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15.1.1.1.15.1.1.1.2美国科氏滤膜系统公司KochMembraneSystems,Inc.长安福特CQ3废水处理MBR项目PURON®MBR初步技术方案书美国总部及工厂：850MainStreetWilmington,MA01887-3388USA上海代表处：上海市福山路388号宏嘉大厦1801室，200122Tel:021-6267484662674847Fax:021-62674743北京代表处：北京市西单民丰胡同31号中水大厦502室，100032Tel:010-6611261566110711Fax:010-661129152概述本技术方案书由美国科氏滤膜系统公司提供，它适用于重庆长安福特CQ3废水处理系统项目。根据本项目的水源水质特点，其进水为COD为800mg/l，BOD为300mg/l，平均处理水量为1900m3/d，本项目推荐采用4个总面积为5920m2科氏公司的PURON®PSH1800-36MBR膜件。本技术方案书的主要内容如下：1、KOCH公司简介2、PURON®MBR膜件介绍3、PURON®MBR系统的技术特点4、PURON®MBR膜件的应用5、PURON®MBR系统组成6、PURON®MBR系统的运行和维护7、本项目的主要设计本方案书中提交的数据是可信的和保密的，其中包含有属于科氏滤膜系统公司（KochMembraneSystems，Inc.简称KMS）的商业机密或版权所有。本方案书所提供的内容并不作为质保的依据。31、KOCH公司简介美国科氏滤膜系统公司（KochMembraneSystems，Inc.以下简称KMS）是全球最大的错流滤膜生产商之一，有着40多年的滤膜研发、制造和应用经验，公司产品以其创新性、领先性而闻名全球。KMS能够提供反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)、膜生物反应器（MBR）等全部过滤精度的错流膜过滤产品；膜件结构涵盖中空纤维式、卷式、管式等全部结构形式；产品应用领域涉及电力、电子、化工、钢铁、市政、海水淡化等行业的给水处理、废水处理以及医药/生化、电泳涂装、乳制品、食品、饮料等各个行业，在全球范围内有着广泛的使用业绩。2、PURON®MBR膜件介绍MembraneBio-Reactor（MBR）膜生物反应器，是一种将二级处理（生化处理）和三级处理（过滤处理）结合在一起的处理工艺，它可以有效截留各类悬浮固体颗粒、胶体、微生物、细菌以及病毒等杂质，使污水和产水分开。PURON®MBR技术采用的是浸没式外压中空纤维膜丝，过滤方向由外而内，活性污泥停留在中空纤维膜丝的外侧，产水是通过真空抽吸从膜丝的内侧抽出。膜丝的公称孔径为0.03微米，采用不对称的膜孔结构减少了过滤阻力，确保了高通量。图1、PURON®中空纤维膜丝PURON®中空纤维膜丝为PVDF材质，内部有加强筋，因此膜丝强度很高，可以有效防止运行膜丝破损。PURON®膜件由多个集结成束的膜束组成，其设计的独到之处是膜丝仅在底端固产水中间进气气泡膜丝4定，上端是封死的，可以自由摆动，如图1所示。每一个膜束中间有一个空气喷嘴，可以进行膜丝中间曝气，从而减少底部淤泥的堆积。由下往上的空气擦洗也可以减少膜丝表面的污染物沉积，敞开的膜丝的上端确保头发等纤维物质不易缠绕。这种独特的单头封装、中间曝气结构显著降低了膜件的污堵、淤积等问题。带中间曝气的膜束是构成PURON®膜件的基本单元，多个这样的膜束构成一个膜排，多个膜排构成一个膜组件。膜组件上还有护栏防止膜丝在清洗或运行中发生倾倒。有关膜件的特性及技术参数参见表1，表2及图2。表1、PURON®膜件特性参数特性参数性能指标技术类型超滤（UF）公称膜孔径0．03µm膜材料结构加筋膜丝膜丝内径／外径1.2mm／2.6mm过滤方向外进内出膜表面特性改进亲水型框架尺寸（长／宽／高）（mm）906／893／23841662／893／24222244／1755／2530有效膜面积*300m2600m21500/1800m2膜排数8PSH3716PSH3744PSH34/PSH41产水母管外径DN50DN80Ø200曝气管接口尺寸DN50DN80Ø110膜件总重（干）320kg590kg1400kg表2、标准运行参数特性参数指标pH适用范围2.0~10.5使用温度5~40°C运行跨膜压差0.6bar反洗跨膜压差0.6bar5透过液空气透过液空气图2、PURONPSH1500/PSH1800膜件示意图每一个膜排的底部出水连接至两侧的产水支管，最后汇集至顶部的产水母管。膜排、产水母管以及空气管都固定在框架上。另外，为进一步防止污堵，框架上还装有挡板，如图2所示。3、PURON®MBR系统的技术特点1)PURON®的膜丝具有极高的机械强度，这是由于在膜丝结构中有加强筋，加强筋和膜材料熔合在一起，使得膜丝在运行、反洗、空气擦洗以及清洗过程中不会产生断丝。2)超强的抗污堵能力。在每一个膜束的底部膜丝中间有一个特殊设计的空气擦洗装置，这种中间进气结构非常有效地增强了其抗污堵能力，使得淤泥不易沉积在底部，毛发等杂质不易缠绕在膜丝上。图3、其他两端固定膜件污堵和淤积示意图63)真正的一端固定海藻式结构设计。PURON®膜丝下端固定在膜架上，上端可以自由摆动，减少了两端固定的膜丝拉伸应力。4)PURON®膜丝的内径较常规的中空纤维膜丝要大，这大大减少了抽吸产水的阻力，因此其运行压力和反洗压力很低，总体能耗较低。5)较低的前处理要求，从而使得前处理精密隔栅的成本大大降低。6)简单的模块化设计，简单的系统运行和维护。7)出色的产水品质。4、PURON®MBR膜件的应用PURON®MBR主要用于处理各类含有较高COD、BOD5并结合了生化处理的污水，可适用于：处理各类生活污水及工业废水更高的出水水质要求，用作RO前处理中水回用现有MBR系统的升级换代5、PURON®MBR系统组成一个完整的MBR系统由生化处理单元和膜分离单元组成。对于生物处理部分，KMS仅提供建议。生化处理单元通常包括无氧/厌氧和氧化处理。MBR的处理工艺包括三个阶段：机械前处理、生化处理阶段和膜分离阶段。一般，浸没式膜件放置在生物反应器之后的膜分离池内，如图3所示。图3、MBR处理工艺流程原水经过粗隔栅去除了大的杂质后，进入生化反应阶段。通常生化池由缺氧区和氧化区组成，即一般常说的反硝化池和硝化反应池。污水在此经过足够的停留反应，生成的污泥和水混合物进入膜分离池，通过真空泵的抽吸生产出产水，悬浮固体则被膜截留在分离池内。MBR膜件取代了传统意义上的二级沉淀池，更有效地截留了悬浮固体和微生物。含污泥和水的混合物应从池子下部进入膜池，这样污水的流向是顺着膜丝的方向由下而上，清水通过真空泵从膜丝内侧抽出，浓缩的活性污泥则通过溢流堰回到生化反应池。PURON®膜分离单元主要由以下几个部分组成：RCRLDNNUF71)PURON®膜组件―――主体部分2)真空过滤水泵，可为变频螺杆泵或双向变频泵；当采用双向泵时，此泵可兼作反洗水泵；3)反洗系统，有反洗泵和反洗水箱；4)加药系统，用于反洗加药；5)曝气系统，用于膜组件的间歇曝气；6)有关管道阀门及排气系统。图4PURON®MBR膜分离流程示意图6、PURON®MBR系统的运行和维护PURON®MBR的常规运行控制模式有：产水模式、反洗模式、排气模式、清洗模式和曝气模式。8过滤周期反洗时间间歇曝气时间膜件反洗压力图5、MBR系统运行一般，过滤周期为600秒或更长，然后用产水进行反洗，反洗的时间为20～30秒，最长不超过40秒，反洗通量为30lmh。在过滤和反洗期间，曝气是间歇进行的，每个系列曝气的时间为整个曝气周期的25％～50％，如曝气周期为132秒，则每个系列的曝气方式为曝气33秒间歇99秒，或曝气66秒间歇66秒，具体因不同的系统设计而异。产水模式：产水通过泵从膜丝中抽出。根据生化反应池的液位不同，膜件可以有三种不同的产水通量，最大通量Fmax，最佳通量Fopt，和最小通量Fmin。这些通量是对应不同的进水流量时可以增加或减少产水量。当进水量增加时，生化反应池的液位会升高，超过某一个上限时，系统会激活上一级的通量控制。当进水流量下降时，生化反应池的液位也将随之降低，低于某一个下限时，会进入下一级的通量控制。Fmax适用于工厂的最大处理量，Fmin用于工厂的最小处理量，当液位降至最小极限时，将停止产水。产水模式9反洗模式：伴随着清水的抽出，污水的浓缩，污泥渐渐在膜丝表面聚积，从而造成膜丝表面阻力的增加。为此，就要设法进行去除，可以利用产水进行反洗，反洗水从膜丝内侧进入，反向冲洗膜丝外表面，把聚积的污染物去除。参见图5。反洗模式排气模式：由于产水是负压系统，伴随着产水的抽出，空气会在管道中积累，从而影响膜的通量，为了确保透过液中气体的消除，应在透过液系统的最高点设置合适的管道排气系统，每隔一段时间，要采取措施将这部分气体排出。管道排气模式清洗模式：经过一段时间的运行以后，有些污染物质会吸附在膜丝的表面，并且无法通过物理反洗去除。对于这些被吸附的物质，如生物粘膜等，就要通过化学药剂清洗来去除。根据污染物的种类，可以选择不同的药剂来进行化学清洗，常用的药剂有：次氯酸钠和柠檬酸。清洗模式包括维护性清洗和恢复性清洗。参见图6。10MC通透性时间RC维护性清洗(MC)恢复性清洗(RC)MCMC通透性时间通透性时间RCRC维护性清洗(MC)恢复性清洗(RC)图6、MBR系统清洗维护性清洗（MaintenanceCleaning）――在线清洗：维护性清洗是指采用较低通量的较低浓度的化学药液对膜丝进行一定时间的加药反洗，通常可采用2天一次的较低浓度的次氯酸钠清洗（125~150mg/l）或一周一次的较高浓度的次氯酸钠清洗（500mg/l）。KMS推荐采用2天一次的低浓度的次氯酸钠清洗。柠檬酸清洗可以每月1次到每周1次，具体视水质情况而定。维护性清洗可以采用产水/反洗泵或专门的维护性清洗泵（MC泵）自动在线进行，清洗药剂直接加到反洗泵出口的产水管线上，MC清洗的通量为6lmh，每一种药剂的清洗时间在30分钟左右。维护清洗过后，系统直接投入运行。恢复性清洗（RecoveryCleaning）：恢复性清洗是指为恢复膜的性能而进行的停机浸泡清洗。采用的化学药剂同维护清洗类似，为1000~2000ppm的NaClO和pH=2.5的柠檬酸。将膜池排空，注入清洗药剂，让膜件在药剂中浸泡数小时。由于化学清洗的温度对清洗的效果和清洗时间的影响较大，通常要求清洗液的温度在15摄氏度以上，35摄氏度以下。采用次氯酸钠药液浸泡的时间为8~12小时，采用柠檬酸药液浸泡的时间为4~8小时。恢复性清洗的次数为一年1～2次，最好选择在环境温度比较高的时候进行。曝气模式：PURON®MBR膜件在运行过程中可采用间歇曝气方式和连续曝气方式。当运行通量较低时，每个系列采用最大曝气量进行间歇曝气，在各个系列之间按照25%~50%进行切换，比如当有4个系列时，则为25%，当有3个系列时，则为33%；当运行通量较高时，每个系列采用最大曝气量一半的气量进行连续曝气。曝气示意图：117、本项目的主要设计7．1MBR系统设计污水经2mm的精密格栅过滤后进入生化处理系统，经生化反应后的污泥通过重力或泵送至膜件的底部，设计采用4个1480m2的PURON®MBR膜件，分2个系列，每列2个膜件。设计净通量13.4lmh，每个系列为一个膜池，净空大小为4.4m×3.0m×3.6m（长×宽×深），共2个，每个系列配1台出水泵。关于出水泵和反洗泵，KMS推荐采用1台双向凸轮旋转泵用于产水和反洗，这样可以减少很多管路和阀门。这种泵在过滤时的最大压力为0.6bar，在反洗时的最大压力为0.6bar。日常维护清洗（MC）是需要的，可另外配一套小泵（18m3/h）用于MC。为了减少膜件的污染，曝气是必须的。科氏公司的PURON膜件采用的独特的中间曝气装置，可以大大降低曝气的能耗。本工程推荐采用2台1440Nm3/h的曝气风机（1用1备）