH1-12

气水比12:1-20:1

最大反洗压力50kPa

反冲洗时间2-10mins

化学实际清洗时间90mins

化学清洗频率3月

2.1膜设备清洗规定

MBR清洗设备包括加药泵、CIP泵、放空泵、清洗控制设备（CIP流量变

送器、自动阀门等）及配套日勺管路、阀门等。

配有酸、碱、药剂贮罐及加药泵和配药泵。

反洗及CIP清洗均为自动控制，当运行周期结束，MBR设备自动转为反洗

状态，同步，反洗泵、加药泵等反洗设备启动，对MBR设备进行反洗。反洗运

行为各个MBR设备分别轮番进行。

反洗周期一般为每天进行一次，反洗2〜10min。

反洗泵由变频器供电，通过PID调整使反洗流量恒定，以防过流量反洗对

MBR膜导致损害。

当有MBR设备要进行恢复性化学清洗时，只需要在自控膜组件的操作面板

或PC机日勺显示屏上人工发出指令，化学清洗膜组件将自动配制对应的清洗药剂,

当清洗药剂配制完毕后，MBR设备将自动转入化学清洗状态，直至化学清洗历

时结束，并将化学清洗废液送入中和槽，MBR设备将重新投入正常运行。

恢复性化学清洗运行为根据人工指令，对MBR设备按工作组分别进行化学

清洗。

恢复性化学清洗周期一般为每180天使用一种（或几种）药剂清洗一次，

清洗时间一般为2〜5h。

PVDF系列膜元件在工程使用中，提供三种清洗措施，分别是水反洗，维护

性清洗，化学清洗三种方式。

2.2水反洗

简易描述：通过膜组件的设置，定期对膜元件进行水反洗，其作用是减轻膜

表面的污泥合计，维持膜通量，在该过程中不添加化学药剂。

执行原则：膜组件设定，自动进行。

项目单位数值

清洗频率天/次1

清洗时长min2~10

清洗水流量L/m2-h15-20

清洗水压力kpa<50

清洗水品质不低于膜产水

清洗水浊度NTU<0.5

2.3CEB清洗

简易描述：定期进行维护性清洗，通过化学药剂的杀菌、溶解、调整pH等

作用，减缓膜表面的生物污染和化学污染，维持膜通量。

执行原则：膜组件设定，自动运行

项目单位数值

清洗周期天/次3~7

清洗时长min/次10（缓慢注入药剂并浸泡）

清洗水流量L/m2-h15-20

清洗水压力kpa<50

清洗水品质不低于膜产水

清洗水浊度NTU<0.5

使用药剂

种类清洗液浓度数值

NaCIOmg/L300-500

柠檬酸或盐酸mg/L500-800

注：根据污水的水质木弋况，调整药剂种类和药液浓度。

2.4恢复性化学清洗

简易描述：定期的对膜元件进行充足的化学清洗，清除中空纤维内外表面的

生物污染和化学污染物，维持膜通量。根据工程规模和实际设计状况，采用离线

恢复性化学清洗。

执行原则：

a）、膜组件运行平稳，定期定期进行

b）、（1）跨膜压差上升超过30kpa,（2）通过三次维护性清洗，压力上升周

期短于维护性清洗周期，（3）距上次化学清洗超过4个月，以上到达其中一种

状况，执行化学清洗。

项目单位数值

清洗频率天/次120-180

清洗时长小时2~8

清洗水温度℃20-25

清洗水品质不低于膜产水

使用药剂

种类清洗液浓度数值

NaCIOmg/L800~1000

柠檬酸或盐酸mg/L1000-5000

NaOHmg/L<2023

注：根据原水水质不一样，药剂种类和清洗措施有所调整

2.5MBR系统整体检测措施

MBR系统中设有膜完整性检测系统，当产水浊度超过指标时，可启动检测

程序，停止制水和膜底部曝气，向纤维内侧通入0.01〜0.02MPa的压缩空气，

观测出现气泡的部位，破损定位后，将有破损的膜块移出系统，在清水池中进行

详细检查并修补，修补完毕后吊回原位，连接后就可正常产水工作。

3MBR运行设置

3.1过滤

PVDF膜组件对MBR中日勺污水进行固液分离，能有效日勺清除水中日勺悬浮颗粒

和有机杂质，生产出无菌水。同步，膜表面可以使细菌在其与活性污泥的界面间停

留较长的时间，增进了对有机物日勺分解。产水方式为间歇产水，持续运行9min,间

歇1min,每个膜组配置一分产水泵和电磁流量计，膜组件产水采用恒流量产水，通

过电磁流量计输出信号，通过PLC调整产水泵日勺运行频率来维持膜组件稳定产水。

3.2反洗

在反洗过程中，反洗液(一般为膜过滤的透过液)由膜元件的透过液出口进入

到外压中空纤维膜的内侧，由内向外反向清洗；同步，对膜元件进行曝气，对中空

纤维日勺外壁进行空气振荡和气泡擦洗。压缩空气在中空纤维外壁间振荡上升，与反

洗水共同作用，将膜表面的污染物清洗洁净，清洗后的污水从膜元件日勺外侧进入膜

池。

3.3CEB清洗

CEB清洗是在反洗液中加入酸(300〜500ppm)或次氯酸钠(300〜500Ppm)。

酸的作用是清洗无机盐的结垢而产生的污染物。

次氯酸钠口勺作用是清洗膜表面的有机污染物和细菌。

3.4恢复性化学清洗

MBR膜组件日勺恢复性化学清洗及配药为全自动控制，当自控系统发出化学清洗

指令后，化学清洗系统将自动配制对应的清洗药剂，当清洗药剂配制完毕后，MBR

设备将自动转入化学清洗状态，清洗完毕后，重新进入产水模式。

3.5膜组件在线检测

在MBR产水管道上安装有浊度计，并且平常的检测中也可定期测试MBR膜组

件出水时浊度值，当出水水质发生明显恶化时，阐明有膜元件中有膜丝渗漏，则对

MBR膜组件进行在线日勺膜完整性检测。

为了以便检漏日勺迅速进行，MBR膜过滤膜组件配置了自动完整性检测膜组件,

完整日勺检测修复过程共分为压力降测试、故障膜精确定位、故障膜隔离更换三个过

程。压力降测试以压力衰减来检测膜日勺完整性，该过程中压缩气体被送入膜丝内侧，

缓慢将压力升至0.05MPa,静止等待2.5分钟后，测试1分钟内日勺压力衰减值，当

1分钟压力衰减超过OOMpa时，阐明有断丝状况发生,膜组件将会报警等待处理；

同步，在保压测试过程中，停止该组膜池的曝气，如有断丝状况，将会在断丝处观

测到有持续气泡产生，便可鉴定该膜组件有断丝产生，在检测同步精确定位故障膜

组件，完毕检测后膜组件自动泄压排水，完毕检测环节。操作人员可临时关闭发生

问题日勺机组，迅速隔离或更换该问题组件，在不影响膜组件运行日勺状况下，对膜组

件进行精确修补。

3.6膜组件的保留

未使用的膜组件应置于阴凉处，防止阳光直射，在温度范围：22℃〜28℃,相

对湿度范围：40〜60%环境下保留。严禁排放膜组件内部日勺保留液。

短期停机日勺状况下：停机2〜7天以内，需要每天启动CEB清洗一次，以防止

微生物在膜丝内侧滋生。

长期停机的状况下：需要排空膜池内的混合液，注入膜膜组件产水，再对膜组

件进行CEB清洗，在保证膜池不结冰的状况下，进行封存。在封存日勺过程中，需要

每天启动曝气2个小时，并进行CEB一次，以防止膜丝日勺生物污染。

4.重要设备规格

4.1系统控制描述

系统描述

根据MBR进水水质规定，本技术规划书最终共选用了BT-20型中空纤

维膜组件100帘，分为2个膜架，每个膜架共用膜组件50帘，2个膜架并列

运行，可以整体运行，也可以单列运行。

在本次项目中，我方选择的膜截留孔径为O.Rm日勺中空纤维超滤膜，具有

更好的出水水质，可以保证系统日勺产水水质，到达排放规定。

系统控制描述

自动运行时，产水（开9停1循环）一水反洗一产水…化学反洗-＞产水

（开9停1循环）一…，按照设定好日勺程序自动运行，有关的连锁和报警也自

动启动。

手动模式下，产水、水反洗、化学反洗、曝气、水循环、排泥等均是手动操

作，不过一旦产水启动，则是按照开9停1日勺模式进行。手动模式下有关的连

锁和报警也自动启动。

（1）产水：产水自动阀门打开，产水泵启动，采用变频器启动，变频器调

整泵转速使电磁流量计检测产水流量到达设定值，电磁流量计和变频器联锁。产

水按照产水泵启动9min、间歇1min日勺方式进行循环。

（2）水反洗：产水泵关闭，反洗自动阀门打开，反洗泵启动，反洗持续3min

（时间设定可调），水反洗每天进行1次（次数可调），假定设定在上午8:00钟

启动反洗，则是8:00产水停止，反洗程序启动。

（3）重新进入产水模式：反洗完毕后，重新进入产水程序，也就是（1）o

（4）化学反洗：化学反洗是在水反洗日勺基础上增长加药程序，设定3次水

反洗进行1次加药，加药3min（时间设定可调）。因此也就是在每3次水反洗时

第三次水反洗时启动加药泵。

出于安全性考虑，规定盐酸加药和次氯酸钠加药交替进行，因此加酸泵同交

加药泵替启动。

（5）水循环：循环泵持续启动。