久保田平板膜技術(shù)手冊(cè)

1、久保田平板膜技術(shù)手冊(cè)3.1 MBR膜 MBR是膜生物反應(yīng)器（Membrane Biological Reactor）的英文縮寫，是高效膜分離技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)，可用于有機(jī)物含量較高的市政或工業(yè)廢水處理。MBR膜生物反應(yīng)器是整個(gè)垃圾滲濾液處理的最核心單元，其性能的好壞，直接影響著系統(tǒng)的處理出水。通過大量的滲濾液處理實(shí)踐，我方設(shè)計(jì)采用了性能和質(zhì)量較為穩(wěn)定的久保田平板液中膜生物物反應(yīng)器處理單元。3.1.1 久保田平板液中膜結(jié)構(gòu) 單片液中膜由濾板，膜墊，薄膜層，取水口組成。 濾板由外框架和內(nèi)支撐組成。濾板主要是對(duì)附著在表面的膜墊和薄膜層起支撐作用。 用于市政污水處理的濾板主要有兩

2、種尺寸。一種是1000mm×500m，另一種是 1600mm×500m。濾板中的內(nèi)支撐上有水流溝槽，可以使得過濾后的水能夠自由地在其中流動(dòng)。 膜墊是薄膜過濾層的物理支撐。在濾板的兩面均緊密地附著有膜墊。 薄膜層的材料為聚氯乙烯，薄膜層均勻地附著在膜墊的表面。 取水口是最終處理后水的出口。 過濾后的水經(jīng)過濾板內(nèi)支撐上的水流溝槽，在水力壓力或外部抽吸力的作用下流出。 3.1.2 久保田平板液中膜的主要技術(shù)指標(biāo) 液中膜平均孔徑： 0.4um （屬于微濾膜，MF） 單片膜的有效過濾面積： EK型尺寸：1000mm×490mm 有效過濾面積：0.80 m2 EW型尺寸：16

3、00mm×500mm 有效過濾面積：1.25 m2膜 通 量： 0.4 0.8 m3/d/m2 曝氣風(fēng)量： 7 L/min/片運(yùn)行方式： 8:2或9:1循環(huán)污泥量： 進(jìn)水2-3倍MLSS： 1500020000 mg/L清洗壓降： >2 mH2O3.1.3 久保田平板液中膜組件的構(gòu)成如右圖所示，液中膜組件由膜框架，膜支架（液中膜）曝氣框架，曝氣管，軟管，集水管組成。膜支架即為液中膜。每個(gè)液中膜組件中可以安裝最多 200片膜支架。膜框架是用來支撐膜支架的，一般用不銹鋼材料制成。 曝氣框架位于膜框架的下部，為鼓風(fēng)氣泡提供上升通道。 曝氣管。外部鼓風(fēng)機(jī)的空氣通過管道首先送至曝氣管的主

4、管（下部較粗的管道） ，再通過主管分配至曝氣支管。曝氣支管上有散氣孔，空氣通過曝氣孔，經(jīng)過曝氣框架，吹入膜框架的空隙之間，防止膜堵塞。 軟管和集水管。每個(gè)膜框架的出水口與出水軟管相連接，出水軟管的水再匯集至集水管，最終流入集水池。 3.1.4 久保田平板液中膜過濾機(jī)理3.1.4.1 物理過濾原理 如右圖所示，液中膜浸沒在污水中。污水在兩片液中膜之間流動(dòng)，清潔的水在壓力或外部抽吸力的作用下流入液中膜的濾板內(nèi)，再通過液中膜的取水口流出至集水池，從而達(dá)到固液分離的作用。膜表面聚集的污泥，在鼓風(fēng)氣泡剪切力的作用下，脫離膜表面，從而使膜的固液分離能力持續(xù)保持。 3.1.4.2 生物過濾原理 久寶田的平板

5、液中膜除了具有普通膜的物理過濾原理外，在實(shí)際運(yùn)行中，在液中膜的薄膜層外，會(huì)均勻地生長(zhǎng)一層致密的生物膜。這層生物膜對(duì)固液分離的貢獻(xiàn)極大。大部分固體顆粒實(shí)際上是被這層生物膜截留。生物膜的過濾極大地減緩了物理膜的污染速度，久寶田液中膜可以運(yùn)行數(shù)個(gè)月不清洗，主要是因?yàn)橛辛松锬さ木壒省?3.1.5 久保田平板液中膜的膜清洗 與其它中空膜的清洗不同，久寶田液中膜的清洗為靜壓沖洗，即無需將膜組件從膜池中提出，直接在膜池內(nèi)清洗。 清洗時(shí)，一般采用次氯酸鈉（0.5%濃度）和草酸（0.5濃度）兩種藥液，分兩次清洗。清洗前，首先關(guān)閉抽吸泵和鼓風(fēng)機(jī)。將藥液通過安裝在膜組件上部的進(jìn)藥口緩緩注入膜組件中，注入藥液的量要

6、按照操作說明書給出的量控制，一般每片膜，每種藥劑的用量約3L左右。 注入藥液后，靜止浸泡 1.5 小時(shí)左右，然后，用抽吸泵將藥液排出，再注入另一種藥劑，再靜止浸泡 1.5 小時(shí)左右，然后，再用抽吸泵將藥液排出。整個(gè)清洗過程持續(xù) 45 小時(shí)。液中膜清洗后，95以上的膜污染將被清除。 剛剛清洗后，由于在線清洗時(shí)對(duì)膜表面生物膜的破壞，膜的過濾能力將降低，需要恢復(fù) 612 小時(shí)。在恢復(fù)期間，膜的運(yùn)行與正常運(yùn)行時(shí)完全相同，只是流量需要控制。開始時(shí)的通量應(yīng)降至正常運(yùn)行的 50以下，以后逐漸升高，直至完全正常為止。 3.1.6 平板模 MBR工藝與中空纖維膜MBR工藝的比較 MBR工藝是以膜處理設(shè)備為核心，

7、通過生物處理過程，達(dá)到高質(zhì)量污水處理的技術(shù)。目前，MBR工藝中采用的膜處理設(shè)備主要有兩種，一種是以日本久保田， 日本東麗公司為代表的平板膜設(shè)備， 另一種是以美國GE公司 （ZENON） ，德國西門子公司（US Filter Memcor），日本三菱公司為代表的中空膜設(shè)備。 按生產(chǎn)時(shí)間和應(yīng)用業(yè)績(jī)比較，世界上 MBR工藝采用最多的是日本久保田公司，其次是美國GE公司（ZENON）。 按膜的物理過濾能力分類，久保田的平板模屬于微濾膜（MF），平均過濾孔徑為0.4 微米，而 ZENON的中空膜屬于超濾膜（UF），平均過濾孔徑為 0.04微米。如果僅以物理方式進(jìn)行過濾，超濾膜的物理過濾能力要比微濾膜的過

8、濾能力大。其他US Filter 和三菱的中空膜亦屬于微濾膜，與久保田的平板膜的物理過濾能力相同。平板膜與中空纖維膜的性能對(duì)比項(xiàng) 目久保田平板模中空纖維膜物理膜孔徑微濾(MF)微濾(MF)，超濾(UF)用 途MBR ONLYMBR，給水過濾，二沉水過濾處理機(jī)理主要靠生物膜，其次物理膜主要靠物理膜污泥濃度15000-20000 mg/L8000-15000 mg/L生物反應(yīng)池池容小大膜設(shè)備體積大小過膜壓差小，抽吸能耗小，可以靠重力流大，抽吸能耗大，不能依靠重力流耐久性10年以上，且單張膜可修復(fù)5-8年，不可修復(fù)定期沖洗4-6 個(gè)月4-6 個(gè)月定期沖洗形式無需提出，池內(nèi)清洗需要提出，池外沖洗日常清

9、洗不需要需要日常沖洗用水不需要有些需要納濾膜過濾水自動(dòng)化水平要求低高污泥產(chǎn)量低，無需濃縮池高，仍需濃縮池進(jìn)口格柵3mm，通量大，設(shè)備少，BOD去除率低1mm，通量小，設(shè)備多，BOD去除率高能 耗最低，清洗空氣量最小較高，清洗空氣量高膜組建成本國外廠家重最低較高出水水質(zhì)優(yōu)于一級(jí)A優(yōu)于一級(jí)A3.1.7 生物膜過濾機(jī)理 在膜的固液分離過程中，膜的表面會(huì)形成一層非常薄的生物膜，這層生物膜同樣具有過濾能力。由于久保田平板膜的表面物理性質(zhì)，在實(shí)際運(yùn)行中，在平板模的表面會(huì)形成一層幾微米厚的，非常均勻的生物膜。這層生物膜其實(shí)是平板模的過濾主力。大部分的懸浮固體是被生物膜截流的，而不是靠物理膜截流的。這種特殊的

10、過濾機(jī)理，使得久保田的平板膜在運(yùn)行時(shí)污染非常緩慢，平日運(yùn)行時(shí)，無需反沖洗，固定的沖洗周期（徹底清洗）也比較長(zhǎng)，可達(dá) 6個(gè)月以上。 中空膜在固液分離過程中，膜的表面也會(huì)形成一層非常薄的生物膜。但由于中空膜的密度很高，空氣吹洗時(shí)，膜管相互之間會(huì)有碰撞，會(huì)破壞其表面的生物膜。因此，中空膜主要依靠物理膜的過濾能力進(jìn)行過濾，膜的污染速度較快，一般幾天，或幾個(gè)小時(shí)就需要反沖洗一次。雖然每次反沖洗的時(shí)間不長(zhǎng)，但反沖洗過程中，會(huì)進(jìn)一步破壞附著在膜表面的生物膜，使生物膜的生長(zhǎng)更加不可能。由于僅靠物理膜進(jìn)行過濾，中空膜的固定反沖洗周期比平板模要短，一般 3 個(gè)月左右即需要進(jìn)行徹底清洗。 3.1.8 生物反應(yīng)池的

11、MLSS濃度 由于平板膜采用了生物膜過濾機(jī)理，并且日常運(yùn)行中可以不反沖洗，平板模 MBR的生物池中 MLSS濃度可以達(dá)到很高的濃度，設(shè)計(jì)的MBR池的MLSS濃度為15000mg/L20000mg/L，實(shí)際運(yùn)行中有24000 mg./L和33000mg/L的運(yùn)行實(shí)例。而中空膜由于僅靠物理膜過濾，其MLSS濃度不易過高，通常掌握在8000mg/L左右（ZENON）。MLSS的大規(guī)模提高可以大大縮小生物池的容積，因此， 久保田MBR生物池的容積要比其他中空膜MBR生物池的容積小的多（約1/2）。 3.1.9 過膜壓差 所謂過膜壓差，是指水在通過膜時(shí)的水頭損失。由于平板模主要靠生物膜過濾懸浮顆粒，而生

12、物膜在沖洗空氣的作用下不斷的更新，始終保持幾個(gè)微米的厚度。故平板模運(yùn)行中的過膜壓差很小，一般在 0.21.8 米水柱之間。中空膜主要靠物理膜過濾，膜的污染很快，過膜壓差增加的也很快。一般中空膜的過膜壓差在 210 米水柱之間。過膜壓差增大意味著抽吸壓力的增加，意味著出水能耗的增加。 由于平板模的過膜壓差很小，一些應(yīng)用中僅靠重力即可達(dá)到自流出水，大大節(jié)約了能源消耗。久保田 MBR 在美國的上百個(gè)應(yīng)用中有一半是靠重力流過濾的。 3.1.10 使用壽命 目前國外著名廠家生產(chǎn)的膜的壽命均可達(dá)到 58 年，久保田平板模更有10年以上使用不更換膜的實(shí)例。 國內(nèi)著名廠家的中空膜壽命目前只能達(dá)到3年。 久保田

13、平板模 5 年內(nèi)膜的損壞率只有 1以下。久保田膜的損壞原因主要為硬物刮損和反沖壓力過高時(shí)焊縫撕裂。久保田膜組件是由一張張膜組成的，單張膜損壞可以獨(dú)立更換，無需整個(gè)組件更換。 中空膜組件的損壞主要是由于膜長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)膜管的變形（伸長(zhǎng)），纖維的纏繞，膜管與出水口連接處脫落等。由于中空膜很細(xì)，人工修復(fù)十分困難，因此，當(dāng)中空膜的膜管有 510損壞時(shí)，整個(gè)膜組件就需要更換。 3.1.11 膜沖洗 無論是平板模還是中空膜，在運(yùn)行了一段時(shí)間，過膜壓差很高（膜污染很嚴(yán)重）時(shí)，均需要徹底清洗。久保田平板模的清洗為就地清洗，即膜組件不吊出膜池，直接在膜池內(nèi)清洗。一次清洗的時(shí)間不超過 4 小時(shí)。清洗后可立即恢復(fù)過濾。 一般中空膜的清洗需要將整個(gè)膜組件吊出膜池，在池外檢查和清洗，一次清洗要持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間（12 天） ，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行影響較大。為了膜清洗，需要配置專用的起吊設(shè)備和清洗池。 3.1.12 日常維護(hù) 久保田平板模 MBR的日常維護(hù)工作量極小，且要求的自動(dòng)化水平較低，基本屬于無人值守。日常操作包括每天一次的曝氣管強(qiáng)制泄氣，每