淺談MBR膜的實際應用

梁萍

在污水處理，水資源再利用領(lǐng)域，MBR又稱膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。本文主要以設(shè)計、安裝的角度出發(fā)，對MBR膜使用環(huán)境、安裝調(diào)試、清洗方面做一下簡單的介紹。

MBR膜調(diào)試清洗

一、膜生物反應器（MBR）特點

膜生物反應器（Membrane Bioreactor ，MBR）是把膜技術(shù)與污水處理中的生化反應結(jié)合起來的一門新興技術(shù)，也稱作膜分離活性污泥法。是一種由膜過濾取代傳統(tǒng)生化處理技術(shù)中二次沉淀池的水處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的污水處理生物處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點：

1、高效地進行固液分離，其分離效果遠好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水水質(zhì)良好，出水懸浮物和濁度接近于零，可直接回用，實現(xiàn)了污水資源化。

2、膜的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反應器內(nèi)，實現(xiàn)反應器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，運行控制靈活穩(wěn)定。

3、由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一，并取代了三級處理的全部工藝設(shè)施，因此可大幅減少占地面積，節(jié)省土建投資。

4、利于硝化細菌的截留和繁殖，系統(tǒng)硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5、由于泥齡可以非常長，從而大大提高難降解有機物的降解效率。

6、反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，剩余污泥產(chǎn)量極低，由于泥齡可無限長，理論上可實現(xiàn)零污泥排放。

7、系統(tǒng)實現(xiàn)PLC控制，操作管理方便。

膜生物反應器由膜的使用狀況不同分為內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式是將膜直接浸漬于生化反應池中，直接從膜元件中抽出凈水，而外置式則是用泵將生物反應池的水通過膜組件進行錯流過濾循環(huán)，得到潔凈的透過水。

二、MBR膜使用環(huán)境

（一）原水條件

在膜生物反應器使用過程中，原水中的有機物、污染物的清除是通過微生物分解，膜組件主要起到分離生化原水和污泥的作用。

在處理水質(zhì)比較復雜、污染物濃度高或活性菌難以降解的廢水時需要對進水進行有效的生物降解，如水解酸化、厭氧等前處理，確保膜組件在使用過程中只起到泥水分離作用。通常事先需要進行小型運轉(zhuǎn)試驗進行確認。

（二）預處理

預處理的目的是除去可能給膜帶來損傷的大的固態(tài)物，尤其是生活排水當中包含的大量細小纖維屑，毛發(fā)等微小纖維狀物質(zhì)和油脂類物質(zhì)，通常在供給原水處設(shè)置一開孔小于1mm以下（建議0.5mm）回轉(zhuǎn)式機械格柵。

MBR污水處理工程進水應設(shè)置格柵，進入膜池前應設(shè)置超細格柵，城鎮(zhèn)污水預處理還應設(shè)沉砂池。

進水中含有毛發(fā)、織物纖維較多時，應設(shè)置毛發(fā)收集器或超細格柵。

進水中動植物油含量大于50mg/L，礦物油大于3mg/L時，應設(shè)置除油裝置。

進水的BOD5/COD小于0.3時，宜采用水解酸化等預處理措施。

進水進入膜反應池之前，須去除尖銳顆粒等硬物。

進水的BOD5含量大于1500mg/L時，MBR系統(tǒng)宜設(shè)置厭氧池或缺氧池。

三、MBR膜組件調(diào)試以及產(chǎn)水

（一）MBR膜組件的調(diào)試

1、試清水：首先進行對膜組件進行氣密性實驗，氣密性實驗是檢查膜組件是否在安裝或是制作過程中存在泄露，用清水將膜池中加滿水，然后按照膜絲完整性測試進行。若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在有泄壓的地方，對其進行修補。

然后進行各個單機設(shè)備調(diào)試，電氣控制系統(tǒng)進入手動操作模式，分別按下鼓風機、污水泵、產(chǎn)水泵、反洗泵等設(shè)備的控制開關(guān)，檢查單機設(shè)備運行是否穩(wěn)定，是否有不規(guī)則的雜音，是否達到設(shè)計的性能參數(shù)以及管道系統(tǒng)是否暢通，在調(diào)試單機設(shè)備時應同時調(diào)節(jié)其控制閥門，將各個單機設(shè)備的流量調(diào)節(jié)至設(shè)計值。在調(diào)節(jié)單機設(shè)備時尤其應該注意鼓風機的流量，在調(diào)節(jié)風機總流量的同時應該注意觀察各個膜組件的分配情況，保證各個膜組件的均勻性。

當確認所有單機設(shè)備都具備正常開啟條件后進行膜組件初始產(chǎn)水流量的測試。清水測試前對膜組件進行空曝氣，空曝氣是將膜表面的一些物質(zhì)沖干凈。曝氣一段時間后開始清水的正常運行，對產(chǎn)水流量及相應壓力進行記錄。

2、試污水：污水在接觸膜之前應該先進行污水處理的調(diào)試，當確認污泥具有良好的狀態(tài)后方可進膜池，在污泥不具有良好狀態(tài)前可采用類似SBR（SBR是序列間歇式活性污泥法，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)）的操作，采用虹吸等方式將上清液抽出。

當污泥具有良好抱團狀態(tài)后可接觸膜絲，此時污泥濃度可能比較低，當污泥濃度低于一定值時使生物處理時間加長，有機物去除時間相應變長，未反應的有機物吸附在膜表面造成污染。在污泥濃度過低時可通過減少膜產(chǎn)水量的方法產(chǎn)水，并對污泥進行累計。

（二）MBR膜產(chǎn)水

1、產(chǎn)水量設(shè)定：膜片在正常運轉(zhuǎn)時，建議使用恒流操作方式。

過濾通量的設(shè)計根據(jù)不同水質(zhì)，可設(shè)計在10-20L/㎡·h范圍內(nèi)。一般在對污水進行處理時，設(shè)計標準為10-12L/㎡·h。通量設(shè)計為平均值，實際運行時，由于是間歇式出水方式，故瞬間的膜出水量會比這個值大。

當處理的原水水質(zhì)很差，如高濃度工業(yè)廢水或是原水中難分解物質(zhì)很多時，過濾通量的設(shè)計應相對降低，防止膜污堵的發(fā)生。

2、間歇出水的設(shè)定。膜片的產(chǎn)水方式一般采用間歇式。即膜片在負壓下每工作近8分鐘時，停止抽吸，讓膜片產(chǎn)水停止2分鐘，依次類推。但此時曝氣系統(tǒng)依舊運行?？諝饬饕琅f在流動。這樣在MBR運轉(zhuǎn)過程中，積聚在膜表面的污泥物更易在氣流的沖刷下脫落，以此達到清洗的目的減少膜片的污堵，延長膜片的使用壽命。

3、產(chǎn)水泵的設(shè)定：

（1）設(shè)定膜組器的運行頻率，即泵間歇運行的開、停時間（如：出水8分鐘，停止2分鐘），由此計算出膜組器每天實際運行小時數(shù)；（2）流量：膜系統(tǒng)設(shè)計流量÷每天實際運行小時數(shù)×安全系數(shù)（取值1.2～1.5）；（3）吸程：應包括最大工作膜壓+管路損失+高位差（膜區(qū)水面到水泵軸線或管道最高點距離）+水泵系統(tǒng)損失（2 m～3 m）。

每臺產(chǎn)水泵可對應1～10個膜組器。4臺產(chǎn)水泵（含）以下宜備用1臺泵，4臺以上時宜備用2臺泵。

（三）MBR膜反洗

一般情況下，系統(tǒng)是否需要反洗，應根據(jù)原水水質(zhì)及現(xiàn)場實際情況，經(jīng)小試決定。當原水水質(zhì)較差時，尤其在高濃度化工廢水等水質(zhì)條件下，建議每天對系統(tǒng)進行反洗。系統(tǒng)進行反洗時，反洗水量為產(chǎn)水量的1.5-2倍，反洗壓力小于0.1MPa，反洗時間一般為1分鐘。具體情況可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調(diào)節(jié)。具體步驟為：（1）停止產(chǎn)水泵，從而停止過濾；（2）關(guān)閉處理水管，并放置兩分鐘；（3）繼續(xù)曝氣；（4）開啟排氣閥，在管中進行排氣；（5）開啟反洗泵，從產(chǎn)水口處注入產(chǎn)水或是自來水。邊空曝邊反沖洗1分鐘；（6）關(guān)閉反洗泵；（7）以上操作結(jié)束后，打開產(chǎn)水管，開啟產(chǎn)水泵，開始MBR的正常運轉(zhuǎn)。

（四）MBR系統(tǒng)設(shè)計時應注意事項

（1）由于任何故障而導致鼓風機停止時，請停止出水。這是因為在喪失清洗效果的情況下進行過濾出水，在膜的表面極易堆積污泥的凝聚體和微粒子。（2）在系統(tǒng)運行時能自動檢查鼓風機故障，并在系統(tǒng)中安裝自動停止出水功能的系統(tǒng)，尤其在鼓風機的皮帶脫落時，需要采取對策。（3）在產(chǎn)水泵停止轉(zhuǎn)動時，由于虹吸作用和重力過濾等原理，有時仍會進行過濾。為了在產(chǎn)水泵停止時能完全停止過濾出水，建議在產(chǎn)水管設(shè)置止回閥。（4）使用藥液清洗膜組件，需要事先從注入管排出空氣，因此要設(shè)置排氣閥。（5）安裝地點在寒冷的地區(qū)應考慮管道的保溫，在停止使用時應將管道排空。（6）連接管道不應選用鐵制品，因為清洗的時候會將管道中的污物沖到膜絲內(nèi)，造成膜絲污染。四、MBR膜的清洗

（一）加藥反洗

清洗方法：（1）停止產(chǎn)水泵；（2）關(guān)閉出水管，并放置兩分鐘；（3）停止曝氣；（4）開啟排氣閥，在管中進行排氣；（5）打開藥液注入管，開啟藥液泵，從產(chǎn)水口注入藥液，在30分鐘內(nèi)把藥液注入到膜組件及相對應的管道內(nèi)，并靜置浸泡90分鐘；（6）打開曝氣系統(tǒng)，空曝30分鐘。此時不過濾；（7）以上操作結(jié)束后，打開產(chǎn)水管，開啟產(chǎn)水泵，開始MBR的正常運轉(zhuǎn)。（8）藥液用0.1-0.2%的鹽酸或500ppm-1000ppm的次氯酸鈉溶液和0.05-0.1%氫氧化鈉溶液。

（二）離線清洗

1、清洗方法

（1）從組件上卸下集水管、曝氣裝置等，在將膜組件從反應器中取出。（2）用水槍沖洗膜組件，將膜纖維中夾帶的污泥沖掉。（3）將膜組件放到浸泡池中浸泡2-4小時。靜置過程中間歇性曝氣，每隔一個小時曝氣約十分鐘；藥液的溫度以30度為宜。（4）浸漬結(jié)束后，從浸漬清洗槽中取出膜組件，用清水洗凈攜帶的藥液。（5）清洗一般采用多種藥劑，當一種藥劑清洗結(jié)束后將組件取出，用清水沖掉殘余藥液，將浸泡池中藥液更換，重復步驟3。（6）將浸泡池中的水放出，并注入清水，持續(xù)空曝氣一個小時。（7）將膜組件返回到反應器中，接上曝氣管、集水管，開始過濾。

2、清洗藥液

當選擇清洗對象時應參照如下表格：

藥液應能將膜組件全部浸沒。對特定污染物清洗時需要考察出相應的清洗劑。

五、總結(jié)

隨著污水處理工藝的不斷發(fā)展，MBR膜的使用也在不斷的變化中，作者也將在今后的設(shè)計、應用中繼續(xù)總結(jié)經(jīng)驗，使MBR的使用趨于完美。