MBR设计使用说明书平板膜.docx
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MBR设计使用说明书平板膜
HTH平板膜-膜生物反应器
技术手册
2012版
本手册介绍了HTH系列浸没式平板膜组件的特性、使用条件、规格、选型设计、安装、运行、维护、安全操作注意事项。
为了保证系统及设备达到最佳运行效果和最长的使用寿命。
请用户认真阅读本使用说明书。
公司简介
XXX有限公司是专门从膜超、微滤膜产品与膜组件、膜分离设备研发、制造、销售和服务的高新技术企业,产品广泛应用于给水净化、污废水处理、中水回用以及印染、医药、食品、酿酒、化工、电力等多个行业的固液分离、提纯净化工程;其核心产品—膜生物反应器(MBR)专用平板膜、组件达到国际领先水平,在污水资源化领域具有得天独厚的优势。
公司拥有自主知识产权的膜配方、膜应用技术和自主研发的自动化生产线,与中国科学院生态环境研究中心、北京化工大学建立了战略合作关系,具备膜产品研究、试制和批量生产能力,可为客户提供膜元件—膜组件—膜设备—膜工程的全方位解决方案。
目前公司已在常州武进经济技术开发区国际智慧园建成年产50万平米平板膜的产业化基地。
该产业化项目荣获常州市第七批领军型创新创业人才项目评审特等奖,享受常州市诸多优惠、扶持政策。
公司以“科学务实、诚信待人”为经营理念,以“严格管理,保证质量,规范服务,信誉至上”为工作方针,不断进取,力求在膜应用领域发挥自己的优势,为广大用户提供最优质的产品和服务。
产品概述
HTH系列膜组件是我公司平板微滤膜的主要产品之一,亦是膜生物反应器(MBR)的核心产品。
公司集中了膜研究及产品设计相关专家,根据几十年膜研究和应用经验,针对膜在给水和污水处理中使用的环境条件,专门研发的具有独立知识产权的创新型产品,其性能和质量达到国际领先水平。
1.汇恒平板膜组件
1.1平板膜元件规格
(1)平板膜元件结构形式
平板膜元件由ABS衬板、聚脂导流布和PVDF平板膜组成。
具体结构形式见图1-1、图1-2、图1-3。
图1-1平板膜元件结构示意图图1-2平板膜元件成品图
图1-3膜电镜图
(3)平板膜过滤原理
膜元件使用过程中呈竖直状态,污水经滤膜过滤后,经衬板与导流布之间的缝隙由水压或负压从出水口抽出,同时曝气管排出的气泡对膜表面不断冲刷,使活性污泥(或其它悬浮污染物)不易在膜表面沉积,延长膜清洗周期,确保膜设备长期稳定运行。
平板膜过滤原理见图1-4。
图1-4平板膜元件过滤原理图
(4)平板膜元件主要参数见表1-1
表1-1平板膜元件参数表
型号
H50160
H50100
H3050
H2030
膜有效面积(㎡)
1.5
0.9
0.28
0.10
膜通量(升/片.天)
540~900
320~540
100~160
36~60
膜孔直径(μm)
0.1
膜材质
PVDF
衬板材质
ABS
外形尺寸(㎜)
510×1630×7
510×1010×7
310×510×7
210×310×6
重量(kg)
4.5
3.0
0.9
0.3
注:
1.表中膜通量是在25℃和抽真空度条件下,处理市政污水时,单片膜元件的初始通量。
2.处理不同的水质时,用户应进行充分试验,确定膜通量的设计值。
1.2平板膜组件规格
(1)平板膜组件结构形式
HTH系列平板膜组件由膜元件箱与曝气箱组成。
其中膜元件箱由膜元件、产水软管、集水管、导向槽(固定膜元件)和不锈钢支架组成;曝气箱由不锈钢穿孔管、管道连接用法兰和不锈钢支架组成。
具体结构形式见图1-5。
图1-5HTH系列平板膜组件实物图
通常本公司生产的膜组件支架材料选用304不锈钢。
如用于含高浓度的氯离子或其他盐的污水,请在订货时说明,以便膜组件支架采用与之相适应的材料。
(2)HTH系列平板膜组件主要参数见表1-2、表1-3。
表1-2HTH90系列平板膜组件主要参数
型号
HTH90-140
HTH90-120
HTH90-100
HTH90-80
HTH90-60
膜元件数量(片)
140
120
100
80
60
有效面积(m2)
126
108
90
72
54
处理水量(m3/d)
45~76
38~65
32~54
26~43
19~34
曝气量(m3/min)
≥1.68
≥1.44
≥1.2
≥0.96
≥0.72
MLSS(mg/L)
8000~18000
出水浊度(NTU)
<1.0
出水悬浮物(mg/L)
<1.0
?
跨膜压差(KPa)
5~20
PpH值
2~13
使用温度(℃)
5~40
框架材质
304不锈钢
曝气管接口形式
凸面法兰P=1.0MPa
曝气管材质
304不锈钢
曝气管接口尺寸
DN50
集水管接口形式
活接头
集水管材质
UPVC
集水管接口尺寸
DN32
外形尺寸(㎜)
2200×630×1500
1900×630×1500
1600×630×1500
1300×630×1500
1000×630×1500
重量(kg)
560
500
420
350
280
注:
除表中所示规格外,可根据用户要求的每组膜元件数量进行设计。
表1-3HTH150系列平板膜组件主要参数
型号
HTH150-180
HTH150-160
HTH150-140
HTH150-120
HTH150-100
膜元件数量(片)
180
160
140
120
100
有效面积(m2)
270
240
210
180
150
处理水量(m3/d)
97~162
86~144
76~126
65~108
54~90
膜冲刷曝气量(m3/min)
≥2.16
≥1.92
≥1.68
≥1.44
≥1.2
MLSS(mg/L)
8000~18000
出水浊度(NTU)
<1.0
出水悬浮物(mg/L)
<1.0
?
跨膜压差(KPa)
5~20
PpH值
2~13
使用温度(℃)
5~40
框架材质
304不锈钢
曝气管接口形式
凸面法兰P=1.0MPa
曝气管材质
304不锈钢
曝气管接口尺寸
DN65
DN65
DN50
DN50
DN50
集水管接口形式
活接头
集水管材质
UPVC
集水管接口尺寸
DN50
DN50
DN40
DN40
DN40
外形尺寸(㎜)
2800×630×2500
2500×630×2500
2200×630×2500
1900×630×2500
1600×630×2500
重量(kg)
1250
1100
920
800
680
(3)HTH系列平板膜组件见结构示意图1-6
图1-6HTH型平板膜组件结构示意图
表1-4HTH型膜组件安装尺寸一览表
型号
A(mm)
B(mm)
C(mm)
D(mm)
集水管径
连接方式
曝气管径
连接方式
重量(kg)
地脚示意图
HTH90-60
1500
1000
130
984
DN32
活接
DN50
凸面法兰
280
地脚图I
HTH90-80
1500
1300
130
1282
DN32
活接
DN50
凸面法兰
350
地脚图I
HTH90-100
1500
1600
130
1580
DN32
活接
DN50
凸面法兰
420
地脚图I
HTH90-120
1500
1900
130
1878
DN32
活接
DN50
凸面法兰
500
地脚图I
HTH90-140
1500
2200
130
2176
DN32
活接
DN50
凸面法兰
560
地脚图I
HTH90-160
1500
2500
130
1237
DN40
活接
DN65
凸面法兰
630
地脚图II
HTH90-180
1500
2800
130
1386
DN40
活接
DN65
凸面法兰
700
地脚图II
HTH150-80
2500
1300
300
1282
DN40
活接
DN50
凸面法兰
580
地脚图I
HTH150-100
2500
1600
300
1580
DN40
活接
DN50
凸面法兰
680
地脚图I
HTH150-120
2500
1900
300
1878
DN40
活接
DN50
凸面法兰
800
地脚图I
HTH150-140
2500
2200
300
1088
DN40
活接
DN50
凸面法兰
920
地脚图II
HTH150-160
2500
2500
300
1237
DN50
活接
DN65
凸面法兰
1100
地脚图II
HTH150-180
2500
2800
300
1386
DN50
活接
DN65
凸面法兰
1250
地脚图II
注:
如需要不同的规格请与公司市场部联系。
2.平板膜MBR设计
本章只针对膜组件以及相应抽吸泵和风机选型设计、系统的运行方式的设计进行详细说明。
其余调节池、厌氧池、清水池等容积的确定、设备的选型、管路系统及电气自控系统的设计,请参照相应的国家标准和技术规范。
2.1MBR工艺流程
膜生物反应器(MembraneBio-reactor,简称MBR)是一种将传统生物技术与高效膜分离技术相结合的新型污水处理与回用工艺。
该技术不仅可以在生物反应池内维持高浓度的微生物量,提高处理装置的容积负荷,节省占地面积,而且可以高效进行固液分离,取代了传统工艺中的沉淀和过滤技术,系统出水水质好,可直接作为非饮用市政杂用水回用。
由于膜的存在,大大提高了系统固液分离的能力,微生物被完全截留在生物反应器中,实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离,消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。
典型的MBR工艺流程如图2-1所示。
图2-1MBR工艺流程图
(1)污水流经机械间隙小于3mm的格栅,去除水中大颗粒的悬浮物、杂质和纤维,后进入调节池;
(2)调节池内的水靠重力流或由提升泵提升至MBR生物反应系统。
整个系统由厌氧池、缺氧池、好氧池(膜池)组成。
用户可根据进出水质的要求确定是否设置厌氧池和缺氧池。
我公司推荐的MBR生物反应系统模式见表2-1。
(3)膜池出水可排放或回用。
如需回用,膜池出水直接进入清水池,投加消毒剂或采用紫外线进行消毒,各项水质指标达标后即可回用。
表2-1MBR生物反应系统模式
水处理要求
处理工艺
去除有机物(COD)
好氧池(膜池)
去除有机物(COD)+脱氮
缺氧池+好氧池(膜池)
去除有机物(COD)+除磷
好氧池(膜池)+化学除磷
去除有机物(COD)+脱氮除磷
厌氧池+缺氧池+好氧池(膜池)
高浓度有机物(COD)
二级MBR工艺
厌氧池+好氧池(膜池)
2.2原水条件
MBR在去除有机物上与传统的活性污泥法相同,即利用微生物对有机物进行降解。
但由于膜有其固有的使用条件,因而对原水的要求除传统活性污泥法要求外,还须增加如下条件:
(1)原水必须经过3mm以下细格栅预处理,以避免颗粒、尖锐物体划伤膜表面。
(2)原水的酸碱度调节在PH3~12的范围内,PH超出此范围将引起超滤膜不可恢复的损坏。
(3)原水的硬度较高时须对原水进行软化处理,避免长期使用过程中钙盐、镁盐等在滤膜和曝气管上结垢,导致滤膜及整个系统无法正常工作。
(4)原水的温度一般应低于35℃,最高不得超过40℃,否则会因温度过高影响生物处理效果和滤膜的使用寿命。
(5)原水的油脂含量大于30mg/L时,须设置除油装置。
避免油脂附着在滤
膜表面造成膜通量降低。
(6)原水中不得含有高分子絮凝剂、环氧树脂涂料及离子交换树脂的溶出物,这些化学物质会在膜表面形成化学污染,造成膜通量的降低。
(7)膜元件处理含有机溶剂废水时,必须进行小型试验。
因为一定浓度的有机溶剂会在膜表面发生相分离而侵蚀膜的机能层,导致整个处理系统崩溃。
2.3膜元件的数量确定
膜元件数量选择计算:
n=Qmax·1000/Q膜
n:
膜元件数量(片)
Qmax:
每天最大污水处理量(m3/d)
0Q膜:
膜通量[L/(片·d)]
工业废水设计时须通过试验确认膜通量设计值。
2.4膜组件在反应池内的布置
(1)膜组件之间以及与反应池的间距
在膜组件的运行过程中曝气管产生的气泡沿膜元件之间缝隙上升,在膜组件两侧下降,形成自旋回流。
自旋回流一方面使反应器中液体得到充分搅拌混合,微生物获得充足的溶解氧,另一方面气泡的搅动也在膜表面形成的循环流,对膜表面的沉积物起到冲刷和剪切作用,可有效防止污染物在膜表面的附着和沉积,这对膜元件的稳定运行至关重要。
为了利用自旋回流现象,所以膜组件之间必须保留适当的间隙。
具体布置见图2-2、2-3。
参数选择见表2-2。
图2-2膜组件在反应池中立面图
图2-3膜组件在反应池中平面布置图
表2-3膜组件间隙尺寸一览表
符号
尺寸(mm)
备注
W1
≥350
膜架至池壁
W2
≥450
膜组件间隙
W3
≥150
膜架至池壁
W4
≥400
膜架至池壁
H1
300~500
安全水深
H2
300~500
保护高度
H3
≤400
如膜组件底部加高时,曝气管中心距池底距离
(2)膜池数量的确定及膜组件的排列
a.当每天处理量过大,为了便于系统的维护,建议反应池(膜池)分成2个或2个以上,每个反应池(膜池)处理量应相等;
b.每个反应池内膜组件数量相同,即膜面积相等;
c.反应池内膜组件单排布置时,间距相等;双排布置时对称布置,且每排数量相等;
d.膜组件的推荐布置方式见图2-4,不推荐布置方式见图2-5;
e.膜组件应尽量选用同一厂家的产品,至少同一池内应为同一品牌同一型号。
图2-4膜组件在反应池中推荐布置方式图
图2-5膜组件在反应池中的不推荐布置方式图
根据处理水量和现场情况进行膜组件的选型设计及膜池数量的确定。
根据膜组件支脚尺寸,在膜池的相应位置预埋不锈钢板。
2.5抽吸泵的流量的确定
(1)每池设置1台抽吸泵。
根据工况设置1~2台备用泵。
(2)抽吸泵流量计算:
Q水泵={Qmax/(n·24)}·{(T1+T2)/T1}
Q水泵:
抽吸泵流量(m3/h)
Qmax:
每天最大污水处理量(m3/d)
n:
水池数量
T1:
抽吸泵运转时间(min)
T2:
抽吸泵停止时间(min)
T1、T2的数值见表2-2。
推荐抽吸泵间歇运行设定:
运转4min,停止1min。
2.6膜元件冲刷供气量的确定
膜元件冲刷供气量计算:
Q气=q·n/1000
Q气:
冲刷供气量(m3/min)
q:
单片膜冲刷供气量(L/min.片)
n:
膜元件数量(片)
参考值:
单片膜冲刷所需气量12~15L/min.片
超过冲刷供气量上限将导致膜损坏或使用寿命减少。
在膜池所需空气量大于膜冲刷所需空气量上限的场合,必须在膜池增设其它曝气设施,以满足设计供气要求。
2.7集水系统
(1)集水管流速v=0.7~1.0m/s。
(2)集水?
管路上应配置具备远传功能的真空压力表。
当抽吸泵进水口水平高于膜池液面,压力表量程宜为-0.1~0MPa;当抽吸泵进水口水平低于于膜池液面,压力表量程宜为-0.1~0.1MPa;
(3)抽吸泵出水管路上应配置流量计。
自动控制需配置数字流量计;手动控制配置管道流量计即可。
流量计量程应略大于泵的流量控制范围。
(4)集水管路高位应设置清洗用加药口。
(5)当出水口低于膜池液面时,抽吸泵吸水管路上应设置随泵启停而开闭与泵同时启停的电磁阀,或其他防止虹吸的设施;
(6)抽吸泵结构形式的选择
a.膜组件的集水管直接穿过池壁,且水泵低于膜元件最低点时,可采用离心泵作为抽吸泵,同时集水管路上应设置排气阀,推荐选用自动(?
)排气阀,见图2-6;如集水管最终排口低于膜元件底部时,可设置与抽吸泵并联的出水管线,用电磁阀切换,当膜污染程度低时,可利用自然水头出水,以节省能量,见图2-7
b.膜组件的集水管跨越池壁,且水泵低于膜元件最低点时,如采用离心泵作为抽吸泵,在泵吸水管路上须设置抽真空系统,以保证虹吸,见图2-8;如抽吸泵后出水管线水平低于膜元件底部,可设置与抽吸泵并联的出水管线,用电磁阀切换,当膜污染程度低时,可利用自然水头出水,见图2-9。
c.膜组件的集水管跨越池壁,且抽吸泵高于膜元件底部水位之上,必须采用自吸泵。
如用离心泵,泵吸水端应设置止回阀,且吸水口处应增加补水系统,防止启动时离心泵干转,见图2-10。
图2-6集水管穿过池壁抽吸泵低于膜元件底部
图2-7集水管穿过池壁抽吸泵及泵后管路低于膜元件底部
图2-8集水管跨越池壁抽吸泵低于膜元件底部
图2-9集水管跨越池壁抽吸泵及泵后管路低于膜元件底部
图2-10集水管跨越池壁抽吸泵高于于膜元件底部
2.8曝气系统
(1)曝气干管流速v=10~15m/s;
(2)须在液位以上500mm的范围内设置曝气管清洗用分支管路和阀门,根据控制要求,配备手动或自动阀门,见图2-11;
(3)曝气总管应高于最高液面1000mm以上。
图2-11曝气管的配置
2.9膜池的运行及控制
膜的过滤运行有持续和间歇两种形式。
在污水中持续的抽吸会加快混合污泥在膜表面堆积,形成滤饼层;采用间歇出水方式将大大改善这种状况,当停止抽吸时,膜两侧的压差减小以致降低为零,堆积在膜表面的污染物会在持续上升的气泡和向上涌动的液流扰动下脱落,达到清洗的效果。
因此在浸没式MBR膜生物反应器运行中膜的过滤采用间歇过滤方式,即过滤和停止交替进行。
膜池中的曝气为持续运行方式,曝气在提供生物反应所需氧气的同时,可尽量避免污染物在膜表面的沉积,与抽吸泵的间歇运行一起,大大延长了化学清洗周期。
根据所处理的污水水质,抽吸泵间歇运行时间可按表2-2进行设置。
表2-2抽吸泵运行方式
抽吸泵运行时间T1(min)
抽吸泵停止时间T2(min)
曝气时间
1
4
1
持续
2
7
3
持续
3
8
2
持续
4
9
1
持续
注:
工业废水设计须通过试验确认运行方式。
抽吸泵的运行和停机受控于程序设定的运行时间、膜池和后续清水池水位、风机运行状态和集水管真空压力。
●膜池高水位停止进水;此与抽吸泵无关,建议在这里不列。
●膜池低水位报警,抽吸泵停;
●后续清水池高水位时,抽吸泵停;
●抽吸真空压力超过所设定值,抽吸泵停;
●风机停,抽吸泵必须停。
何时启动呢?
出水阀由流量计控制,流量值的设置应满足膜的长期平稳运行要求,见图2-12。
图2-12膜池运行控制图
3.膜元件、膜组件的包装及运输
根据用户的订货数量和需要,分为膜元件包装、和膜组件包装两类。
3.1膜元件包装
内包装:
塑料袋,每片膜元件用塑料袋独立包装;
外包装:
高级瓦楞纸箱,包装箱上标注了产品名称、型号、规格、数量;H50160型膜元件每箱最多装10片,H50100型膜元件每箱最多装10片。
纸箱标准堆码为2箱。
箱体尺寸?
码放朝向要求?
是否要说明?
3.2膜组件包装
膜组件包装分为膜元件箱包装和曝气箱包装。
其包装和运输形式有以下两种:
(1)膜元件箱部分(是否要注明所含内容,如软管、集水管和滑道等)在厂区内组装后,用木箱包装运输;
曝气箱部分在厂区内组装后,曝气管及法兰处用塑料带缠绕防护,裸装运输。
(2)膜元件箱与曝气箱在厂区内组装后,用木箱包装运输。
3.3执行标准
木箱包装,执行GB/T9174-2008《一般货物运输包装通用技术条件》的规定。
3.4膜元件、膜组件的运输
运输过程中应避免碰撞、雨淋、曝晒、冰冻和机械损伤。
膜元件由纸箱包装运输,要严格按照包装箱上标识要求堆码,避免膜元件造成无法修复的损坏。
膜组件由木箱封装运输,严禁倒置或严重倾斜木箱,否则将严重损伤膜组件。
4.膜元件、膜组件的装卸及储存
4.1装卸
(1)确定膜元件、膜组件存放地点或安装地点,制定装卸计划、安全措施;
(2)根据货物的重量及现场情况准备相应的起重设备,如铲车、吊车、拖车等;
(3)膜组件较重,须采用起重设备装卸,确保安全;
(4)对于在工厂组装好的膜组件,建议直接就位。
4.2装卸注意事项
(1)请严格执行吊装安全操作规范;
(2)吊起膜箱时,请使用足够强度的吊钩;
(3)吊装时,必须使用配置的吊具四角固定起吊,四根钢丝绳的长度必须一致,严禁使用单根钢丝绳对角吊起膜组件;
(4)吊卸时请确认吊索及吊钩正确安装,确认安全方可向正上方缓慢吊起;
(5)装卸作业中应保持稳定,保护好膜箱上的集水管、出水管口以及曝气管,确认起吊过程中平稳,防止与周边硬物碰撞。
在吊出膜元件箱或膜组件时,必须将吊链或吊钩与所吊货物固定好,缓缓地垂直上升,不要使所吊货物摇晃,严禁任何人员位于货物下方。
在设置和安装膜元件及膜组件时,必须考虑设置脚手架、保护器具等保护操作人员的安全措施,绝对不容许直接登攀膜组件。
在吊装膜元件及膜组件时,必须使用专用吊装设备。
吊卸时请勿损伤集水管以及膜元件出水口。
4.3膜组件的检查
搬出膜组件后,请再次检查以下事项:
(1)检查出货单中记载的物品是否全部搬出;
(2)检查运输中物品有没有受到损伤。
4.4膜元件、膜组件的储存
(1)产品应放置在通风干燥、有遮掩物、防潮和无腐蚀性气体的场所储存;
(2)产品存放环境温度范围5~40℃,尽量存放室内,须保证包装完好;
(3)储存时要严格按照包装箱上标示的堆码要求堆码,超高堆码可能会对膜元件造成无法修复的损坏,纸箱标准堆码为2箱;
(4)保管期间必须避免膜表面划伤。
必须绝对避免膜元件在40℃以上或阳光直射的条件下放置。
应采取保温措施,避免冻结,否则会造成膜不可修复的物理损坏。
膜元件周围严禁火种靠近,严禁在其周围乱扔烟头。
必须绝对避免焊接或砂轮机等产生的火花溅在膜元件上。
膜元件使用前不得浸入水中,若浸水后请勿让膜元件再次暴露于空气中,
再次干燥会造成膜元件性能的不可逆破坏。
5.膜组件的组装
5.1膜组件的组装
当膜组件现场组装时,须注意以下几点:
(1)清理周围安装环境,将所有可能触碰到膜表面的尖锐部位遮挡或捆扎,以免在安装过程中造成膜元件不可逆的损坏。
(2)每片膜元件在安装前,须认真检查其表面是否有划伤,热熔焊缝处是否有破损,如有请及时与我公司联系;
(3)膜元件应单片依次沿导向槽插入膜框架中,须插到位置后方可放手,严禁敲敲打打,强拉硬推;
(4)膜元件全部插入框架后,安装压板;
(5)用专用软管将膜元件的抽吸口与集水管的抽吸口连接,接口处不得泄漏,小心不得将抽吸口折断。
5.2注意事项
(1)安装平板膜元件
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