水處理設備耗材

隨著城市對再生水利用量的需求加大，提高污水處理廠出水水質已成為必然趨勢。在用地有限的條件下，MBR工藝越來越應用廣泛。深圳市水天藍環(huán)?？萍加邢薰驹敿毥馕鯩BR的設計要點，MBR處理工藝主要設備選型及常見問題：

1、MBR設計要點：

MBR膜法現(xiàn)在應用越來越廣泛，以其穩(wěn)定清澈的出水備受關注，但其巨大的維護量也使很多使用者頭疼;那么要想在使用中盡量減少維護工作強度，在設計階段就需要注意以下幾個問題：

1.1該廢水適不適合用MBR膜法：

MBR不是萬能的，它屬于微濾膜，是按能通過的顆粒物粒徑來定義的;所以，對于它來講堵塞問題是關鍵，一些易結垢、含重金屬離子較多、含油類物質和粘稠性物質較多的廢水，建議不要采用MBR膜法;

1.2MBR的品牌及相應的數(shù)量確定：

決定了用MBR膜，那么下一步是決定用什么牌子，目前，MBR膜的質量進口和國產的差距還是很大的，雖然國產品牌通過增加膜絲數(shù)量、減少通量設計量也可以滿足需要，但相應的問題接踵而至;

從價格方面，進口膜約為國產膜的3~5倍，在價格可以接受的前提下，盡量采用進口膜，三菱和精工的膜片都不錯，當然，國產膜在保證足夠的設計余量的前提下還是可以的，重要的是設計人員要跟供應商做好深入的技術溝通，設計通量方面，一般國產膜廠家出廠的設計通量已經留了足夠的余量，但設計人員還是要再增加余量。

1.3MBR膜組件的設計：

1、把膜片拼裝在一起形成一個膜組件，特別注意的是，膜片與膜片之間間距要足夠大，有效距離要大于100mm(軸心距大于140mm)，如果膜片本身膜絲密度大，那么有效間距要適當放寬，這樣做的目的是保持沖洗氣流順暢到達頂部膜絲，也可以減少膜絲之間的板結和截留物，減少膜組件的清洗頻率;

2、膜片橫向和豎向裝都可以，具體取決于安裝的空間;橫向裝時，膜絲保持微下垂，下垂幅度保持在10mm，也可以這樣說，在保證膜絲不受拉力的前提下，盡量直，這樣膜絲和膜絲之間就不會留有太多的雜物;

3、不能把膜組件做的很大，因為太大的膜組件，其安裝密度就會大，同樣的攪拌空氣量對它來講卻顯不足，而且在膜片上積累很多包裹物的時候，就需要對膜片進行噴洗，用高壓水槍或自來水，安裝太密會讓你很難沖到內層膜片，建議單個膜組件處理量不要超過1.5mundefinedsup3;/hr。

1.4MBR曝氣裝置的設計要點：

1、曝氣裝置可以固定在池底(需要做膜組件承托架和膜組件滑入導軌)，也可以跟膜組件做在一起，各有優(yōu)劣，曝氣管的位置要做精心考慮，采用DN20穿孔管，每個膜片間隙對應一路穿孔管，穿孔大小Φ3.2mm，穿孔間距100mm，相鄰兩路管穿孔位置交錯穿插，孔口做單排垂直向上，有很多雙排、斜向下的做法，個人認為不可取，沉降的污泥不會對孔口產生堵塞。

2、曝氣量的大小進行粗略估算，根據經驗數(shù)字，按照汽水比24:1即可(常規(guī)池深3.5m)，風機排風壓頭選型比最高液位高0.01Mpa;風機出口設置泄氣閥，泄氣管口徑全開能卸掉70%的空氣量即可，泄氣口上加裝消音器，這套裝置用來控制生化槽中的DO值;

3、每個膜組件曝氣都設置單獨的調節(jié)閥，同時整個生化槽的充氧曝氣要另外做單獨的控制閥，用微孔充氧曝氣裝置，確保能靈活調整攪拌空氣量和充氧空氣量;

4、MBR池DO控制最佳為2.5~5之間，正常液位約為3ppm，在液位高低不同時，DO也會有變化，不宜長時間超過5.0ppm。

1.5MBR抽吸泵的設計要點：

1、有條件的情況下，盡量每個膜組件配1臺泵，這樣方便觀察判定每個膜組件的狀態(tài)(壓力和通量)，但多個膜組件共一臺也可以，在每個膜組件吸水管路上裝流量計;

2、抽吸泵盡量低于液位安裝，越低越好，在膜組件正常狀態(tài)下，靠虹吸也是可以出水的，如果MBR池是地下池，那就做地下機房，確保抽吸泵能有足夠的吸程;

3、抽吸泵出口管路一定要加裝透明流量計和取樣閥，透明的流量計就可以直觀的看到水質狀態(tài)，每個流量計前面或后面加調節(jié)閥，用來調節(jié)膜組件的出水量;

4、電氣控制：一般設置MBR抽吸泵運行為13min運行，2min停止，能有效減少堵塞的頻率，具體啟動停止時間要征求廠家的意見，在電接點壓力表壓力超限時，能停泵并報警;抽吸泵要能與風機聯(lián)動，風機在停止狀態(tài)時，抽吸泵不工作。

1.6化學浸泡清洗：

1、在有條件的情況下，為了減少工作強度，能實現(xiàn)整個膜組件的清洗，這就要求做好膜組件的出池入池定位，水管及氣管要做方便拆卸的活連接(氣管如果不與膜組件做在一起則氣管不用考慮)，而且這個活連接要經久耐用，個人建議用優(yōu)質法蘭連接或者采用著名品牌的雙由令球閥連接，膜組件的起落配套行車，能有效減輕勞動強度，行車貼牌500kg(實際可以做到1t的起重量);

2、化學浸泡槽要做3個，大小要膜組件放進去綽綽有余，高度在淹沒膜絲之后再留500mm超高，每個浸泡槽要做好穿孔曝氣管道及其保護平臺;

浸泡槽總深度=池底平臺高度+膜組件底部到最上層膜絲的高度+500mm超高

3、3個浸泡槽邊上要設置2個儲液桶，其容量要大于浸泡槽的有效容積，用來將清洗藥液重復利用;

4、每個浸泡槽要配套1臺塑料排污泵，用來將藥液從浸泡槽中移送到儲液桶或排放;

5、要考慮洗過之后的廢液的處理方式，NaOH可以當作藥劑加入到系統(tǒng)中，NaCLO經過澄清處理直接排放或儲存回用即可，檸檬酸可以慢慢投加到生化處理系統(tǒng)中;

6、每個浸泡槽的攪拌空氣量按照劇烈攪拌來設計，并安裝有調節(jié)閥;

7、浸泡槽要設有自來水加入管道，管道要粗，避免在自來水注水上浪費時間，注滿時間以10min為宜，參考數(shù)據，在自來水壓力2~3公斤時，DN50的自來水管流量約18~22m3/hr;

8、常用化學清洗藥劑及濃度：

NaOH(用來殺菌和清洗掉有機污染物)：濃度1%~2%，浸泡時間>2h;

檸檬酸(用來除去無機結垢，沒有則省略)：濃度2%，浸泡時間>2h;

NaClO(10%液體，用來深度殺菌，恢復膜絲過濾功能)：濃度5%，浸泡時間>2h;

酒精(95%工業(yè)級酒精)單片浸泡2min，用來恢復失水后的膜絲，未脫水則省略;

9、清洗步驟：水沖洗→水浸洗→堿液浸洗→檸檬酸浸洗→NaClO浸洗→水沖洗→復位

10、注意，檸檬酸為有機酸，使用不受限制，但如果距離下次使用超過1個月，就會在儲存過程中發(fā)霉變質，建議一次性使用;

11、注意，每次清洗完需要檢查膜絲斷絲，對于斷絲單根打結處理。

1.7在線反沖洗：

1、首先不要對在線反沖洗抱有太大依賴，MBR的反沖洗跟傳統(tǒng)意義的反沖洗的效果不同，MBR的正常堵塞大部分是由微生物在膜絲內部的滋生繁殖引起的，而由顆粒物引起的硬堵塞占很小的分量;

2、但在線反沖洗還是要加，用來應對非正常堵塞的情況，比如污泥狀態(tài)惡化、MBR抽吸泵流量被誤操作調的很大或進入了微小顆粒物，引起了硬堵塞，反沖洗還是很有效果的;

在線反沖洗由PLC自動控制，每天一次(前提是采購的膜片支持在線反沖，不要不支持而卻做了，造成膜絲孔徑擴大)，反沖用的水至少是自來水，末端裝自來水過濾器，反沖水量約正常過濾通量的3~5倍，壓力不要超過2.5公斤，否則會對膜絲造成損壞，可以直接由自來水管路接入，不用裝加壓泵，但務必要裝壓力表和流量計。

2、MBR工藝主要設備選型及常見問題：

膜生物反應器(MBR)工藝是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。它利用膜分離設備截留生化反應池中的活性污泥和大分子有機物，節(jié)省了二沉池。MBR工藝通過膜的分離技術大大強化了生物反應器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)也可以分別控制。

比較常見的MBR系統(tǒng)，根據膜組件和生物反應器的組合方式，可分為一體式和分置式兩種基本類型。一體式是膜組件置于生物反應池內，進水進入膜生物反應池，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在負壓作用下由膜過濾出水。分置式的膜池和生物反應池分開設置生物反應池中的混合液流入膜池后，在抽吸泵的抽吸作用下混合液中的液體透過膜，成為系統(tǒng)處理水。圖1和圖2為一體式和分置式(浸沒膜)MBR工藝流程簡圖。

由于一體式MBR一般適于規(guī)模較小的污水處理項目，而市政污水處理規(guī)模比較大，分置式MBR的實際應用項目比較多。所以，下述內容主要針對分置式MBR工藝進行設備選型問題分析和探討。

2.1粗、中格柵除污機：

由于粗、中格柵的進水渠道比較深，多采用鏈式或鋼絲繩式格柵除污機。

2.1.1鏈式格柵除污機：

用于粗、中格柵的鏈式格柵除污機主要有前耙式、背耙式、高鏈式等。前耙式和背耙式這兩種格柵運行的主要問題是：①水下有轉動部件，在轉動軸上容易纏繞纖維，尤其是前耙式結構水下旋轉部件更易被纏住;②鏈條運轉一段時間后鏈節(jié)伸長，如不及時張緊，鏈與鏈輪會脫開，發(fā)生掉鏈，在水流速度較高時也易發(fā)生掉鏈故障;③由于水下有轉動部件，當進水渠道較深時設備維修難度大。

高鏈式格柵除污機的底部從動鏈輪雖然安裝在液位以上，但當進水液位波動較大時也會被淹沒。當進水渠液位較深時，耙臂懸出長度大;渠道較寬時，機耙的整體剛性差，運行容易出現(xiàn)問題，不宜采用。

2.1.2鋼絲繩式格柵除污機：

傳統(tǒng)二索和三索鋼絲繩式格柵除污機的運行問題主要有以下幾點：①重力靠耙結構清污效果不佳;強制靠耙結構易發(fā)生卡耙故障;② 二索鋼絲繩是用翻耙導軌控制機耙強制翻耙，容易出現(xiàn)翻耙死點;③盡管配有防亂扣裝置，但鋼絲繩卷筒仍容易出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象;④由于鋼絲繩是柔性的，如果有污物卡住，鋼絲繩易偏載，造成機耙歪斜卡死。

根據污水處理廠的運行經驗，抓爪式格柵除污機現(xiàn)在成為最常選用的粗格柵之一，結構型式見圖3。這種格柵的特點是運行可靠，清污能力強，一個抓爪可負責幾條渠道的清污;水下無轉動部件，設備維修方便，尤其適用于進水渠道較深的情況。但是，當進水條件為雨污合流制時，這種格柵有一定弱點：①因為抓爪清污是按渠道順序進行的，暴雨時，柵渣量突增，會發(fā)生抓爪清污不及時、格柵被堵塞的狀況;②如果實際運行液位高于最初設計的最高液位，抓爪下降時可能會因為水流沖擊而無法就位。(如有此類情況，應加設導軌);③當需要除臭時，加罩的空間和除臭的風量比較大。

由于這種格柵的刪隙一般不能小于25mm，所以不能用于中格柵?，F(xiàn)在常用尼龍耙齒回轉格柵作為中格柵，但其漏渣率高，給后續(xù)工藝造成很大負擔，所以，目前在中格柵除污機機型的選擇上還留有空白，需要有更合適的機型來填補。

2.2細格柵：

2.2.1孔板式格柵除污機：

孔板式格柵除污機是近5年內由國外引進的種新機型，由于其具有截污效率高，過水能力強，且設備為全封閉結構，安全、衛(wèi)生等優(yōu)點，成為已建污水處理廠設備更新改造或再生水廠的細格柵最佳選擇之一?？装迨礁駯诺慕Y構型式見圖4。

孔板式格柵除污機是由一個電機驅動的連續(xù)旋轉的孔板放置于一個固定框架中組成。待過濾的污水從細格柵中部開口進入，從內向外通過兩側的孔板進行雜質過濾后流出。隨著過濾孔板的不斷旋轉，淤積在孔板內側的雜質被孔板上的提升板提升到頂部柵渣排放區(qū)，并被格柵除污機頂部的沖洗水沖洗至污物收集槽中，后導出。

這種格柵的過濾孔板有兩種材質，一種為不銹鋼孔板，金屬孔板的格柵由于打孔時，在孔的邊緣會有一些細小的毛刺，容易掛住纖維，造成濾孔堵塞;另外，由于金屬板比較薄(1~2mm)，過孔的纖維容易形成回穿搭橋，造成過濾孔板的堵塞板結。所以，金屬孔板格柵沖洗水壓力一般不小于70bar(1bar=0.1Mpa)。另一種過濾孔板是由工程塑料制成(最小孔徑一般為3mm)，其濾板厚度在9mm左右，纖維在穿過濾孔時不易形成回穿搭橋，這種孔板式細格柵的沖洗水壓力約2bar，不用配高壓沖洗裝置?？装迨礁駯懦蹤C需要配備高水力負荷的柵渣壓榨機。

由于孔板式格柵除污機為全封閉結構，只需將進出水渠道加蓋玻璃鋼蓋板即可進行封閉除臭處理。另外，為了便于觀察濾板的污堵情況，設備兩側封板應設置可清洗的觀察視窗。

2.2.2轉鼓式格柵除污機：

轉鼓式格柵除污機傾斜安裝在污水渠道內，傾角為30~35°。污水流入格柵圓形濾鼓，濾后水從濾鼓周圍流出。當濾鼓截留的濾渣積累到一定量，形成阻力壓差時，濾鼓在入口端預先設定的液位下開始轉動，在轉鼓外側上部沿濾鼓全長設有清洗噴嘴，轉鼓旋轉過程中清洗裝置將鼓內截留的濾渣沖入中央的螺旋輸送器，濾渣在輸送的過程中進入壓榨腔，濾渣被壓榨脫水后排出，固體含量達到35～40°。結構型式參見圖5。

這種格柵的主要問題是：受設備轉鼓直徑和傾角限制，過流面積有限，與孔板式格柵相比，在同樣過水能力條件下占地面積較大。

2.3曝氣沉砂池設備：

曝氣沉砂池對油脂有一定的去除效果，所以常用于MBR工藝系統(tǒng)的預處理段，并配備行車式吸砂機排除池內的沉積物。如果需要對曝氣沉砂池進行加蓋除臭處理的，應采用不帶側向導輪的鋼輪驅動方式的行車式除砂機。

2.4膜格柵：

膜格柵是MBR工藝系統(tǒng)中預處理段對膜元件保護的最后一道屏障，是最重要的設備之一，如果設備選擇不當，膜格柵會成為整個工藝系統(tǒng)運行的瓶頸。常用的膜格柵主要為轉鼓式(傾斜或水平轉鼓)，也有用網板式格柵除污機。

2.4.1 傾斜轉鼓式膜格柵：

傾斜轉鼓式膜格柵的結構型式及工作原理同上述轉鼓式細格柵(見圖5)。但與轉鼓式細格柵相比，濾鼓是由不銹鋼絲網制成，過濾精度有0.5mm、0.75mm、1mm三種。鼓筐直徑780~2600mm。轉鼓式膜格柵除了中壓沖洗水系統(tǒng)外，還配有一套高壓沖洗水系統(tǒng)，高壓沖洗水的沖洗壓力在120~150bar。

這種膜格柵運行的主要問題是：①進水SS對膜格柵的過濾能力影響較大;②高壓沖洗裝置使污水霧化，車間環(huán)境較差。

如果在轉鼓式膜格柵前面設置過濾精度為4~6mm 孔式細格柵，則會大大降低水中的SS，從而降低膜格柵的過濾負荷壓力，解決MBR膜系統(tǒng)的瓶頸問題。另外，轉鼓膜格柵的柵后面要設有一定高度的擋墻，保證柵后有一定液位高度，較小的液位差可以減小轉鼓啟動扭矩，防止設備損壞。

2.4.2水平轉鼓式膜格柵：

水平轉鼓式膜格柵的安裝角度約為6°，其結構型式參見圖6。

這種膜格柵的過濾孔徑有0.6mm、1.0mm、1.5mm、2mm、2.5mm 五種規(guī)格。其工作原理是：污水由進水管流入轉鼓，并被分布在濾鼓表面，液體通過濾鼓表面的網孔流進箱體下方的水槽內，鼓內被分離的柵渣，隨著濾鼓的旋轉被鼓內與轉鼓為一體的螺旋葉片推送至鼓端的排渣口排出。濾鼓外側上方沿濾鼓軸線長度上設有沖洗水噴頭及尼龍刷，沖洗水壓力約為4~6bar。由于這種膜格柵在國內尚無已投入運行的工程業(yè)績，運行問題還不詳，但與上述傾斜轉鼓式膜格柵相比，由于可以采用管道進出水方式，設備為全封閉結構，車間環(huán)境好，價格較便宜，主要缺點是：①已運行的最大機型的過水能力比較小，對于大型處理廠，設備配置數(shù)量較多，占地面積較大;不過2011年新開發(fā)了大型機，比原最大機型過水能力增大了約50%;孔徑2mm，SS 為200mg/L時的最大過濾能力為435L/s;②需要單獨配備高水力負荷的壓榨機。

2.4.3網板式膜格柵：

網板式膜格柵的結構型式與前述孔板式細格柵相同(見圖3)。與細格柵相比，濾板一般是由不銹鋼絲網制成(也有用孔板的)，過濾精度一般不大于1mm。這種格柵的過水能力與格柵的淹沒深度有關，渠道比傾斜轉鼓膜格柵深，占地面積小。網板式膜格柵除了中壓沖洗水系統(tǒng)外，還須配備一套高壓沖洗水系統(tǒng)，高壓沖洗水的沖洗壓力在100bar以上。由于這種格柵在國內用于 MBR工藝膜格柵的業(yè)績較少，運行問題尚不明確。

2.5 曝氣器：

MBR生物池與污水處理廠生物處理段的曝氣池類似，但運行的污泥濃度是其2~4倍(8000~12000mg/L)，曝氣量很大，氣水比約為(8~10)∶1。因生物池內污泥濃度高，陶瓷曝氣盤易堵塞，相比之下膜片式微孔曝氣器適用性更強一些。由于MBR生物池曝氣盤的布置密度很大，不利于曝氣盤的維修更換，所以從設備維修角度來看，板式膜片式微孔曝氣器更適用于MBR工藝。

2.6曝氣鼓風機及氣擦洗鼓風機：

目前經常使用的鼓風機有很多種型式，單級離心式鼓風機、多級離心式鼓風機、磁懸浮鼓風機、空氣懸浮鼓風機等。由于單級離心式鼓風機的效率高，風量調節(jié)范圍寬，而曝氣能耗要占整個處理系統(tǒng)能耗的50%以上，所以在大中型處理廠中經常采用;磁懸浮鼓風機和空氣懸浮鼓風機設備風量調節(jié)比較寬、維修量低、噪音低，常用于中小型規(guī)模的處理廠。多級離心鼓風機效率較低，風量調節(jié)范圍窄，但因價格較便宜，所以常用作風量要求相對比較固定的膜元件氣擦洗鼓風機。不論何種類型的鼓風機，都有其適應性、優(yōu)勢和不足，這些要區(qū)別分析。表1為幾種不同結構型式鼓風機的比較，表中內容會因設備生產廠家不同而有所差別，僅供參考。

2.7膜元件：

MBR工藝用膜有很多種，一般為微濾膜(MF)和超濾膜(UF)。聚偏二氟乙烯(PVDF)由于其優(yōu)良的物理和化學性能(強度和耐腐蝕性)，在國內外應用均為最廣泛。

MBR工藝中使用最多的膜組件是中空纖維膜和板式膜，由于中空纖維膜具有裝填密度高、價格較低等優(yōu)點，在市政污水中的應用業(yè)績更多一些。

MBR工藝系統(tǒng)的抗沖擊能力較差，而市政污水的來水量、來水水質存在著很大的不確定因素，故在膜組件的配置上一定要留有足夠的裕量，這體現(xiàn)在膜通量的選擇上不能過高，還要考慮溫度對膜通量的影響。

另外，如果膜通量高，清洗頻率也會相應增加，膜元件的壽命會受影響。由于膜通量與進水的水質、膜元件的加工工藝、膜元件的物理性能(膜絲強度)及化學性能(耐藥性)等有直接關系，建議市政污水用的平均名義膜通量使用范圍13~20L/(mundefinedsup2;˙h)，水量變化大的建議選擇低限。

2.8氣動閥門和菱形空氣調節(jié)閥：

氣動閥門的氣動執(zhí)行器分齒輪齒條式氣動執(zhí)行器和撥叉式氣動執(zhí)行器。撥叉式氣動執(zhí)行器是采用單氣缸雙活塞-撥叉式變扭矩傳動結構，輸出力矩能隨角度的改變而改變，在閥門開啟或關閉位置，力矩值最大，與閥門的規(guī)律相符，沒有力矩浪費，因而所需缸徑可以更小。撥叉式氣動執(zhí)行器開關次數(shù)可達100萬次，扭矩曲線參見圖7。菱形空氣調節(jié)閥采用 “V”閥座，閥板為倒 “V”型結構，流量與閥門開度變化曲線近似于直線，可以對生物反應池空氣進行線性調節(jié)，保證曝氣系統(tǒng)穩(wěn)定供氣。與電動空氣調節(jié)蝶閥相比價格略貴，但曝氣更精確，且節(jié)省能耗。圖8是菱形空氣調節(jié)閥的性能曲線(DN400)。

2.9污泥濃縮脫水設備：

由于MBR工藝系統(tǒng)的泥齡較長，污泥不易脫水，宜選用離心式污泥濃縮脫水機。表2為離心式污泥濃縮脫水機與帶式污泥濃縮脫水機的比較。

3、結論：

MBR工藝設計關系到整個MBR工藝的運營，配套設備的選型關系到MBR工藝系統(tǒng)運行管理的難易，以及運行費用的高低，兩者都必須重視。MBR工藝的設計要結合廢水性質及水質處理要求來進行，配套設備的選型一定要結合工藝特點、進水水質條件、設備操作運行的環(huán)境條件、占地面積以及資金情況來進行。