MBR选型与清洗

MBR选型与清洗

第一部分：MBR选型

选型是第一步，决定了系统的可行性和经济性。主要需要考量以下几个方面：

1. 膜组件类型选择

这是选型的核心。

??按膜材质分：

1.?PVDF（聚偏氟乙烯）：当前绝对主流选择。化学稳定性好（耐酸碱和氧化剂清洗），机械强度高，亲水性好（需改性），寿命长。

2.?PES（聚醚砜）：也是常用材料，亲水性较好，但强度和抗氧化性略逊于PVDF。

3.?PE/PP（聚乙烯/聚丙烯）：主要用于微滤，价格较低，但强度和化学稳定性较差，在中大型市政和工业项目中已较少使用。

??按膜组件形式分：

1.?优点：填充密度极高，占地面积小；单位膜面积成本低。

2.?缺点：纤维丝易缠绕和断裂，对预处理要求高（需细格栅）；抗污染能力相对弱。

3.?适用：市政污水、预处理较好的工业废水。是目前应用最广的形式。

1.?优点：流道宽，不易堵塞，对预处理要求相对较低；物理清洗（擦拭）方便。

2.?缺点：填充密度低，占地面积相对大；成本通常较高。

3.?适用：高浓度、易堵塞的废水（如垃圾渗滤液、部分工业废水）。

1.?平板膜（Flat-Sheet）：

2.?中空纤维膜（Hollow Fiber）：

2. 核心参数选择

??膜孔径：MBR通常采用微滤（MF， 0.1-0.4 μm） 或超滤（UF， 0.01-0.04 μm） 膜。UF出水水质更好，但通量较低，成本更高。MF是绝大多数情况下的选择。

??膜通量（Flux）：这是选型计算中最关键的参数，指单位膜面积在单位时间内的产水量（LMH, L/m?·h）。通量选择直接影响膜面积和投资成本。它取决于：

o?进水水质：COD/SS浓度越高，通量应选越低。

o?活性污泥性质：污泥浓度（MLSS）、粘度。

o?运行模式：间歇出水的抽停比。

o?经验值参考：市政污水通常取15-25 LMH；工业废水需根据实验确定，可能低至10-15 LMH。

第二部分：MBR计算

计算的核心是确定所需的膜面积，并据此选择膜组件数量。

1. 核心计算公式

所需总膜面积（m?） = 设计日处理水量（m?/d） / [ 设计平均通量（LMH） × 每日实际运行时间（h） ]

??设计日处理水量（Q）：例如，1000 m?/d。

??设计平均通量（J）：根据选型和进水水质确定，例如取20 LMH。

??每日实际运行时间（t）：MBR通常采用间歇运行（如抽8分钟，停2分钟），并非24小时连续产水。每日实际运行时间 = 24小时 × （抽吸时间/总周期时间）。

o?举例：若采用“抽8分钟，停2分钟”的模式，则每日实际运行时间 = 24 × （8/10） = 19.2 小时。

计算示例：处理量1000 m?/d的市政污水，设计通量取20 LMH，运行周期为“开8停2”。所需膜面积 = 1000 m?/d / [20 L/m?·h × 19.2 h] × （1000 L / 1 m?）注意单位统一：1 m? = 1000 L= 1,000,000 L/d / （20 L/m?·h × 19.2 h） ≈ 2604 m?

2. 确定膜组件数量

根据计算出的总膜面积，选择特定型号的膜组件。

??例如：若选用某型号中空纤维膜组件，单支膜面积为30 m?。

??则所需膜组件数量 = 总膜面积 / 单支膜面积 = 2604 m? / 30 m?/支 ≈ 86.8支 → 取整为87支。

??实际配置时还需考虑膜架的布置，通常需要预留1-2个膜架的空位以备不时之需。

3. 配套设备计算

??产水泵（抽吸泵）：按设计流量和所需抽吸压力（通常-10至-50 kPa）选型。

??曝气系统：膜擦洗曝气量至关重要，通常经验值为 单支膜组件 的曝气量（如10-20 Nm?/h/支） 或 单位膜面积的曝气量（如0.3-0.8 Nm?/m?·h）。此气量远大于生物处理所需气量。

第三部分：MBR清洗

清洗是维持MBR系统长期稳定运行的生命线。分为物理清洗和化学清洗。

1. 物理清洗（在线清洗）

这是日常维护，目的是减缓污染。

??松弛（停歇）：停止产水，但继续曝气。利用曝气产生的剪切力使膜丝表面的污泥脱落。

??反冲洗：用产水或清水从产水侧反向冲洗膜表面。注意：大部分外置式MBR可反洗，但浸没式MBR通常不进行反洗，因为操作复杂且可能将污染物带入膜丝内部。

??维护性清洗：也称“在线化学强化反洗（CEB）”。

2. 化学清洗（离线/在线）

当跨膜压差（TMP）显著上升或通量明显下降时，需进行化学清洗。

??在线化学清洗（维护性清洗， CEB）

o?频率：通常每1-2周一次，或TMP达到一定值（如15-30 kPa）时。

o?目的：去除可逆的有机污染和生物垢。

o?方法：将低浓度化学药剂（如200-500 ppm次氯酸钠）从产水口打入，浸泡30-60分钟。期间可停止曝气。结束后排空药液，恢复正常运行。

??离线化学清洗（恢复性清洗， CIP）

o?频率：通常每3-12个月一次，或TMP非常高（如>50 kPa），在线清洗无效时。

o?目的：彻底清除膜孔内外的顽固污堵（有机污染、无机结垢）。

o?方法：

o?重要提示：酸洗和碱洗之间必须用清水彻底冲洗干净，防止酸碱中和失效或产生有毒气体（氯气）！

1.水冲洗：将膜池液位降至膜组件以下，用清水冲洗膜表面。

2.酸洗：去除无机垢（如钙、镁、铁盐）。常用柠檬酸（1-2%） 或草酸（0.5%），浸泡2-4小时。

3.碱洗：去除有机污染和生物黏膜。常用次氯酸钠（0.1%-0.5%， 500-2000 ppm），有时配合氢氧化钠（0.1%-0.5%） 增强清洗效果，浸泡2-4小时。

总结：MBR运维关键要点

1.预处理是生命线：尤其是对中空纤维膜，1-3mm的精细格栅必不可少。

2.稳定生化是基础：良好的活性污泥系统能减轻膜污染。

3.控制污泥浓度：MLSS并非越高越好，通常控制在6000-12000 mg/L，过高会导致粘度增大，通量下降。

4.监控核心参数：密切监控跨膜压差（TMP） 和膜通量（Flux） 的变化，这是决定是否清洗的“仪表盘”。

5.规范清洗操作：严格按照清洗规程操作，记录每次清洗的效果，形成设备的“健康档案”。