污水處理廠MBR膜組升級(jí)改造技術(shù)應(yīng)用分析

關(guān)鍵詞：污水處理廠；高性能；膜生物反應(yīng)器（MBR）膜組

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500(2025)06-0263-03

DOI:10.3969/j.issn.1008-9500.2025.06.077

Application Analysis of MBR Membrane Upgrade and Renovation Technology in Sewage Treatment Plants

LIU Guoliang (Hunan Chengyuan International Trade Co.，Ltd.， Changsha 41oooo， China)

Abstract:Takingasewagetreatmentplantasacasestudy，thispaperexplores theupgradingandtransformationtechnology of Membrane Bio-Reactor(MBR) membrane modules.Through the performance evaluation and technical schemedesign of the current MBR membrane modules，the selection，instalation，andoperationmanagementoptimization measuresof high-performance MBR membrane modules are analyzed.The results showed thattheupgraded high-performance MBR membrane group hadsignificant improvements inwaterqualitystability，treatmentcapacity，andenergyeficiency，and reducedmembrane foulingand cleaning cycles，providingareferencepath for therenewalandrenovationof membrane group equipment in the field of sewage treatment.

Keywords: sewage treatment plant; high performance; Membrane Bio-Reactor(MBR) membrane module

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的加快，污水處理需求不斷增加。膜生物反應(yīng)器（MembraneBio-Reactor，MBR）具有出水水質(zhì)高、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為污水處理的主流工藝。然而，在長(zhǎng)期運(yùn)行中傳統(tǒng)MBR膜組常面臨膜污染加劇、清洗頻率增高、膜通量下降等問(wèn)題，進(jìn)而影響污水處理的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。因此，需要優(yōu)化膜材料、設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行管理及改進(jìn)安裝等，顯著提升膜組的抗污染能力和產(chǎn)水能力。

1項(xiàng)目概況

1.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介湖南省長(zhǎng)沙市某污水處理廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為 8.0×

10⁴m³/d ，MBR膜池?cái)?shù)量為2座，鏡像布置，單座規(guī)模為 4.0×10⁴m³/d ，共有16個(gè)MBR 膜組廊道。同時(shí)，該污水處理廠采用“厭氧-缺氧-好氧（Anaerobic-Anoxic-Oxic， A²O ） +MBR+ 次氯酸鈉消毒”污水處理工藝，污水處理出水水質(zhì)執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）IV類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，主要處理的進(jìn)水以生活污水為主。

1.2MBR膜組參數(shù)及運(yùn)行情況現(xiàn)狀

目前，單個(gè)廊道MBR膜組污水處理規(guī)模為 5000m³/d 單個(gè)廊道有6個(gè)膜組，單個(gè)膜組污水處理量為 834m³/d 單廊道膜總面積為 14 400m² ，膜組的平均膜通量為 14.5LI （ m²?h? ），膜絲采用國(guó)產(chǎn)聚偏二氟乙烯（PolyvinylideneDifluoride，PVDF）材料，膜絲內(nèi)徑為 0.95mm 、外徑為 2.0mm ，平均膜孔徑為 0.1μm ，吹掃汽水比 5:1 ，混合液懸浮固體濃度（MixedLiquidSuspended Solids，MLSS）小于 10g/L ，單廊道吹掃風(fēng)量為 17.5Nm³/min 等。

通過(guò)多年的連續(xù)運(yùn)行，部分廊道膜組出現(xiàn)了膜通量下降、膜孔徑堵塞污染、清洗周期短、運(yùn)行成本上升、污水處理量低于設(shè)計(jì)要求等問(wèn)題，加上進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)和雨季處理量增加等狀況，給生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)工作帶來(lái)了一定的難度和風(fēng)險(xiǎn)。因此，急需升級(jí)改造，確保污水處理廠正常運(yùn)營(yíng)及達(dá)標(biāo)排放。

2MBR膜組升級(jí)改造技術(shù)應(yīng)用

2.1現(xiàn)狀評(píng)估與需求分析

現(xiàn)狀評(píng)估的目的是了解當(dāng)前MBR膜組的實(shí)際運(yùn)行工況、存在的問(wèn)題以及優(yōu)化的需求。通過(guò)詳細(xì)監(jiān)測(cè)與分析原有運(yùn)行中的膜組的使用年限、膜污染程度、進(jìn)水水質(zhì)、出水標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)部分膜組出現(xiàn)了不同程度的污染和性能衰減，特別是膜通量的降低和膜孔徑堵塞現(xiàn)象較為嚴(yán)重，現(xiàn)狀的膜組產(chǎn)水能力下降，已不能滿足設(shè)計(jì)及污水處理的需求。同時(shí)，進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)和雨季水量增加是升級(jí)改造需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題[1]。

污水處理廠明確要求在原廠原位逐個(gè)廊道進(jìn)行升級(jí)改造，首先升級(jí)改造B3廊道，改造后的膜組不但要解決現(xiàn)有問(wèn)題，還要提升 20% 的污水處理能力，并確保膜組持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

2.2方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化

根據(jù)現(xiàn)有膜組的設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行升級(jí)改造，改造后的膜組尺寸略小于現(xiàn)有膜組，可直接利用現(xiàn)有導(dǎo)軌，逐個(gè)替換安裝，從而實(shí)現(xiàn)不停水升級(jí)改造膜組。在膜組外部附屬結(jié)構(gòu)上，增加起吊吊具方便離線起吊清洗，增加便攜式拆卸抗浮壓桿解決膜組上浮問(wèn)題。

對(duì)膜組產(chǎn)水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、反洗系統(tǒng)等校核，優(yōu)化管路布局和配置。在平面布置上，每個(gè)廊道的膜組間距、設(shè)備布置、清洗管路等細(xì)節(jié)均需精確設(shè)計(jì)，以確保后期的操作方便和維護(hù)效率。

2.3高性能MBR膜組參數(shù)選型與采購(gòu)

選定的膜組不但要滿足設(shè)計(jì)參數(shù)性能要求，還應(yīng)具備較高的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。最終，通過(guò)多個(gè)專業(yè)廠家參數(shù)性能比選，選出最合適的廠家量身定制高性能MBR超濾中空纖維膜組。

高性能MBR膜組的規(guī)格為浸沒(méi)式超濾中空纖維膜，單個(gè)廊道設(shè)計(jì)的產(chǎn)水規(guī)模提升至 6000m³/d ，單個(gè)廊道有6個(gè)膜組，單個(gè)膜組污水處理量提升至 1000m³/d 單廊道膜總面積為 9812m² ，膜組的平均膜通量為25.5L/(m²?h) ，膜絲采用德國(guó)PVDF材料，膜絲內(nèi)徑為 1.1mm 、外徑為 2.35mm ，平均膜孔徑為 0.03μm 吹掃汽水比不超過(guò) 3.5:1.0 ，單廊道吹掃風(fēng)量為13.1～15.8Nm³/min. 。該高性能MBR膜組能夠提升系統(tǒng)的產(chǎn)水能力，抗污染性強(qiáng)，有較高的拉伸強(qiáng)度和抗污染能力，在進(jìn)水量的波動(dòng)和復(fù)雜的進(jìn)水水質(zhì)條件下穩(wěn)定運(yùn)行，有效延長(zhǎng)膜的使用壽命等特點(diǎn)，可滿足設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行工況各項(xiàng)要求。

根據(jù)采購(gòu)需求，B3廊道升級(jí)改造的MBR膜組的數(shù)量為6套，需提前進(jìn)行樣品參數(shù)測(cè)試與評(píng)估，確保膜組的性能符合項(xiàng)目要求。在設(shè)備采購(gòu)過(guò)程中，還需要考慮膜清洗系統(tǒng)、備件、操作平臺(tái)等配套附件的采購(gòu)，并確保所有MBR膜組設(shè)備都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和交付期限，以保證后續(xù)安裝與調(diào)試、驗(yàn)收等工作的順利進(jìn)行。

2.4安裝施工

2.4.1 施工安排

確定進(jìn)度、質(zhì)量、安全、環(huán)境等目標(biāo)；確定安裝管理的組織機(jī)構(gòu)及崗位職責(zé)；針對(duì)安裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)提前編制施工方案及技術(shù)措施。

2.4.2施工準(zhǔn)備與資源配置計(jì)劃

施工前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備工作，現(xiàn)場(chǎng)檢查是否具備安裝條件，安裝基礎(chǔ)復(fù)核，確保所有設(shè)備、工具、機(jī)具、材料齊全，并且符合安裝標(biāo)準(zhǔn)，注意膜組、膜架等設(shè)備成品保護(hù)，避免因空間不足或布局不當(dāng)而影響膜組的安裝。按照施工方案組織能力強(qiáng)、技術(shù)水平高的專業(yè)管理人員及安裝隊(duì)伍，優(yōu)化施工順序，確保施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度。

2.4.3施工交底及工藝要求

按照設(shè)計(jì)圖紙、操作規(guī)程及施工方案要求，對(duì)相關(guān)安裝人員進(jìn)行安全、質(zhì)量、技術(shù)書(shū)面交底。交底內(nèi)容包括安裝方法、技術(shù)要點(diǎn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)險(xiǎn)控制等。

膜組嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求施工，安裝方向和排列要保持一致，同時(shí)膜組件與膜架之間連接穩(wěn)固，管路布局合理及連接密封性能良好。此外，要注意膜組件安裝后的清潔工作，避免安裝過(guò)程中污染物殘留在膜表面，以免影響膜的使用壽命和處理效果，確保膜組系統(tǒng)參數(shù)符合設(shè)計(jì)及工況要求[3]。

2.5 系統(tǒng)調(diào)試與運(yùn)行

調(diào)試是對(duì)膜組設(shè)備、電氣、儀表的功能和安裝質(zhì)量的綜合測(cè)試。

調(diào)試前，需要全面檢查膜組的工作狀態(tài)。膜組的工作狀態(tài)直接影響后續(xù)的污水處理效果和系統(tǒng)穩(wěn)定性，調(diào)試不僅僅是簡(jiǎn)單的設(shè)備啟動(dòng)，還需要詳細(xì)地測(cè)試和調(diào)整膜組的各項(xiàng)工作參數(shù)，確保所有系統(tǒng)配置與實(shí)際操作條件相匹配，具體包括檢查膜組的工作狀態(tài)、測(cè)試膜的通量、運(yùn)行壓力以及回流流量等參數(shù)，并確保所有參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求和運(yùn)行規(guī)范。一是膜通量。膜通量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)膜的水量，在系統(tǒng)調(diào)試階段，通量應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。例如，針對(duì)本項(xiàng)目采用的高性能MBR單個(gè)廊道膜組污水處理量為6000m³/d ，設(shè)計(jì)通量為 25.5LI 0 ?m²?h? ），如果產(chǎn)水量及通量低于設(shè)計(jì)值，則可能是由于膜污染或安裝問(wèn)題等導(dǎo)致。二是運(yùn)行壓力。MBR膜組的工作壓強(qiáng)負(fù)壓通常在 -0.01～-0.03MPa ，反沖洗壓強(qiáng)通常不超過(guò) 0.01MPa 。過(guò)高或過(guò)低的壓力都會(huì)影響膜的分離效率和使用壽命，通過(guò)調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行壓力，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。三是回流流量?；亓髁髁坑兄谙到y(tǒng)的膜污染控制，在調(diào)試過(guò)程中，回流流量應(yīng)保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，一般設(shè)計(jì)回流流量為 400% ，確保膜的清潔和過(guò)濾效果。

在調(diào)試階段，需要實(shí)時(shí)監(jiān)控膜組的各項(xiàng)工作參數(shù)，確保其處于設(shè)計(jì)的正常范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)比設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的差距，快速定位系統(tǒng)運(yùn)行中的問(wèn)題。在調(diào)試過(guò)程中，要模擬實(shí)際生產(chǎn)條件下膜組的運(yùn)行效果，確認(rèn)膜組在正常負(fù)荷和高峰負(fù)荷下是否能夠穩(wěn)定工作。系統(tǒng)調(diào)試的初期階段，應(yīng)采用較低的負(fù)荷進(jìn)行測(cè)試，以觀察膜組的工作穩(wěn)定性[4。在此階段，進(jìn)水量可以設(shè)置為設(shè)計(jì)負(fù)荷的 50%～60% ，模擬日常運(yùn)行中的低峰時(shí)段，主要檢測(cè)膜組的反應(yīng)速度、壓力變化、流量波動(dòng)等參數(shù)。隨著初期運(yùn)行的穩(wěn)定，進(jìn)水流量逐步提高，直到達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷的90%～100% ，即 5400～6000m³/d 的產(chǎn)水能力。

通過(guò)上述過(guò)程監(jiān)測(cè)膜組是否能夠在高負(fù)荷下保持穩(wěn)定的過(guò)濾效果，同時(shí)檢測(cè)回流流量和水質(zhì)是否符合要求。

3成本與效益分析

高性能MBR超濾膜與改造前膜組的性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，具體結(jié)果如表1所示。

改造后的高性能MBR超濾膜組器與改造前的膜組相比，在多個(gè)方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。在經(jīng)濟(jì)性方面，高性能MBR膜組不但采購(gòu)成本比現(xiàn)狀膜組低，而且其運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì)明顯。在參數(shù)方面，膜面積下降，膜通量提高，設(shè)計(jì)水量從 5000m³/d 提升至 6000m³/d. 0在運(yùn)營(yíng)方面，在膜污染速率較低的情況下，膜的使用壽命及清洗周期延長(zhǎng)，進(jìn)一步降低了膜組的日常維護(hù)成本。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，采用高性能MBR膜組將顯著提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和產(chǎn)水能力，同時(shí)減少因膜污染和清洗導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間，提高了污水處理廠的生產(chǎn)效率。

4結(jié)論

主要探討污水處理廠MBR膜組升級(jí)改造技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)現(xiàn)狀評(píng)估、方案設(shè)計(jì)與優(yōu)化、膜組選型與采購(gòu)、安裝施工及系統(tǒng)調(diào)試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了MBR膜組性能的提升。未來(lái)，隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和成本的進(jìn)一步優(yōu)化，高性能MBR膜組將更廣泛應(yīng)用于污水處理及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，推動(dòng)行業(yè)技術(shù)革新和工藝升級(jí)。

參考文獻(xiàn)

1鄭玢，楊濤，謝小龍.地下式污水處理廠的消防與設(shè)計(jì)優(yōu)化：以MBR工藝為例[J].凈水技術(shù)，2023（9）:183-189.

2 賈芳芳，吳念鵬，劉建業(yè).北京某污水處理廠MBR換膜工程的研究及分析[J].中國(guó)給水排水，2023（24）:127-133.

3潘正，龐建民，楊欣，等.醫(yī)院污水處理MBR膜工藝的優(yōu)化管理[J].中國(guó)醫(yī)院建筑與裝備，2024（2）：45-49.

4李國(guó)營(yíng)，范志強(qiáng).MBR膜工藝在污水處理中的應(yīng)用探討[J].皮革制作與環(huán)?？萍迹?024（12）：17-19.