膜生物反应器(MBR)介绍

1、膜生物反应器（MBR）介绍膜生物反应器（MBR）是把膜技术与污水处理中的生化反应结合起来的一门新兴技术，也称作膜分离活性污泥法。最早出现在 20 世纪 70 年代，目前在世界范围内得到广泛应用。膜生物反应器（MBR）用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，达到很高的水平，使降解污染物的生化反应进行的更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。MBR 技术有以下特点和优势：膜材质为 PVDF,自身抗污染能力强，不易被污染物粘附，易清洗，适于污水处理。空隙率高、通量大，远高于其它材质的

2、同类产品。膜材质化学性能稳定，抗氧化能力强，可以用酸、碱、氧化剂清洗，清洗后通量可完全恢复。膜寿命长达 3-5 年。出水水质好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用。由于膜的高效截流作用，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）和污泥泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。反应器内的微生物浓度高达 8000-12000mg/L，生化效率高，耐冲击负荷强。污泥泥龄（SRT）长，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排放量少。膜分离使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的停留

3、时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。系统自动化程度高，采用 PLC 控制，可实现全程自动化控制。模块化设计，结构紧凑，占地面积小，运行费用低廉。膜生物反应器（MBR）的类型根据膜的使用方法不同分为内置式和外置式两种。内置式是将膜直接浸渍于生化反应池中，直接从膜元件中抽取净水，而外置式则是用泵将生物反应池的泥水混合物通过膜组件进行错流过滤循环，得到洁净3的透过水。内置式膜生物反应器由于操作压力低，膜的通量相对较小，膜面积的使用量较大，而外置式膜生物反应器由于是在泵的压力下大流量循环错流过滤，膜的通量较大，使用的膜面积较小，但动力消耗较大。目前，世界上投入运营的膜生物反应器大约三分之二是内置式

4、的。我公司生产的 MTX 系列帘式膜组件是专门适用于内置式膜生物反应器的膜组件。2.1 膜过滤的定义膜分离技术是指用天然或人工合成的高分子薄膜，以外界能量或化学位差为推动力，对双组份或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级和提纯的方法。在薄膜的致密过滤层上分布着众多孔径均匀的微孔，正是这些微孔决定了膜的分离性能。根据微孔孔径的不同，可将分离膜分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）、反渗透（RO）等膜。MTX 系列膜组件的过滤精度属于超滤膜，其提供一个绝对的相界面，大于膜截留孔径的细菌、病毒、胶体和颗粒物质等被截留在原水侧与液体分离开来，从而得到较为理想的透过液。2.2 膜分离的特性分离过程不发

5、生相变化，能耗低。分离过程是在流体压力差的作用下，利用膜对分离组分的尺寸选择性，将膜孔能够截留的微粒及大分子溶质截留，而使膜孔不能截留的粒子或小分子溶质透过膜。分离过程可以在常温下进行。应用范围广，采用系列化不同截留分子量的膜，能将不同分子量溶质的混合液中各组分实行分子量分级。2.3MTX 系列膜组件的过滤精度根据膜微孔选择透过的精度不同，膜过滤过程能够去除混合液中被截流的任何颗粒物。MTX 系列膜组件的过滤精度一般为 0.01-0.1um，所以该系列膜组件时固体颗粒、絮状污泥、细菌、病毒、鞭毛虫原生寄生虫的绝对屏障。2.4 影响膜过滤性能的因素膜技术在实际应用中的一个突出问题是膜表面截留污染

6、物的沉积造成膜通量的衰减，这是一个关系到膜分离技术是否能成功应用的关键问题。解决这一问题要从三方面入手：合理的膜前预处理选择耐污染的膜材料有一套能保证膜系统稳定运行的装置和运行工艺膜材料的选择：膜材质（是否容易吸附）表面荷电性质表面粗糙度（具有双重影响）亲疏水性（亲水性膜受污染吸附的影响较小）孔径（孔径大、通量大但易被堵塞）PVDF 优势：由于氟原子电负性大，原子半径小，C-F 键短，键能高达 500KJ/mol，聚合物具有一定的结晶性，在性质上的突出表现是高热稳定性，熔点 170，它的4热分解温度 316以上，连续暴露在 150以下两年内不分解。由于氟原子对称分布，整个分子呈非极性，表面能很

7、低，仅为 25mN/m。通常太阳能中对有机物起破坏作用的是可见-紫外光部分，即波长处于700-200nm 之间的光子，而 C-F 键能接近 220nm 所具有的能量，由于太阳光中能量大于 220nm 的光子所占比例极微，所以氟材料耐光性好。由于碳链四周被一系列性质稳定的氟原子包围，使其具有很高的化学稳定性，在室温下不被酸、碱和强氧化剂或卤素所腐蚀。PVDF 可以溶于强极性溶剂且有很好的可纺性，因此可以用来纺制中空纤维膜。聚偏氟乙烯（PVDF）由于它耐热性，化学稳定性，耐辐射性和良好的物理机械性能，聚偏氟乙烯膜形成了一类性能优异的分离膜。2.5 膜丝微观结构超滤膜通常采用不对称结构：即由致密的皮

8、层和多孔的支撑层构成，通常支撑层的孔径要比皮层高一个数量级以上。不对称结构有以下优点：致密的皮层提高了过滤精度;多孔的支撑层降低了过滤的阻力，并且使得穿过皮层的微小杂质被二次截留的几率降低到最小。2.6 膜组件的过滤方式MTX 系列膜组件的过滤驱动动力为负压抽吸，也就是通过产水泵的作用，使组件内部产生负压，而膜组件的外侧在大气压和水体作用下为正压，从而在膜丝孔径的内外侧产生跨膜压差，在跨膜压差的作用下发生传质过程。2.7 膜生物反应器（MBR）的技术术语膜（Membrane）表面有一定物理或化学特性的薄的障碍物，它使相邻两个流体相之间构成了不连续区间并影响流体中各组分的透过速度。中空纤维膜（H

9、ollow Fiber Membrane）外型为纤维状、空心的具有自支撑作用的膜。非对称膜（Asymmetric Membrane）膜孔结构随孔深度而变化的膜。原水（Raw Water）未经过处理的地下水、地表水和海水，在膜法水处理中也包括城市自来水。原水参数（Feed Water Parameter）需要处理的污水水质、水量的参数主要包括：污水的来源及主要污染成份，5COD,BOD,SS,NH4-N,TP,硬度，碱度，电导等。如果是工业废水，需要考核该工业单位的生产工艺和污水水体内的化学物质组成。原水水量参数包括：平均时污水流量，平均天污水流量，峰值流量，各污水量分布，污水流量变动周期等等。

10、产水（Permeate Water）正常工作时透过滤膜的那部分水。通量（Flux）通常是指单位时间内单位膜面积透过膜的液体量，单位一般为 L/m2h。产水量（Permeate）在规定的运行条件下，膜元件、组件或装置单位时间内所生产的产品水的量。跨膜压差（Trans-membrane Pressure）跨膜压差简称 TMP，被定义为驱动水透过膜所需的压力，为进水侧压力和过滤液侧压力的差值，即膜两侧压力差值。TMP=膜丝外侧压力（KPa）-膜丝内侧压力（KPa）膜污染（Membrane Fouling）膜污染是指料液中的微粒、胶体粒子、溶质分子或细菌由于膜之间存在物理化学作用而在膜表面及膜孔中沉积

11、或滋生使膜孔堵塞或变小，导致过滤阻力增大，膜的透过通量下降的现象。广义的膜污染不仅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的污染，而且包括由于可逆的浓差极化导致凝胶层的形成，二者共同造成运行过程中膜通量的衰减。影响膜污染的因素很多，比如溶质的大小、菌类的滋生、膜结构、膜的物理特性、膜-溶质-溶质之间的相互作用（包括静电作用力、范德华力、溶剂化作用、空间立体作用）。反洗（Backwash）与过滤过程的水流方向相反，从中空纤维膜丝的产水侧把等于或优于透过液质量的睡输向进水侧。因为水被从反方向透过中空纤维膜丝，从而松懈并冲走了膜外表面在过滤过程中形成的污物。6气、水清洗（Air and Water Scrub

12、bing）通过连续曝气冲刷 MBR 的膜组件，从而在膜的周围形成水流和气泡的湍流，通过膜丝抖动和膜丝之间的相互摩擦使得沉积在膜表面的污染物脱落。气-水比（Air and Water ratio）对于 MBR 工艺特指单位时间内用于抖动冲刷膜丝的曝气量和膜丝产水量之比。此部分的曝气也能供给生化反应的溶解氧，对于的 MTX 系列帘式膜组件，推荐气水比为 15:1-20:1（体积比）。合理选择气水比是保持 MBR 膜组件正常工作的一个重要参数，在操作过程中，气水比可根据活性污泥性状、膜丝产水量变化和跨膜压差的变化来调节，同时也需要保持反应器中流体的有效循环。化学清洗（Chemical Wash）就是

13、使用化学药剂对组件或系统进行清洗以此达到恢复膜过滤性能的清洗方法。化学清洗有两种方法，一种是用于常规清除膜轻度污染的在线化学增强反洗，另一种是脱机化学浸泡清洗。化学增强反洗（Chemically Enhanced Backwash）化学增强反洗是指膜组件在膜生物反应池内的状态下，从产水管把选用的化学清洗药剂反向流到中空纤维膜内部，并通过膜微孔渗透到原水侧。此过程可有效的杀灭膜内外表面的细菌并分解附着在膜表面上的有机物，恢复膜通量。离线化学浸泡清洗（Offline Chemical Soaking Wash）离线化学浸泡清洗主要是在化学增强反洗效果不能达到预期的清洗效果时采用此方法。就是把膜单元

14、吊出 MBR 膜池，放到准备好的化学清洗池内浸泡并曝气清洗。浸泡化学清洗可以选择相对较高药剂浓度进行，因此可以达到理想的清洗效果，彻底清除污染物，恢复膜通量。三、中空纤维帘式膜组件专用于 MBR 的 MTX 系列膜组件由于外形像门帘而被称为帘式膜，是由中空纤维超滤膜、集水管、树脂槽及封端树脂浇注而成的膜分离单元。7图 3 中空纤维帘式膜组件3.1 产品分类、型号表 1：MTX 帘式膜组件参数单头产水型参数 MTX-L15 MTX-L20膜材料 PVDF PVDF尺寸（L*W*H, mm） 571*450*1025 571*450*1525标准设计产水量 m3/d 帘 4.8-8.1 5.8-9

15、.2有效膜面积（m2） 15 20膜丝内径/外径（mm） 0.6/1.2；0.8/1.6 0.6/1.2；0.8/1.6孔径（m） 0.1 0.1出水浓度（NTU） 1 1出水悬浮物（mg/L） 1 1过滤方式 外压 外压操作压力（MPa） 0.01-0.05 0.01-0.05使用温度（） 5-45 5-45PH 值 2-10 2-10注：、集水管为 DN32 ABS 管;建议气水比 15:1-20:1、产水量在工作状态下的设计通量（按 0.02MPa，13-20L/m2h）根据系统设计和原水水质的不同而不一样，设计前请和联系、纯水初始通量大于 40L/m2h8、为需求量大的用户提供自行定制

16、单片膜面积大小的服务.图 43.2 技术要求3.2.1 中空纤维帘式膜组件性能见表 1。3.2.2 中空纤维帘式膜外观应清洁，无断丝，浇注面与浇注槽口基本相平。3.2.3 中空纤维帘式膜组件在 0.02Mpa 压力下整体试压无渗漏。3.3 包装3.3.1 内包装每帘帘式膜用塑料袋封装。3.3.2 外包装外包装选用纸板箱，符合 GB/T13384-1992 的规定。3.3.3 包装箱外部应印有或贴有：产品的商标标识产品的名称、规格、数量制造厂名称、厂址、联系方式及“小心轻放”“怕雨”标志。3.4 运输运输过程中应避免碰撞、雨淋、烈日暴晒、冰冻和机械损伤。严禁露天存放。3.5 未使用产品贮存条件3

17、.5.1 产品应放置在通风干燥、有遮掩物、防潮清洁和无腐蚀性气体的场所贮存。3.5.2 产品存放环境温度范围 5-40，勿与易燃易爆物质混存，远离火源。四、设计指南4.1MBR 系统的组成典型的 MBR 系统通常由两部分组成生物反应器和膜组件。在污水处理领域，最常用的 MBR 系统通常由预处理系统、生化系统、膜过滤系统、鼓风曝气系统、膜清洗系统、控制系统和污泥脱水系统组成。1）预处理系统MBR 预处理系统根据需要处理的污水水质不同，需要针对性的预处理。适当的预处理对于浸没式 MBR 是非常重要的，预处理的目的不仅是为了保护中空纤维膜组件的完整无损，而且是为了防止不对膜丝从微观性能上造成不可MT

18、X L 12.5代表膜面积单位：m 帘式膜代号 2公司代号9修复的污染和伤害。预处理系统主要包括：格栅、隔油、气浮、絮凝沉降等工艺。格栅建议选用 1-2mm 隔隙的格栅。主要作用是为了去除污水中的纤维、大颗粒污染物等易对膜丝引起伤害的的物质。隔油是为了去除原水中由动植物油或矿物油所形成的浮油，若油脂为乳化状态需要做破乳处理。气浮是为了去除密度较轻的油脂，碎屑，果皮肉等污染物。絮凝沉降的目的是为了去除细小的颗粒污染物，或者重金属离子等。预处理单元的构成视原水水质有一种或多种处理单元组成。2）生化系统厌氧区和好氧区以及相应的管路、微孔曝气器和排出口等共同构成了 MBR的生物处理部分。生化系统的构成

19、是 MBR 系统的核心，生化部分的设计思路同传统生化系统的设计思路。生物处理方法是利用微生物将污水中的有机物分解成二氧化碳和水，另外利用微生物去除氨氮和磷，从而彻底的实现污染无害化。生化处理是先利用厌氧微生物的降解能力将污水中较难分解的有机高分子污染物分解成较易分解的有机低分子污染物，再利用好氧微生物将污染物最终分解成二氧化碳和水。同时利用厌氧微生物的反硝化作用将硝态氮转化为氮气，利用好氧微生物的聚磷作用将磷从污水中分离出来。经预处理的原水首先进入厌氧区，在这里原水与循环的混合液体进行混合，然后流入好氧区。在好氧区，污水进行曝气处理，空气由与分布器相连的风机供给。微滤膜组件直接浸没在好氧区内，

20、或者在重力作用下进料，或者靠离心泵进料。混合液体与空气充分混合后，以错流方式连续流过中空纤维膜，并不断冲刷着膜表面。污水在生物反应器的厌氧区和好氧区内经过生物处理，清洁的水透过中空纤维膜，排放到消毒系统，进行进一步处理。残余的固体、有机物颗粒、微生物、细菌和病毒则不能通过膜，被截留在液体混合物中，最终被活性污泥降解。经 MBR 处理的污水，排出水质可达到固体悬浮物颗粒含量低于 1mg/L，浊度低于1NTU。3)膜过滤系统膜过滤系统的组成包括：膜组件，膜单元框架，产水泵（1） 膜组件 见第三部分（2） 膜单元框架水处理过程中，出小型的实验装置外，由于处理水量较大，一般都需要数十帘，数百篇或数千帘

21、膜组件来完成水的过滤作用，为便于进行管理，经常是将一定数量的膜帘组装成一个模块，即由一个膜架来固定膜帘。膜架主要有以下构成：a) 单元架框 集成膜组件，支撑膜组件，使独立的膜组件集成为一个独立工作的单元。b) 产水集合管 一个膜单元的所有组件的集水管集合到一起，作为膜单元产水集合管。4)产水泵通常，使用自吸式水泵或离心式水泵，需要注意使用自吸式水泵时由于水泵的设置场所不同，吸程增大，有时会得不到所需要的产水量。10另外，水泵的设置场所比膜分离池更低的场合，需要采取措施防止虹吸现象的发生。分组运行的场合，在原则上应该是产水泵也分组运行。5)鼓风曝气系统鼓风曝气系统分为微孔曝气系统和大孔曝气系统，

22、二者的作用不同。微孔曝气系统的作用是为了满足生化反应所需要的空气量，而大孔曝气系统是为了满足膜表面清洗所需要的空气量。大孔曝气系统：曝气管路安装在膜单元框架的下部，曝气管路包括曝气主管和曝气支管，曝气支管上开设23mm 向下的气孔，气孔间距为 2040mm, 曝气支管和膜组件平行安装。曝气孔径和间距也可根据实际情况进行设计。微孔曝气系统：微孔曝气系统选择市场上的盘式，管式等曝气器，根据生化需要设置。6)膜清洗系统膜清洗系统包括在线清洗系统和离线清洗系统。在线清洗系统主要包括：反洗泵，加药泵，反洗管路等。离线清洗系统主要包括：起吊设备，化学清洗池，加药泵，循环泵、进出水管和气管等。7）控制系统控

23、制系统包括：鼓风机的控制，产水泵的控制，原水提升的控制，反洗泵的控制，加药泵的控制，以及各管路流量和压力的控制，生化反应参数的控制，液位的控制，产水水质参数的监测等。（1）MBR 系统的工作模式为按照设定的工作周期进行工作，工作模式的设定一般为：分类 工 作 周 期（min）运行时间（min）空曝气时间（min）有 效 工 作 时 间（min/d）A 10 8 2 1152B 10 9 1 1296C 15 12 3 1152D 20 17 3 1224以上所设定的工作周期模式，需根据具体的污水情况进行确定，当原水水质较好，膜污染的速率较慢的情况，可以适当提高工作时间（要根据实验数据确定），缩

24、短空曝气时间，我公司推荐 A 的工作模式。（2）所有膜单元是分组运行还是相互独立（工作组膜单元数为 1）运行，需要根据膜单元数确定。原则上每一个独立的工作组配备独立的产水泵和鼓风机为最好的设备配置。但出于工程造价考虑，很多时候，工作组之间公用一套产水泵系统和鼓风机系统。这种情况下，主管路和支管路之间的设置方式非常重要，避免造成抽吸能力分布不均，影响通量。而且工作组内膜单元较多，泵停止工作时，易造成再启动时工作困难，需要配备排气设备。（3）膜组件的原位清洗选择在空曝气时间进行，在清洗系统的设计上是分单元清洗还是分工作组清洗，由工程设计人员确定。确定清洗方式后，通过核算药剂11量和反洗水量，确定反

25、洗系统的设备配置。（4）在污水处理中，空曝气非常关键，鼓风机的运行是不间断的，如果鼓风机出现停机，产水泵应停止工作。（5）膜组件工作时的液位不得低于反应器内的低液位（膜组件距液面上表面500mm）, 低于该液位，膜组件应停止产水。（6）原位清洗根据工程情况确定周期，一般为一周/次。外置式化学清洗需要根据运行情况确定（具体参见 5.3）。（7）实时监测跨膜压差，产水浊度。（8）反应器内温度，pH 值，液位，反洗水压力，流量等都是需要监测的数据。（9）产水泵的控制：根据液位传感器的检测信号自动控制运行，高液位启动，低液位停止。（10）pH 调整系统：根据 pH 在线控制仪的检测信号自动控制加药泵的

26、起停，从而控制向混合液内加入缓冲物质，保持 pH 在 68 之间。（11）生化系统曝气：根据 DO 在线监测仪的检测信号来控制鼓风机运行，通过变频系统及电动阀实现曝气量的调节。（12）膜表面吹扫曝气：持续进行。8）污泥处理系统MBR 系统的污泥处理等同传统的活性污泥法，包括：浓缩池处理，消化池处理，脱水处理等。4.2 原水条件MTX 系列中空纤维膜组件为浸入式膜组件，用于膜生物反应器（MBR）。在膜生物反应器中，原水中的有机污染物的去除与传统活性污泥法一样，都是通过微生物分解，中空纤维膜主要起到分离水和污泥的作用。代替常规的二沉池，节约大量的土建费用和占地面积。在处理工业污水时，应首先考虑原水

27、中是否存在对膜组件有损害的有机物质，以及这些物质的可降解性。当污水中溶有微生物很难分解的高分子物质时，应事先咨询。通常事先需要进行充分的小型运转实验进行确认。4.2.1 中空纤维膜使用环境对油脂的要求当水中含有油脂时，随过滤的进行，油脂成份会广泛覆盖膜表面，从而堵塞微细孔，因此原水最好不要含有过多的油脂，在 N-HEX 值（正已烷提取物）超过 50mg/L 的情况下要进行气浮除油，降到 50mg/L 以下。在含有矿物质油的情况下，有可能对膜产生更恶劣的影响，因此在有矿物质油存在时，N-HEX 值应降到 3mg/L 以下后方可使用膜分离活性污泥法。4.2.2 中空纤维膜使用环境对消泡剂的要求在

28、MBR 运转初期，污泥起泡时，有时需加入消泡剂。此时请使用高级乙醇系列消泡剂。硅胶系列消泡剂不能使用。这是因为硅胶系列消泡剂被吸附到膜表面时，会加快膜间压差的上升，而且硅胶引起的压差上升，属不可逆的膜污染，无法恢复，所以严格杜绝使用硅胶系列消泡剂。4.2.3 其它MBR 在运行中，跨膜压差的上升主要是由于溶解在原水中的未处理有机物被吸附到膜表面引起的，有时会妨碍稳定运转。在处理前级使用絮凝剂时，未凝聚的絮凝剂(如 PAM)有时同样会妨碍稳定运转，应注意不要让未凝聚的絮凝剂12流入膜生物反应池中。对于一般工业排水中的物质，通常事先需要进行充分的小型运转实验进行确认，研究膜分离活性污泥法是否合适。

29、需要确认的事项主要如下所示： 处理原水时，膜的压差上升是否急剧； 用药液清洗后是否能恢复原来的通量； 压差恢复后，能否再次进行稳定运转；PAM：聚丙烯酰胺4.3 活性污泥条件4.3.1 污泥浓度 MLSS1) 在 MBR 系统中，由于使用膜来进行固液分离，与常规生化法不同，MLSS能够保持高浓度下运行，建议 MLSS 浓度在 800012000mg/L 的范围内运转。2) 当污泥浓度超过上限时膜的压差会急剧上升。3) 当确认接种污泥的 MLSS 浓度低于 3000mg/L 时，在正常运转之前，可用以下的操作来提高浓度： 膜的通量设定，要比正常运行低一些4L/(m2h)； 持续空曝一段时间对污泥

30、进行驯化，时间视现场情况而定； 驯养污泥时要定期排出上清液4.3.2 生物处理1) 温度污泥进行生物处理顺利与否是膜稳定运转的必要条件，用一般活性污泥法进行生物处理时，为达到良好的处理效果，生物曝气池内的水温最好保持在 1535以内；2) 活性污泥的状态活性污泥的状态恶劣或者 MLSS 的值偏离最佳值时（驯化污泥时等），未处理的有机物等在过滤时附着到膜表面，并加快膜的压差上升，妨碍稳定运转。此时，请把膜过滤通量设定得比通常低如 4L/(m2h) 左右，或停机驯养污泥或者排泥，整顿生化状态。3) 恢复运行整顿生化状态后再启动膜过滤出水时，请事先确认活性污泥的生物处理是否恢复到了良好稳定运行状态。

31、同时应按照标准过滤通量1020L/(m2h)的设定值再次运转。 测定污水实验方法所示的活性污泥沉淀率时，活性污泥的上层澄清液处于浑浊状态，此时，活性污泥性状处于恶劣状态。测定活性污泥沉淀率通常为SV30，使用膜分离活性污泥法时，由于 MLSS 浓度较高，一般添加 4 倍量的处理水来稀释。4.4 膜生物反应池内的配置4.4.1 旋回流在膜分离活性污泥法中，利用生物处理所必需的供给微生物氧的曝气形成旋回流，同时进行膜清洗。在此过程中由曝气管中供给的空气均匀吹向纤维膜，使膜丝产生摆动，利用曝气形成的活性污泥流进行膜清洗，如下图 6 所示13图 61） 膜下部产生的曝气，在膜组件内部发生上向流。使用上

32、向流和空气气泡来清洗膜；2） 在膜区形成上向流很关键，因此必须确保与上向流相均衡的下向流区域。这样形成均匀的上向流和下向流，并在膜生物反应池内形成大的旋回流，这是稳定运转所必需的条件。4.4.2 平面布局1） 膜组件单元的平面布局尽可能位于曝气槽内的中央，并确保前后左右有足够的空间。空间为膜组件外形尺寸的 30%以上。在膜生物反应池内设置膜组件时平面布局建议如下图XY注：图中0.3X 和0.3Y 处不满 300mm 时，以 300mm 为标准2） 帘式膜组件要按膜丝垂直方向安装，上、下集水管的间距，要比膜组件自然垂直的尺寸短一些（约短 1020mm），为了保证膜丝具有较好的松弛状态。3） 膜单

33、元中，建议每帘膜组件之间距离不少于 80mm。4） 采用多个单元时，每个膜单元之间都必须保证 1）中所述空间。4.4.3 断面布局以正常运转时最低水位为准，设计本组件的断面布局，以确保上下空间。对于膜组件的上下部，确保以下空间：（1）膜组件的上面至水面（最低水位）的距离，最低 500mm。（2）曝气管与组件下部之间的距离最低不能小于 180 mm。膜 单 元膜 单 元 膜 单 元膜 单 元14（3）曝气管与曝气池（箱）底面之间的距离 150250 mm 之间，最低不能小于150 mm。断面布局如下图 8 所示。图 8一般说来此种布局目的是为了确保形成均匀的旋回流空间。布置时请确保膜组件的上部和

34、下部有足够的空间，使膜区内部的上向流和膜区外部的下向流处形成均匀的旋回流。4.5 产水方法4.5.1 产水量设定请设定为定流量过滤；过滤通量的标准设计值：1020L/(m2h)1) 过滤通量标准值中“m2”表示膜组件的有效过滤面积。2) 正常运行时，建议采用定流量过滤方式。3) 随着运转的继续，膜的压差会上升，对压差变动的监视是运转管理的关键。请保持跨膜压差50kPa。4) 这里给出的过滤通量为时平均值。实际上，运行时由于要进行间歇出水，瞬间的膜过滤通量会比此值大。4.5.2 产水泵的设定1) 产水时出水管路中的吸引压力（负压）很低，一般在 550 kPa 左右，因此出水泵通常设定为自吸泵。2

35、) 在产水泵的出水侧设置流量传感器，通过变频控制流量，使出水泵的流量一定，进行定流量过滤。3) 产水泵选定为自吸泵时，容易确保吸引压力。另外，运转停止后，再次进行运转时，能够容易排出管中的空气。4.5.3 间歇出水的设定用膜生物反应法处理污水时，建议按以下间隔进行间歇出水。出水时间：8 分钟以内，空曝气时间：2 分钟以上。1) 在膜过滤时，膜表面会堆积污泥的凝聚体和微粒子，在长时间连续出水时，即使有曝气形成的空气气泡和上向流冲洗擦洗膜表面，膜表面仍会有污泥堆积。15采用间歇出水能大大改善这一情况。当停止抽水时，膜两侧的压差减小以至消失，附着在膜表面的污染物更容易在气泡和上向流的扰动下脱落，达到

36、清洗的目的。2) 一般的出水时间设定为 8 分钟，停止出水时间为 2 分钟。当停止出水时间在2 分钟以下时，不能有效解除膜组件内的负压，清洗效果差，会加快压差上升。4.5.4 装置设计上的注意事项设计在系统中安装异常时的停止出水功能，另外在出水管上安装止回阀。建议如下图 9 所示：图 91) 由于任何故障而导致供给膜清洗用空气的鼓风机停止时，请停止出水。这是因为在丧失清洗效果的情况下进行过滤出水，在膜的表面极易堆积污泥的凝聚体和微粒子。若在此状态下继续出水压差会上升很快，很可能必需进行额外的系统外浸渍清洗。2) 在系统运行时能自动检查鼓风机故障（可设置低压报警），并在系统中安装自动停止出水功能

37、的系统。尤其在鼓风机的皮带脱落时，需要采取对策。在产水泵停止转动时，由于虹吸作用和重力过滤等原理，有时仍会进行过滤。如果如此，设置停止时间就失去了意义，使膜间压差的上升加快。为了在产水泵停止时能完全停止过滤出水，建议在产水管设置电磁阀或将产水管高于池内液面。3) 使用药液清洗膜组件时，需要事先从注入管排出空气，因此，需要设置排气阀等。4.6 曝气方法4.6.1 空气量的设定1) 在膜生物反应池中清洗膜用的空气量和生化所需空气量的总和与膜过滤产水的比为气水比。建议设计气水比为 15：120：1（体积比）。2) 设计时以此空气量的值为基础，运转时确定活性污泥的 DO 值和旋回流的状况后，调整空气量

38、。3) 如果生物处理所需的空气量较大，此时从膜组件的下部按清洗膜所需的空气量进行曝气，剩余的空气量在尽可能不妨碍旋回流的场所曝气。4.6.2 设计中需注意的问题161) 组件中的曝气管一般要求向下开，孔径为23mm。2) 长期使用曝气管时污泥流入管内，干燥后堵住孔眼，妨碍均匀曝气。曝气不均匀时，各处清洗膜的空气量会产生差异。3) 在排出空气量少的曝气管上部，由于空气较难吹及的原因，此处膜表面的清洗效果会变弱，膜表面易堆积污泥的凝聚体和微粒子，压差上升很快，外浸渍清洗时要重点清洗此部位。4) 设计管路时，注意防止流入曝气管内的水流入鼓风机侧，鼓风机侧流入水时，会导致鼓风机故障。4.7 预处理预处

39、理的目的是除去可能给膜带来损伤的大的固态物，尤其是生活排水当中包含的大量细小纤维屑，毛发等微小纤维状物质和油脂类物质，通常在供给原水处设置一开孔 12mm 以下（建议 1mm）回转式机械格栅。（1）当原水中包含有生活系统排水情况下，务必进行预处理。（2）原水为工业系统排水的情况下，需要事先进行充分的运转试验确认。（3）根据原水的特性，有时需要进行中和处理和凝聚沉淀分离处理等的预处理，详细情况请咨询本公司有关人员。4.8 药液清洗设备使用膜分离活性污泥时，为了进行长期的稳定运转，药品清洗是不可少的，药品清洗分为反冲洗和系统外浸渍清洗 2 种。4.8.1 反冲洗装置图 10注：各管路需设置控制阀，

40、当跨膜压差小于-0.05Mpa 时要进行反洗，正常情况下工作压力为（-0.03）-（-0.02）Mpa.1) 反冲洗是指膜单元在膜生物反应池内的状态下，用泵从产水管把经过过滤的产水或根据膜丝污染的情况在反洗水中添加化学药剂，反向流到中空纤维膜内部，通过水流冲掉或通过药剂分解附着在膜表面上的有机物或细菌等，恢复膜间压差的方法。此操作在停止出水后进行。2) 所需设备为加药箱和药液泵，药液泵宜使用能够容易控制流量的隔膜泵等。4.8.2 系统外浸渍清洗装置171) 系统外浸渍清洗指从生物池中取出膜单元，在装满有规定药液的浸渍清洗箱（池）中浸泡一定时间，分解附在膜表面的有机物等，恢复膜间压差的方法。2)

41、 作为系统外浸渍清洗装置，需要有浸渍清洗箱（池），提升机，储药箱等。3) 在外清洗系统中应有曝气装置。五、运转指南5.1 运转管理项目5.1.1 跨膜压差的管理跨膜压差是进行膜的运转管理方面最重要的指标。因此，建议至少一天确认数值一次，并进行记录。1) 按照本公司推荐的标准流量运转时，由泵抽吸经膜组件出水引起的初始膜间压差为 1 米水柱左右。但是，配管的架设方法和仪表类的位置不同，压差计（真空计）的显示值会有所不同，敬请注意。2) 初始使用膜组件时（过滤运转时），记录初始压差 P1。长期进行活性污泥的过滤时，膜表面产生污染物的吸附，膜间压差会缓缓上升。3) 除了膜间压差外，需要对 MLSS 浓

42、度和 COD、原水水质、处理水质等进行的监控，和一般的水处理系统一样。5.1.2 药品清洗的种类、频率最低 3 个月进行 1 次药液清洗。1）为了把上升的膜间压差降低到接近初始状态，并且长期稳定运转膜组件，建议 3 个月内进行 1 次定期药液清洗。2） 通常把初始压差定为 P1 加上必须进行药品清洗的压力变化值（20kPa）后的压力作为 P2(P1+20kPa=P2)。运转达到规定时间后，根据膜间差压与 P2 的大小相比，决定药品清洗的方法，是选用反冲洗法或系统外浸渍清洗。a) 从初始运转或上次药液清洗，到运转了 3 个月后，膜间压差没有达到 P2 时，实施反冲洗。以后，每 3 个月间隔进行一

43、次反冲洗。18b) 从上次药液清洗后开始的 3 个月内，当膜间压差接近 P2 的压差时（压差超过 P2 之前），需提前进行反冲洗。之后，在 3 个月以内，达到同样的状态时，应进行再次反冲清洗。在接着的 3 个月以内，达到同样的状态时，应进行系统外浸渍清洗。c) 当膜间压差超过 P2 时，需进行系统外浸渍清洗。193） 当膜间压差较高或长时间过滤不实施药液清洗，会使膜表面的附着物固结，固结后即使实施药液清洗，也得不到良好的清洗效果。因此，跨膜压差的监视对膜分离活性污泥法的运行管理非常重要。5. 2 反冲洗5.2.1 概要反冲洗是指膜组件浸渍在活性污泥池中的状态下，从药液处理水管把规定的药液反向注

44、入到中空纤维膜内部，并通过膜微孔渗透到原水侧，杀灭膜内外表面的细菌并分解冲脱附在膜表面上的有机物等，恢复膜间压差的方法。此时，事先停止过滤。5.2.2 药液管道反清洗中使用的药品如下所示。药液：次氯酸钠或二氧化氯有效氯浓度 300500mg/L药液量：平均膜表面积 2L/m2+配管内部容量5.2.3 清洗方法1） 通过停止产水泵来停止过滤，并关闭产水阀，系统曝气 2 分钟以上。20图 152） 曝气 2 分钟后，停止曝气。打开药液清洗控制阀，当反洗管路内有空气时，打开排气阀，在低流量下运转反洗泵进行排气。3） 排气后，启动加药泵开始注入药剂，正常运转反洗泵。在 30 分钟内注入全部药液，之后，

45、关闭加药泵和反洗泵静置 90 分钟。药液和膜的总计接触时间为120 分钟。药液的注入以及静置结束后，停止加药和反洗泵，并关闭药液反洗阀。图 16注： 药液遍及到膜组件整体的同时，确保同膜表面附着物的接触时间足够也很重要。并且，注入药液过程中以及静置过程中，务必停止曝气。继续曝气时，药液扩散、稀释到槽整体，导致膜表面清洗效果差。4） 再次打开曝气，持续 30 分钟左右。请不要进行过滤产水。5） 清洗后的处理水当中有时会含有大量余氯。当处理水中不希望有余氯时，从药液注入管注入还原剂（硫代硫酸钠）来中和，或者在氯臭消失之前，进行把处理水返送到曝气槽等的处置。以上操作结束后，打开产水阀，启动产水泵，再

46、次开始正常运转。5.3 系统外浸渍清洗5.3.1 概要21系统外浸渍清洗是将膜组件从膜生物反应池中取出，放入浸渍清洗槽中浸泡一定的时间，从而使膜表面附着的有机物分解、降低膜间压差的方法。运转时的压差超过 P2 的情况下，在三个月内连续 2 次反冲洗以及再次使用长期保管后的膜组件时，进行系统外浸渍清洗。5.3.2 系统外浸渍清洗药液标准药液清洗条件141：表中是标准条件，根据原水水质或附着物的不同而有所变化。2：除了使用盐酸，还可以使用草酸（0.3%）、柠檬酸（2%）、硝酸（0.2%）等进行清洗。3：根据市场销售的药剂浓度的不同而有所差异，另外，浓度随季节的转换有所变动。建议使用药物前，采用实验

47、等方法进行确认以后再使用。4：标准药液温度为 20-30。5.3.3 清洗方法1） 将膜组件的出水管和曝气管从水支管/干管和空气支管/干管上卸下，再将膜组件从曝气槽取出。222） 用自来水清洗膜组件内部（注意水压不能过高，以免损坏膜丝），并除去膜丝内部附着的活性污泥。这时要注意不要让卸下来的出水管上的污泥反流污染了出水管的内部。3） 在装满了指定药液的浸渍清洗槽中，让膜组件完全浸没。这样静置 224小时。在底部曝气的条件下，会更有效果。4） 浸渍时间结束后，从浸渍清洗槽中取出膜组件，用水充分清洗，除去膜组件上附着的药液。5） 接上出水管、曝气空气管，将膜组件返回到曝气槽。接下来，空曝气（在停止

48、过滤的情况下，仅让曝气运转）30 分钟以上；然后以正常运转时二分之一以下的过滤通量，再运转 30 分钟以上。进行以上操作后，再次进行正常运转。5.4 中空纤维膜的评价膜组件的更换时间，请根据以下两条判断。5.4.1 压差的恢复状况1） 在本文所述的通常的使用条件下，膜组件的寿命大约是 3 年到 5 年。2） 处理工业废水时，根据废水中含有的物质的种类不同，如果都用通常的药液清洗，有时清洗效果不理想，这时候，有必要分析污染物的种类并进行污染物筛选实验。例如，附着了大量无机盐的情况下，采用酸清洗来恢复压差。3） 但是，在进行这种特殊的清洗时，有必要确认一下膜组件对药液的耐受性；因此，请务必事先与我

49、公司联系。5.4.2 强度和伸缩度的变化231） 通常，在一般的运转条件下，经过 34 年的使用。中空纤维的拉伸强度和伸缩度都会有所降低。此属于正常的老化，在能满足处理需要的情况下，没有必要更换膜组件。2） 原水是工业废水时，拉伸强度和伸缩度的值下降到一定比例时，有必要进行更换。因为具体的拉伸强度和伸缩度根据不同的中空纤维膜的种类而不同，所以以这些值为基础的评价的详细情况请与我公司联系。5.5 膜组件的保存方法1） 在膜分离活性污泥法中使用过的膜组件，即使在系统外经过清洗，长期保存时，也必须要在系统外湿润状态下保存。2）湿润状态下保存时，请按下面的步骤进行。把要保存的膜组件从水槽中取出，水洗之

50、后，进行系统外浸渍清洗。系统外浸渍清洗之后，往水槽中灌满自来水，把膜组件浸入其中。在阴暗处保存。要避免阳光直射。长期保存时，为了不让水中的微生物繁殖、腐败，请以每月 14 次这样的频率换水。另外，在寒冷地区，注意不要让水槽里的水结冰。再次使用保存的膜组件时，因为膜的表面附着微生物，所以要在重新使用开始之前，用 300mg/L 的次氯酸钠进行浸渍清洗。六、注意事项6.1 安全注意事项在使用膜组件之前，请务必阅读以下注意事项，并请遵照执行。6.1.1 使用化学药剂进行清洗时，有的药剂可能对人体有害。使用药剂时务必小心，在进行运行时，请务必戴好防护眼镜，手套等保护用品。万一不小心溅到衣服和皮肤上时，

51、请根据产品安全数据表针对各类不同药物进行适当的处理。6.1.2 如果在用药剂清洗过程中感到装置有异常情况时，请立刻终止清洗。6.2 使用膜组件时的注意事项为了最大限度地发挥膜组件的性能，请注意以下事项。1） 在使用膜组件之前，请不要将膜组件浸湿，必须注意防潮。2） 膜组件是用高分子材料制成的，使用或使用时请注意要轻拿轻放防止掉落。3）请按膜丝垂直方向安装使用膜组件，并按前面所讲要求，保持一定的松弛度。如果拉紧安装会降低清洗效率，甚至对膜丝造成无法修复的损伤，敬请注意。4） 请勿使膜组件接触容易造成膜组件老化的药液。5） 请不要弄弯膜组件的集水管部分，安装时请勿扭曲避免造成膜组件损坏。6） 请不

52、要弯折、压挤中空纤维膜丝。247） 移动膜组件时，不要拿膜丝部分，要双手拿两边的集水管部分。避免只拿一边集水管以防抖动，使膜丝受力伸长，造成损坏。8）含有可能使膜组件膨润的有机溶剂，化学药品的废水，不要让它通过膜组件。9） 安装使用或移动膜组件时，一定要注意不要让工具、配管及机器等损伤中空纤维膜丝。10） 请不要过量对膜组件进行曝气，避免对膜丝造成损伤。11） 用化学药剂清洗时，请在适合条件下进行。若药剂使用错误的话，膜组件性能会下降，或导致中空纤维膜丝的破损，敬请注意。12） 膜组件使用后，请勿脱水存放。因为膜丝从湿态转化为干态过程中，膜的组织结构会发生变化，膜孔会闭合，失去透水性。13）

53、在寒冷地区，注意不要让水槽中的水结冰。七典型的工程案例计算工业废水处理的设计为例1） 设计的观点工业废水的 BOD 浓度较高，这时最好将处理过程分为 2 个池进行：生化池、膜分离池。在曝气池降低 BOD，然后在设置了膜组件的膜分离池进行固液分离。从膜分离池将污泥返送到曝气池，使污泥浓度均一化。返送量可设为 2Q 左右。图 192） 工业废水设计例规划日最大污水量 1000m3/d。此处只给出 MBR 膜系统的相关设计。生化部分要根据进出水水质情况而定，此处不做设计。a) 计算膜帘数根据原水的情况分析采用 MTXL20 型膜组件，有效膜面积 20m2，设计产水通量 15L/m2h，则每帘膜组件的

54、通量为 7.20 m3/ 帘d。根据工程实际运行的程序设计抽 8min 停 2min 进行计算，则实际每帘膜组件产水量为 5.76m3/帘d，7.2【0.8/（0.8+0.2）】。膜帘数为 N=1000 m3/d5.76 m3/ 帘d=173.6174（帘）b) 膜单元数根据膜单元组件数相等和膜单元为偶数的原则，均分膜组件，取每个单元 10个膜组件，膜单元数：17410=17.4，取整，为 18 个膜单元。c) 膜单元的尺寸（采用 40402.5 S304 方管焊接）25膜单元尺寸为：11807401950 mm（LWH）膜帘连接横梁长 100mm11+240mm=1180mm（ 每帘膜间距 100mm）膜架宽度为：571mm+接口+240mm=740mm膜架高度：1510mm+40mm+200mm+200mm=1950mmd) 工作模式18 个膜单元均分为 3 组进行运行，每组 6 个膜单元。每组单独运行。e) 计算膜分离池需要的容积根据膜分离池形状的决定方法(图 1-9)，并由上面的设置，可以得到：长（L）：1180mm6+118070.3=9558mm宽（W）：740mm3+74040.3=3108mm最低有效水深（H）：2500mm则取整的有效尺寸为：10.0m3.2m 2.5