20T-h生活污水MBR技术方案.doc
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480T/d(20m3/h)生活污水处理
膜生物反应器(MBR)
方案书
第12页共12页
方案仅供设计院及OEM工程公司参考。
1设计基础资料
1.1设计进水水质
设计进水水源为生活污水,甲方未给出具体进水水质指标,按常规生活污水水质设计,指标如下表。
设计进水水质
序号
监测项目
单位
指标
1
COD
mg/L
≤450.00
2
BOD5
mg/L
≤200.00
3
NH3-N
mg/L
≤30.00
4
TN
mg/L
≤45.00
5
TP
mg/L
≤4.00
6
SS
mg/L
≤200.00
7
动植物油
mg/L
≤80.00
8
矿物油
mg/L
≤5.00
需方未提供水温资料,本方案暂按最低水温为15℃设计。
1.2产水水质和水量
MBR出水水质达到《GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
主要指标如下:
参数
标准值
MBR出水期望值
COD(mg/L)
50
<30
BOD(mg/L)
10
<5
SS(mg/L)
10
<1
浊度(NTU)
——
<0.2
NH3-N(mg/L)
5
<1
TP(mg/L)
0.5
0.5
MBR系统出水常规控制指标优于:
GB/T18920-2002城市污水再生利用城市杂用水水质
GB/T18921-2002城市污水再生利用景观环境用水水质
GB/T19923-2005城市污水再生利用工业用水水质
GB20922-2007城市污水再生利用农田灌溉用水水质
GB/T25499-2010城市污水再生利用绿地灌溉水质
MBR出水通常不需要其它深度处理设施(如混凝澄清、介质过滤、活性碳吸附等),就已经具有非常广阔的回用前景。
MBR出水SDI15≤4,达到反渗透(RO)进水标准,可以很容易地使用反渗透将出水处理成高品质的脱盐水,用于工业锅炉给水和工业循环水。
MBR系统净产水水量:
480m3/d(20m3/h)。
1.3化学药品规格
下列化学药品用于MBR的维护性清洗和恢复性清洗:
药品名称:
盐酸
烧碱
次氯酸钠
有效成分:
HCl
NaOH
NaClO
包装:
桶装/散装
桶装/散装
桶装/散装
商品浓度:
31%
30%
8%-12%
投加剂量:
0.1%-0.2%
0.05-0.1%
200-5000ppm
用途
恢复性清洗
恢复性清洗
维护性清洗&恢复性清洗
使用频率
数月一次
数月一次
一周一次&数月一次
2MBR系统简介
2.1概述
膜生物反应器(MBR,MembraneBioreactor)是一种将膜分离技术和污水生化处理相结合的新技术,也称为膜分离活性污泥法。
传统的活性污泥法污水处理技术利用沉淀法进行泥水分离,其分离效率低且不彻底,对活性污泥的性状依赖性大,一旦发生污泥膨胀,活性污泥将无法沉淀分离,造成生化处理效果恶化。
MBR技术采用微滤膜或超滤膜直接过滤生化反应泥水混合液,由于膜的过滤精度非常高,几乎能将水中的悬浮物100%截留,不论膜前水中悬浮物含量有多高,总能得到悬浮物含量接近于零的高质量的过滤水。
另一方面,由于其高效分离作用,污水生化反应器中的污泥浓度不再受沉淀池分离效率的限制,可以人为控制达到很高的浓度,使生化反应进行得更彻底,从而提高有机污染物降解效率,提高生化反应器出水质量。
因此,膜生物反应器(MBR)工艺通过膜分离技术大大加强了生物反应器的功能。
与传统的生物处理方法相比,具有生化效率高、出水优质稳定、抗负荷冲击能力强、占地面积小、排泥量小、易实现自动控制等优点,是目前最有前途的废水处理新技术之一。
传统活性污泥法污水二级处理工艺流程:
厌/缺氧池
污水
好氧池
二沉池
出水
硝化液回流
污泥回流
污泥排放
曝气
(出水需三级处理+深度处理才可回用)
(出水可直接回用,省去所有三级处理及深度处理设施)
厌/缺氧池
污水
出水
污泥/硝化液回流
污泥排放
曝气
MBR膜
反洗
好氧池
MBR典型工艺流程:
MBR与传统活性污泥法污水处理技术相比,具有以下的优点:
l高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质优异,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现污水的资源化。
l膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,生化处理过程更容易控制,效果变得更加稳定。
l反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量大大降低。
l由于泥龄可以非常长,从而大大提高难降解有机物的降解效率,可以一次性将COD/BOD降到一个极限的低值。
l污水中的绝大部分细菌和病毒不能透过膜,膜过滤的消毒效果非常好。
l硝化细菌也不能透过膜,因此膜过滤有利于世代时间长的硝化细菌的截留和繁殖,系统氨氮去除率高,通过运行方式的改变亦可有脱氮和除磷功能。
l由于MBR省去了二沉池,并取代了全部三级处理和混凝沉淀过滤等深度处理的工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建和设备投资。
l系统实现全自动控制,操作管理方便。
MBR与传统三级处理出水水质比较
参数
传统三级处理出水
典型MBR出水
SS(mg/L)
10~15
0(重量法检出限以下)
浊度(NTU)
5~10
<0.2
COD(mg/L)
40~60
<30
BOD(mg/L)
10~15
<5
TP(mg/L)
0.8~1.0
<0.5
正是由于其特出的优点,MBR技术在全球得到迅速推广应用。
无论是分散的小型居民生活区、风景区及厂矿等生活污水的处理,还是大型城市污水处理厂或者各种工业废水的深度处理与回用,MBR技术都已经有了大量的成功应用案例。
2.2MBR的应用领域:
MBR可用于任何可生化处理的污水,甚至MBR的应用范围已扩展到高浓度有机废水厌氧生物处理领域。
目前MBR的主要应用领域包括:
l各类生活污水和工业废水一级达标排放处理
l用作反渗透(RO)前处理
l各类污废水的中水回用
3膜技术
3.1概述
MBR膜以其优异的性能、简便可靠的运行方式已经在中国用户中形成良好的口碑,与来自北美、欧洲、日本、中国国内等MBR产品的市场竞争中,以其优异的性价比占有绝对的优势。
膜技术源自欧洲,但建造在中国的工厂为中国的广大用户提供了极其便利的备件支持,使广大用户无需膜元件的备用库存,便可通过快捷的服务通道,随时得到所需的备件,不但节省了备件国外采购和日常维护的大量费用,而且节省了国外采购的所需时间,为生产提供了有力保障。
3.2膜材料与制膜工艺
除了少数用于特殊分离行业的膜采用陶瓷或其它无机材料,水处理用膜基本都是有机高分子材料。
可以用来制造MBR膜的有机高分子材料有很多,包括:
聚偏氟乙烯(PVDF)、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)等,而PVDF是公认的目前所有制膜材料中性能最优异,也是应用最成功的一种。
PVDF属于有机氟材料的一种,它具有氟材料的共同特点:
极强的化学稳定性。
化学稳定性强意味着耐腐蚀性强和使用寿命长,因此,PVDF制成的滤膜可以应用在广阔范围的水质中,并且具有很长的使用寿命。
然而,同样是PVDF材料,不同的工艺所制出的滤膜其性能也有很大区别,主要表现在膜机械强度、膜表面抗污染性能、膜孔隙率及孔径分布等方面。
传统的PVDF制膜工艺称为NIPS(湿成相法),NIPS法制成的膜虽然化学稳定性同样优异,并且过滤精度较高(一般为0.03μm),但机械强度较低,比较适合在应用环境较稳定的净水领域,在持续曝气的污水中应用容易断丝,影响使用寿命。
最新的PVDF制膜工艺为TIPS(热致相法),TIPS膜过滤精度略低(一般为0.1μm),但机械强度很高,适合于持续曝气的污水处理,即MBR应用。
MBR膜为采用最新的TIPS制膜工艺的PVDF微滤膜,特别适合在持续曝气和高悬浮物含量的污水中应用,与其它同类产品相比,具有高强度、高韧性、抗污染性好、孔隙率高、孔径分布窄等特点。
在很高的过滤精度下,仍然能够保持很高的水通量。
3.3MBR膜特性参数
MBR膜为浸没式中空纤维微滤膜,过滤方式为外压式(水流方向为由膜丝外部流向膜丝内部),系统采用抽吸泵将产水从膜丝内侧抽出。
MBR膜的特点参数如下表。
MBR膜特性参数
序号
项目
参数
1
膜材料
PVDF
2
集水管材料
ABS
3
粘结材料
环氧树脂/聚氨酯
4
膜形式
中空纤维
5
膜表面特性
亲水性
6
膜丝尺寸(内径/外径,mm)
1.0/2.0
7
膜公称孔径(μm)
0.1
8
纯水通量(L/m2.h.Bar)25℃
≥2000
9
膜丝最大耐压能力(Kpa)
300
10
连续进水最大余氯浓度(ppm)
200
11
短时清洗最大耐氯浓度(ppm)
5000
12
连续进水耐受pH范围
2~11
13
短时清洗耐受pH范围
1~12
14
耐温(℃)
<45
3.4Benerion®MBR膜组件规格
MBR膜组件规格
组件型号
BSM1012
BSM1520
BSM2025
膜面积m2
12
20
25
外形尺寸mm
1010(L)×620
1615(L)×620
2028(L)×620
设计产水量(25℃)t/d
2.9~7.2
4.8~12
6~15
MBR膜组件外形尺寸见下图,其中尺寸L见MBR膜组件规格。
MBR膜外形尺寸
3.5标准使用条件
MBR膜标准使用条件
过程
项目
参数和描述
过滤
进水温度
5~40℃(最佳温度范围为15~35℃,保证生物活性)
进水pH值
2~10(标准为6~9,保证生物活性)
产水通量
10~25L/m2.h
操作压力
0~40KPa(最高不超过60KPa,通常为负压)
过滤周期
过程8min,停止2min或过滤12min,停止3min
曝气量
每片膜4~8Nm3/h(标准为5Nm3/h)
MLSS
3000~15000mg/L(通常为5000~8000mg/L)
污泥负荷
0.05~0.15KgBOD/KgMLSS.d(标准为0.07~0.1)
水反洗
频率
通常不需要反洗,也可设计为隔1~6个过滤周期反洗一次,根据水质或试验定
时间
每次0.5~2min(标准为1min)
通量
30~80L/m2.h(标准为50L/m2.h)
反洗压力
<1Bar(标准为0.5Bar)
维护性清洗
清洗频率
压差比初始值上升15KPa,或至少1周进行一次
清洗时间
持续30min连续缓慢加入药液后浸泡90min后,曝气2min
清洗药剂
0.1~0.3%NaClO(有效氯)
(视水质及污染情况,实际操作中可适当增减)
清洗流量
按每m2膜药液总用量2~4L
清洗温度
常温
恢复性清洗
清洗频率
当维护性清洗不能完全清除污染时
或至少每年进行一次
清洗时间
4~12h,污染严重可适当延长,通常碱洗需要较长时间
清洗药剂
碱洗:
0.2%NaOH+0.3~0.5%NaClO(有效氯)(pH <12)
酸洗:
0.2~0.4%HCl或1~2%柠檬酸或1~2%草酸
(视水质及污
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