MBR平板膜PKMBR簾式膜：應該如何選擇？
更新時(shí)間：2022-04-02 點(diǎn)擊次數：2734
MBR是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統活性污泥法相結合的新型高效污水處理工藝，它用具有*結構的MBR膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過(guò)好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過(guò)濾膜過(guò)濾后抽出。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)截留住，省掉二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣?，水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制，難降解的物質(zhì)在反應器中不斷反應、降解。由于MBR膜的存在大大提高了系統固液分離的能力，從而使系統出水水質(zhì)和容積負荷都得到大幅度提高，經(jīng)膜處理后的水，水質(zhì)標準高(超過(guò)國家YI級A標準)，經(jīng)過(guò)消毒，最后形成水質(zhì)和生物安全性高的優(yōu)質(zhì)再生水，可直接作為新生水源。
由于膜的過(guò)濾作用，微生物被*截留在MBR膜生物反應器中，實(shí)現了水力停留時(shí)間與活性污泥泥齡的*分離，消除了傳統活性污泥法中污泥膨脹問(wèn)題。膜生物反應器具有對污染物去除效率高、硝化能力強，可同時(shí)進(jìn)行硝化、反硝化、脫氮效果好、出水水質(zhì)穩定、剩余污泥產(chǎn)量低、設備緊湊、占地面積少(只有傳統工藝的1/3-1/2)、增量擴容方便、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
目前應用的MBR膜有中空纖維膜、有機平板膜、陶瓷膜、軟片膜等，其中市場(chǎng)主流是中空纖維膜和有機平板膜。這兩類(lèi)膜各有優(yōu)缺點(diǎn)，客戶(hù)如何就具體工程而選擇合適的膜呢？請看下文對比篇。
在我國西南地區某污水處理廠(chǎng)進(jìn)行，中試運行過(guò)程中，污水處理廠(chǎng)A2/O曝氣池泥水混合物經(jīng)細格網(wǎng)過(guò)濾后，分別進(jìn)入有機平板膜分離系統和中空纖維膜分離系統，在產(chǎn)水泵負壓作用下，水從膜外側透過(guò)濾膜，污泥被隔離在膜外側，實(shí)現泥水分離?；旌衔镆揽恐亓亓髦炼脸?，在膜組件底部曝氣進(jìn)行膜擦洗。中試工藝流程見(jiàn)圖。
為了控制膜污染，膜分離單元在持續曝氣的同時(shí)，通過(guò)定期暫停出水來(lái)減輕膜表面污泥的沉積。MBR工程中間歇出水的典型設置為每過(guò)濾8-15min，停止1-2min。這里將產(chǎn)水泵的抽吸時(shí)間與停吸時(shí)間的比值稱(chēng)為抽停比。
由圖2和圖3可見(jiàn)，兩膜的跨膜壓差(TMP)上升速率均隨抽停比的增加而增大，平板膜TMP變化更為明顯。雖然在抽停比為5∶1時(shí)兩膜TMP上升速率最小，但統籌考慮TMP上升速率和產(chǎn)水量，可認為試驗條件下兩膜的理論最佳抽停比均為9∶1。 MBR膜分離系統內曝氣的主要作用是產(chǎn)生液流紊動(dòng)和瞬時(shí)剪切力，從而增強膜的滲透性。一般情況下，由于平板膜的堆積密度較小，即單位膜面積所對應的膜組件投影面積較大，需要在相對較大的面積上布氣，因此其曝氣強度(單位膜面積的曝氣量)高于中空纖維膜。 如圖4所示，平板膜TMP上升速率隨曝氣強度的增加而減小，而廠(chǎng)商推薦最DI曝氣強度為1.14 m3/(m2 .h)，為保證裝置長(cháng)期運行，將平板膜的曝氣強度設定為1.20m3/(m2 .h)。
中空纖維膜TMP幾乎不受曝氣強度變化的影響[曝氣強度為0.60-0.99m3/(m2 .h)，為節約能耗，將中空纖維膜的曝氣強度設定為0.60m3/(m2 .h)。 研究表明，高強度曝氣對污泥絮體的剪切作用可促進(jìn)菌膠團解體及胞外聚合物(EPS)釋放，導致污泥絮體粒徑下降、溶解性微生物產(chǎn)物(SMP)濃度和混合液粘度增加，從而加劇膜污染。根據UV254測定結果，平板膜內的泥水混合物、混合物上清液及出水的UV254均高于中空膜。UV254與蛋白質(zhì)的相對含量關(guān)系較為密切，而蛋白質(zhì)是SMP的主要成分之一，說(shuō)明平板膜內高強度曝氣引發(fā)SMP升高是平板膜TMP上升速率較大的原因之一。 根據膜通量與TMP的關(guān)系研究?jì)煞N膜的適宜運行通量。兩膜TMP隨通量變化規律相同，在通量為25 L/(㎡.h)時(shí)TMP逐漸上升，通量下降至20L/(㎡.h)后TMP保持穩定，在通量為30L/(㎡.h)時(shí)TMP迅速上升。由以上規律可見(jiàn)，兩膜的臨界通量均在20-25L/(㎡.h);
通量與TMP的比值)可以更直觀(guān)地反映膜通量與過(guò)濾阻力的關(guān)系。由圖可見(jiàn)，兩膜的透水率較為接近，隨著(zhù)設計通量的增加，平板膜和中空纖維膜的透水率分別呈下降和上升趨勢，說(shuō)明平板膜更適于在相對較低的通量下運行，而中空纖維膜更適于在相對較高的通量下運行。
污泥濃度變化對兩膜TMP的影響差異較大。對于平板膜而言，污泥濃度由12000mg/L增加至15000mg/L時(shí)TMP下降，由15000mg/L下降至8000mg/L時(shí)TMP上升；中空纖維膜的變化規律與此相反，當污泥濃度由11000mg/L增加15000mg/L時(shí)TMP上升，由15000mg/L下降至10000mg/L時(shí)TMP下降?？梢?jiàn)在8000-15000mg/L的污泥濃度范圍內，平板膜宜以較高的污泥濃度運行、中空纖維膜宜以較低的污泥濃度運行。此類(lèi)現象在其他研究中也有發(fā)現，推測是由于平板膜上形成的二次動(dòng)態(tài)膜在高污泥濃度下具有更好的性狀，對膜污染的緩解作用更為明顯。
在同類(lèi)土建結構的污水處理廠(chǎng)中，規模較小的項目單位投資額較高。由于項目建設及運行條件各異，且平板膜應用項目較少，因此無(wú)法通過(guò)現有項目直接比較兩類(lèi)膜的經(jīng)濟指標。為研究相同條件下兩類(lèi)膜組件在經(jīng)濟指標方面的差異。 以處理規模為1萬(wàn)m3/d的市政污水A2/O-MBR項目為例，根據中試結果和污水處理工程的一般情況選擇設計運行參數，計算得到項目的技術(shù)經(jīng)濟指標。A2/O-有機平板膜的項目總投資比A2/O-中空膜高7.7%。 平板膜的堆積密度較小，因此根據膜組件安裝尺寸計算得到有機平板膜的膜池容積為中空纖維膜的2-2.5倍，平板膜分離系統的的設計污泥濃度高50%，故平板膜的生物池容積是中空纖維膜的3/2。平板膜采購費用高于中空纖維膜，此處按照單位膜面積采購費用高25%-35%計算。 平板膜分離系統的運行成本和總成本分別比中空纖維膜分離系統高14.3%和12.7%。分析其原因： 能耗：由于平板膜組件的曝氣強度較大、鼓風(fēng)機電耗較高，故平板膜組件的電耗高于中空纖維膜組件； 藥劑：由于平板膜的化學(xué)清洗頻率遠低于中空纖維膜，故平板膜組件的藥耗低于中空纖維膜組件。 由以上分析可見(jiàn)，平板膜項目比中空纖維膜的項目占地面積略大些，前者的投資和運行費用略高于后者。由于平板膜對污水水質(zhì)適應性較強、設備運行管理相對簡(jiǎn)單，因此更適用于難降解工業(yè)廢水和中小規模生活污水處理項目，中空纖維膜投資運行費用相對較低，設備運行管理要求較高，因此更適用于大中型市政污水處理項目。 摘自北京市市政研究總院有限公司，關(guān)春雨、杭世珺等人《平板膜和中空纖維膜在MBR工藝中的運行特性對比研究》
過(guò)對平板膜和中空纖維膜的運行特性進(jìn)行了研究，結合實(shí)際工程經(jīng)驗我們從膜的裝填密度、抗污染性、清洗售后、運行壽命及運行費用等進(jìn)行比較：
鑒于這兩種膜在前期投入、中期運營(yíng)及后期售后等綜合評估，我們建議：每天水量小于1000噸的項目使用平板膜，大于1000噸每天的項目使用中空膜，綜合成本最佳。（北美的工程商建議使用中空膜的規模為3785噸/天）
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