浅谈MBR膜生物反应器（二）膜吹扫气量计算方法

浅谈MBR膜生物反应器（二）膜吹扫气量计算方法

在选择风机的时候应该如何确定膜擦洗空气量。下文中涉及的计算方法均来自网查或者不同的膜厂家样册或者提供的技术支持资料，仅供参考。原则上用什么品牌膜就由膜厂家提供曝气量。

在市场上还没有往复式震动膜之前，膜的吹扫就是曝气吹扫形式，市场上出现复式震动膜以后，用机械震动代替传统曝气吹扫，但也是根据实际项目情况，有的项目选用震动膜的同时也进行曝气混合连用，像震动膜和脉冲曝气都是基于节能降耗的目的，因为吹扫曝气占膜系统总电耗的70%-85%，传统MBR工艺中，膜吹扫曝气鼓风机（用于冲刷膜表面污染物）的能耗占比高达75%，而膜系统整体电耗占全厂总电耗的约50%。膜擦洗曝气与生化曝气的比例分别为34%和42%，但若仅聚焦于膜系统内部，吹扫曝气占比可达75%以上。吹扫曝气占全厂总电耗的37.5%-42.5%，当膜系统占全厂电耗的50%时，吹扫曝气（占膜系统的75%）对应全厂总能耗的37.5%。（以上百分比数据源于网络收集）。各个项目的工艺都有区别，数据仅供参考理解。

 

一、膜吹扫曝气目的

膜架底部曝气是为了在膜丝运行过程中对膜丝产生冲刷和抖动，曝气是减缓膜丝污染的一个重要措施，组件曝气在膜使用过程中至关重要，是膜系统正常运行的关键，在没有曝气的情况下，必须马上停止产水。在使用过程中应该加强对膜组件曝气情况的检测；

膜组件运行时，底部曝气产生的上升气流与膜表面下降流形成旋回流。这种水流可冲刷膜表面，防止污泥沉积，是控制膜污染的核心机制。

当设计单独膜池时，膜池内不应设置曝气盘曝气，而膜组件直接放置于生化反应器时，在膜组件500mm范围内不应设置曝气装置。若曝气装置距离膜组件过近（如<500mm），会打破旋回流的稳定性，导致冲刷效果下降，旋回流需要膜组件前后、左右保持足够空间（通常400-730mm），以维持气泡均匀分布和有效剪切力。膜组件与池壁或其他曝气装置的间距需≥500mm，以保证安装、维护空间及水力条件。

采用多个单元时，每个膜单元之间宜满足下述空间。

 

二、膜擦洗形式

目前浸没式MBR膜擦洗形式有两种

1、空气吹扫

（1）连续曝气

能耗占比较高，适用于传统穿孔管或槽式曝气系统

 

（2）间歇/脉冲曝气

通过优化曝气周期可降低能耗20%-40%。

 

2、机械往复式震动

采用曲柄滑块原理，将电机旋转运动转化为膜组器的水平往复运动，通过膜丝与混合液的相对运动形成剪切力，剥离污染物。

 

 

三、按吹扫气水比计算

适用情况：适用于生活污水或工业废水处理中膜系统的初步设计，尤其针对帘式膜系统。

计算公式：
曝气量（m?/h）=处理水量（m?/h）×吹扫气水比

参数选择：

生活污水：吹扫气水比通常为12:1~20:1，具体需结合污泥浓度（MLSS）和DO值调整。

工业废水：吹扫气水比可能高达20:1~50:1，尤其当污泥浓度高或水质复杂时。

例如：
处理水量为1000m?/d（≈42m?/h），按吹扫气水比15:1计算的话，则膜曝气量=42×15=630m?/h=10.5m?/min（换算成风机风量单位）。

四、按投影面积计算

计算公式：
曝气量（m?/min）= 曝气强度（m?/m?·h）×膜箱投影面积（m?）÷60

参数选择：

1）中空纤维帘式膜：推荐垂直投影面积曝气强度一般为60~110m?/m?·h，

常规取60~80m?/m?·h，高负荷工况可增至150m?/m?·h。

2）平板膜：高强度曝气可达180~220m?/m?·h，

低强度曝气为55~100m?/m?·h。

例如：
某帘式膜单膜箱投影面积4m×0.8m=3.2m?，按曝气强度60m?/m?·h计算，

则单膜箱曝气量=60×3.2÷60=3.2m?/min。

五、按膜面积计算

适用场景：适用于需要直接关联膜污染控制的精细设计，尤其是帘式膜系统。

计算公式：
曝气量（m?/min）= 膜面积（m?）×单位膜面积曝气量（L/m?·min）÷1000

参数选择：

帘式膜：单位膜面积曝气量通常为3.5~5.2L/m?·min，工业废水取上限。

例如：
某帘式膜总膜面积300m?，按4L/m?·min计算，

则总曝气量=300×4÷1000=1.2m?/min。

六、脉冲曝气

脉冲曝气：脉冲曝气的核心原理是通过间歇性释放大气泡或气泡簇，替代连续曝气，以提高氧传递效率或膜擦洗效果，降低能耗。?

应用?倒虹吸原理，通过曝气盒内部结构设计，将连续进气转化为间歇性的大气泡释放。当气体进入曝气盒时，气体在倒虹吸结构内积累，达到一定压力后形成大气泡瞬间释放，产生脉冲效果。增强对膜帘的擦洗效率，防止污泥堵塞膜表面；曝气量相比传统穿孔曝气可减少40%以上，电耗显著降低（例如市政污水处理中吹扫气水比可降至6:1）（具体根据厂家提供参数为准）。氧利用率可提升50%以上，动力效率提高28%。

脉冲曝气吹扫气水比：（6-8）：1。

 

具体设计选型时需按照厂家手册，每家的推荐设计气量都有差别，也取决于原水的种类和水质。仅供参考，共同学习。