MBR工艺设计：两种过滤模式与配置、膜组件在膜池内的布置

一、两种过滤模式与配置

MBR膜组件有间歇式过滤和简单的连续过滤两种过滤方式。通常采用间歇式过滤，有时也会采用较简单的连续过滤方式。不管采用哪种方式，在过滤运行时曝气必须是连续进行的。当采用间歇过滤方式时，系统过滤一定时间后，会暂停一小段时间，此时曝气仍然连续进行，如下图所示。  

停止过滤时的曝气可以有效的清洁膜表面，尽管过滤的启动和停止需要自动控制设备，但是间歇过滤仍然是推荐的过滤方式，因为其可以保证膜过滤工艺更加有效和稳定。推荐的间歇过滤周期为：9min运转，1min停止。

1. MBR膜过滤流程

MBR膜过滤流程包含两种，一种是利用水头差驱动的重力式过滤，另一种是靠泵抽吸驱动的过滤。任何情况下，在膜池前都需要安装精度为3.0mm或者更小的细格栅，否则膜组件可能被原水中带来的垃圾严重污堵。建议在MBR工艺之前设置足够容量的缓冲池（水力均质池），从而能够平衡BOD负荷与过滤水量之间的关系，进而保证生物处理和膜过滤工艺的稳定性。

（1）重力式过滤的配置：重力式过滤是利用从膜池液面到过滤水出水口间的高度差所产生的天然水头差作为过滤产水的驱动力（如下图所示）。为了保证过滤时足够的吸水压力，从而能够克服管道阀门的水头损失，通常情况下产水口的设计应该低于膜池液位（一般低于液位3m或更多）。建议集水管到出水口的设计采用直接穿墙布管，同时建议产水管出口处能够设计成U 型从而能够进行管路水封。过滤流量由自动控制阀（产水控制阀门）控制。当反应池内的水位到达低液位时，停止过滤出水；如果到达高液位时，停止进原水。在重力过滤时，聚集在配管内的空气，会严重减少有效水头，每天需实施至少1次排空气操作，否则有效水头将急剧衰减。应在产水管路最高点设置空气排放口，并在排气口之前安装自动排气阀。停止过滤并完全关闭产水阀，然后打开空气排放阀几分钟，空气就非常容易的被排出去。

（2）泵抽吸式过滤的配置：利用泵抽吸进行过滤的流程如下图所示。  

产水流量由流量计和带自动调节阀门的水泵来控制或者由流量计和带变频控制的水泵来控制。此外，如果反应池内的水位达到低液位时，停止过滤出水；如果达到高液位时，停止进原水。在泵抽吸运转的一些案例中，需要安装一些设备用于排放产水管内聚集的空气。一些比较常见的方法有：真空泵、水射器或者人工灌注。

2.膜过滤系统必要的设备

膜过滤过程所需的主要外围设备如下所述：

a. 细格栅为了保护膜、防止堵塞，请使用3mm以下的格栅为膜生物反应器的原水进行预处理。推荐使用金属格网，同时避免任何时候发生溢流和穿透。

b. 流量控制装置：在产水管路上设置流量控制装置，可以是与产水流量计联锁的自动调节阀门，或者是与产水流量计联锁的变频抽吸泵。如果一列膜池中包含多系列膜组件，建议在一列膜系统上安装一个流量控制装置即可。

c. 跨膜压差的测定和计算：跨膜压差是通过测定膜内外的压力（在产水管路和在膜池中的压力）值并经过计算得到的，可以选择在产水管和膜池上分别安装压力表或压力变送器，并经PLC计算后直接读出，也可以选择使用压差计。

d. 空气供给装置 (如鼓风机等)空气供给装置的作用是供给用于曝气的空气。每一台膜组件的空气供给量依据厂家技术手册中所示的膜组件标准曝气量选定。

e. 气体流量计推荐采用气体流量计来监测空气量。如果每列膜池中包含多个系列膜组件，建议在每列膜系统上至少安装一个气体流量计。

f. 抽吸水泵：在泵抽吸过滤模式中，抽吸泵是必要的。由于精确产水流量控制的需要，抽吸泵需要变频控制。推荐采用带有自吸功能的蜗壳泵（离心泵）或者采用带有自吸功能的容积泵（螺杆泵）。

g. 液位传感器：液位计是必要的，安装在膜池中用来监测膜池液位，并用来在PLC上计算跨膜压差。

h. 虹吸破坏管：在泵抽吸运转且产水排放口低于膜池的案例中，可能出现由于虹吸现象，过滤不会因为水泵的停止而停止。要防止这种虹吸情况的发生，必须在产水泵后安装虹吸破坏管。

二、膜组件在膜池内的布置

1. 膜组件在膜池内的排列布局：膜生物反应器内的旋回流线路如下图的箭头标记所示。

膜池内膜组件的竖向布置图 (侧视图)旋回流是由从位于膜组件底部的曝气管释放的擦洗空气驱动所产生的膜箱中部的上升流，和膜箱两侧的下降流形成。这种旋回流在搅动污泥的同时也将清理膜表面，为了得到有效的旋回流，在膜池内配置时保留适当的间隙是非常重要的。下图为装有三个膜组件的膜池的俯视图。MBR膜组件配置参数W1、W2、W3、L1的范围可参考如下：

§ W1：380到680mm

§ W2：430到730mm

§ W3：在考虑满足配管的连接和维护等的基础上，尽可能小的设置与池壁间的空隙（通常400mm间隔）。

§ L1：在膜系统运行的任何时候，都应该保持从膜组件顶端到膜池液位的距离L1在500mm或以上。

2.膜组件与其它曝气装置在膜池内的布置：如果膜组件与其它曝气装置同时安装在膜池内，或者是在带有既存曝气装置的膜池中安装膜组件。在下图的所示的情况下，膜组件与其它曝气装置保持为2倍W3的距离。在下图所示的情况下，膜组件与其它曝气装置保持为2倍W1的距离。