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3.1 MBR膜的材料
可用作MBR膜的材料众多,主要有聚偏氟乙烯(PVDF)、聚醚砜(PES)、聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(PAN)、聚氯乙烯(PVC)等。各类材料各有优缺点,适用于不同的工作条件,产品性能与生产厂商对材料的改性及不同的制造工艺水平有关。
3.2 MBR分离原理
MBR是一种利用较低的压力驱动并按溶质的分子量大小来分离和过滤的一种物理分离过程,不发生相变。MBR膜表面的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液,而体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,从而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
3.3 MBR膜丝微观结构
3.4 膜丝不对称结构
MBR膜通常采用不对称结构,即由致密的皮层和多孔的支撑层构成,通常支撑层的孔径要比皮层高一个数量级以上。这种结构有以下的优点:a)致密的皮层提高了过滤的精度;b)多孔的支撑层降低了过滤的阻力,并且使得穿过皮层的微小杂质被截留的几率降低到-小。这些优点使得MBR基本实现了表面过滤, 清洗恢复性得到明显的改善,因而其通量可以保持长期稳定。
3.4.1 膜的孔径
MBR膜的孔径有很多种测定和表征方法。其中泡点法是实施-为简便的一种。泡点法理论基础是毛细现象。有如下的定量公式:
P=4δcosθ/D
式中 P 就是泡点压力。把膜浸入到水中,逐渐增加膜的一侧的气压,当观察到气泡连续从膜的另一侧逸出,此时的气压就是泡点压力。δ是液体(水))/空气的表面张力;θ是液体(水)-固体(膜)的接触角;D 是毛细管的直径(孔径)。
从上可以看出:
泡点测定方法测得的实际是膜上的-大孔径;
膜孔径,即毛细管直径 D 越小,泡点压力越大。理论上,这个关系和膜的材质无关。
这一原理在MBR中的一个重要应用是完整性检测。在MBR膜的一侧为液体(水),另一侧通入压缩空气。通过观察气体侧压力下降的速率,或者观察液体侧是否出现连续气泡,来判断膜的完整性。
3.5 影响MBR膜性能的因素
3.5.1 膜的材料
可以用来制造MBR膜的材质很多,而性能更优良的聚偏氟乙烯材料在 90 年代末成为生产MBR膜的主要材料。
3.5.2 聚偏氟乙烯(PVDF)的优势
(1)抗氧化性
在水处理中,微生物和有机物污染往往是造成MBR不可逆污堵的主要原因, 而氧化剂清洗则是恢复通量-有效的手段,此时聚偏氟乙烯(PVDF)材质体现出了其优越性。可在膜系统运行过程中保持一定量的游离氯,抑制系统中的细菌生长并杀灭系统中存活的细菌,确保膜系统稳定运行。
(2)化学稳定性
由于聚偏氟乙烯(PVDF)具有良好的化学稳定性,有耐受较强酸、碱的能力,是聚醚砜、聚砜等材料的 10 倍以上。
(3)亲水性
亲水性好的膜材料不容易受到原水中有机物等杂质的污染,污染后也容易清洗恢复。以 PVDF 为材料的膜产品在生产制造过程中采用了对膜材料的改性技术,使之具有较好的亲水性能,因此,MBR膜具有较大的过滤通量和较高的抗污染性能。
3.6 MBR膜元件的运行方式
MBR膜组件的运行全流过滤(死端过滤)模式。全流过滤方式中,进水全部透过膜表面成为产水;
全流过滤能耗低、操作压力低,因而运行成本更低;膜元件浸没在污水中通过对膜丝中空给予负压,干净的水透过膜丝进入膜丝内部后通过集水管/产水泵进入清水池。
污泥附着在膜丝表面在底部曝气以及周期停止时把部分污泥进入污泥沉淀区域后通过污泥泵排出。
第三章 久易膜产品介绍
4.1 久易MBR膜元件命名
示例:JSG-MUP12P17,为久易 PVDF材质MBR膜元件,其有效面积12㎡±0.5 m2,内衬编制加强管,2017年-新配方。
4.2 久易MBR膜元件技术参数
4.2.1 尺寸规格
4.2.2 性能参数
|
||
基本参数 |
||
材质 |
膜丝 |
PVDF(聚偏氟乙烯) |
内衬 |
尼龙编织物 |
|
膜壳 |
ABS树脂(工程塑料) |
|
封胶 |
环氧树脂 |
|
软胶 |
环氧树脂(保护根部) |
|
单帘膜组件过滤面积 |
可定制 |
|
过滤孔径 |
0.035μm |
|
单片纤维数 |
1500根 |
|
膜片尺寸 |
可定制 |
|
连接方式 |
与膜堆内丝口连接 |
|
与膜帘活接由令连接 |
||
过滤模式 |
负压死段过滤 |
|
泡点 |
0.35mpa |
|
纯水通量 |
275.L/(m²·h) |
|
-大载荷 |
>300N |
|
剥离强度 |
>0.7MPa |
|
亲水性 |
**性亲水 |
|
膜干湿性 |
干膜无需保护液 |
|
耐药性能参数 |
||
耐氯性 |
>8000ppm |
|
清洗PH |
1-11 |
|
无机酸 |
>4% |
|
有机酸(柠檬酸) |
>5% |
|
出水水质参数 |
||
浊度 |
≤0.6NTU |
|
SS |
≤5mg/L |
|
SDI |
≤5 |
|
细菌去除率 |
>4log |
4.2.3 操作条件
进水 |
PH |
1~10 |
-大进水浊度 |
1000 NTU |
|
水温 |
1~40 ℃ |
|
含动物油脂浓度 |
≤5 mg/L |
|
切割分子量 / 截留孔径 |
0.035μm |
|
-高抽吸负压 |
-60 kPa |
|
建议抽吸负压 |
-10~-40 kPa |
|
反洗时间 |
20~300 秒 |
|
反洗压力 |
≤0.15 MPa |
|
反洗水量 |
25~40 L/m2·h |
|
反洗频率 |
2-26个工作周期/次 |
|
气洗 |
进气时间 |
持续 |
进气流量 |
0.05-0.01 N m3/h·㎡ |
|
进气压力 |
根据膜池有效深度选择 |
|
气源 |
无油空气 |
|
在线化学清洗 |
频率 |
2-26个工作周期/次 (根据水质或中试试验确定) |
药剂浓度 |
0.1% HCl(视水质情况增减) |
|
0.05% NaOH+0.1% NaClO(视水质情况增减) |
||
离线化学清洗 |
清洗频率 |
30-360D |
化学清洗时间 |
60~90 分钟 |
|
化学清洗药剂 |
2%草酸、1~2%柠檬酸或 0.4% HCl0.1% NaOH+0.2% NaClO(有效氯计) |
|
清洗温度 |
20~35℃ |
4.3 久易MBR膜应用领域
自来水的净化处理;地下水、地表水、井水的除浊,除菌处理;
第四章 久易MBR膜系统的设计
5.1 久易MBR膜系统设计流程
5.2 久易MBR膜系统设计导则
工艺参数 |
市政污水(SV30<20%) |
生活污水 (SV30<30%) |
工业废水 (SV30<60%) |
工业废水 (SV30<90%) |
设计通 量 (L/m2.hr.25℃) |
12L-16L |
13L-15L |
10L-15L |
5L-8L |
运行模式 |
死端 |
死端 |
死端 |
死端 |
反冲洗频率 |
2-26个周期 |
2-26个周期 |
2-26个周期 |
2-26个周期 |
反冲洗时间(min) |
1-2 |
1-2 |
1-2 |
1-2 |
反冲洗通量 |
1.5-2 倍产水量 |
1.5-2 倍产水量 |
1.5-2 倍产水量 |
1.5-2 倍产水量 |
反冲洗压力(MPa) |
0.1-0.2 |
0.1-0.2 |
0.1-0.2 |
0.1-0.2 |
气洗 |
持续 |
持续 |
持续 |
持续 |
5.3 久易MBR膜系统组成
5.3.1 膜堆的平面布置
序号 |
名称 |
距离 |
备注 |
L1 |
横向膜堆与池壁间距 |
150-400mm |
|
L2 |
膜堆轨道中心间距 |
膜堆长度+50mm |
|
L3 |
横向膜堆与池壁间距 |
150-400mm |
|
W1 |
纵向膜堆与池壁间距 |
150-400mm |
|
W2 |
膜堆与膜堆间的间距 |
220-400mm |
|
H1 |
曝气管与池底的间距 |
300-500mm |
|
H2 |
膜堆顶部至水面的距离 |
200-500mm |
5.3.2 制水单元
MBR膜通过自吸泵将滤后水抽至清水池
平均膜通量(L/m2h ) |
11.9 |
MBR膜以每天运行24h计 |
平均实时膜通量(L/m2h ) |
15 |
MBR膜以每天运行19.2h计 |
膜堆的总出水管用软管或硬管连接至总出水管上,后通过自吸泵抽出。。
序号 |
设备名称 |
形式 |
备注 |
1 |
产水泵 |
自吸式离心泵 |
|
2 |
自动阀 |
电磁阀 |
自吸泵入口安装 |
3 |
液位开关 |
压差式 |
膜池安装 |
4 |
真空表 |
自吸泵入口安装 |
5.3.3 反洗单元
通过反洗泵将清水池中的清水反冲至MBR膜内已达到清洗的作用,清水池为敞口式不可避免的会存在颗粒性污染物,通过在反洗泵入口设置袋式过滤器,去除水中颗粒性杂质以免对MBR膜造成物理性伤害;且在反洗泵出口有一支路去离线清洗池为MBR膜离线清洗配置清洗药液。
反洗水量以平方米膜每小时0.02m³--0.03m³计算
序号 |
设备名称 |
形式 |
备注 |
1 |
反洗泵 |
潜水泵 |
|
2 |
自动阀 |
电磁阀 |
反洗泵出口安装 |
3 |
液位开关 |
压差式 |
反洗池安装 |
4 |
反洗过滤器 |
保安过滤器 |
反洗泵出口安装 |
5 |
压力表 |
过滤器出口安装 |
5.3.4 气洗单元
通过风机在膜堆底部以及膜间曝气,冲刷膜表面以及清除膜间集泥。
膜堆底部曝气量以每平方米膜每小时需要0.08m³---0.15m³计算;
注:膜池曝气也可以与好氧池风机并用但需在去膜池支管安装风量流量计以控制曝气量
序号 |
设备名称 |
形式 |
备注 |
1 |
风机 |
||
2 |
风量流量计 |
转子 |
5.3.5 CEB单元
在线化学清洗通过计量泵定量打入反洗泵出口混合器,在反洗的同时对MBR膜进行维护性化学清洗,且计量泵将药剂直接打入离线清洗池对MBR膜进行恢复性化学清洗。
序号 |
设备名称 |
形式 |
备注 |
1 |
次氯酸钠加药泵 |
机械计量隔膜泵 |
药泵流量按照100ppm计算 |
2 |
柠檬酸加药泵 |
机械计量隔膜泵 |
药泵流量按照100ppm计算 |
3 |
加药箱 |
||
4 |
管道混合器 |
静态混合器 |
柠檬酸 |
用于清洗由于无机物对膜丝造成的污堵 |
次氯酸钠 |
用于清洗由于有机物对膜丝造成的污堵 |
5.3.6 离线清洗池
久易MBR膜元件可将膜池作为离线清洗池,在好氧池与膜池隔板上溢流口焊接法兰口,在系统需要离线清洗时将法兰口用盲板封死,后用临时潜水泵将膜池中的污水抽至好氧池继而进行离线清洗;省去将MBR膜堆吊出的操作
5.3.7 清水池
清水池体积在不考虑其他因素时应满足反洗所需流量即有效容积应大于膜系统的反洗20min所需的水量
5.3.8 排泥单元
膜池内排泥应采用环绕穿孔排泥管排泥,尽量减少静止区存泥导致膜池堆积死泥。
5.4 久易MBR膜过滤装置运行程序步控
状态 |
制水 |
反洗 |
停止 |
||
运行 步骤 |
编号 |
1 |
2 |
3 |
8 |
步骤 |
制水 |
停止 |
反洗 |
停止 |
|
泵阀 状态 |
产水泵 |
Ο |
|||
反洗泵 |
Ο |
||||
产水阀V1 |
Ο |
||||
反洗阀V2 |
Ο |
||||
风机 |
Ο |
Ο |
Ο |
||
时间 |
8 min |
2 min |
2 min |