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设计案例 某污水处理厂MBR膜系统改造与运行管理
- 2020-09-12 08:26-

  某污水处理厂设计处理规模10万 m/d,主要工艺采用AAO+MBR,尾水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A出水排放标准(GB 18919—2002)。MBR膜系统自2013年开始运行,采用孔径为0.1 μm的浸没式聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维超滤膜组件。由于膜使用年限已达设计年限,出现膜通量的正常衰减以及部分膜丝断裂、脱落现象,膜通量降低,产能下降,膜系统产能不足,无法保证污水处理厂10万 t/d产水能力。另外,随着城市进一步发展以及环保督察、黑臭水体治理要求,周边污水处理的需求增加。因此,为满足生产要求、社会需求,亟需对MBR膜系统进行改造,提升其产量。本次改造工程对象为单组规模为5万t/d的膜系统及配套设备。

  该厂污水处理工艺流程如图1所示。一级处理采用粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、膜格栅,主要处理管网来水中的生活垃圾、无机物,为保护后续MBR膜系统,特设置间距为1 mm的膜格栅。二级处理主要采用AAO+MBR工艺,为增加脱氮除磷效果,特在好氧池后设置预缺氧池,同时在好氧池增设化学除磷,作为强化除磷或应急措施。尾水采用紫外线消毒工艺处理达标后排放就近内港。污泥处理采用物理浓缩+板框深度脱水工艺,脱水至含水率为50%~60%后外运处置。

  该厂设计出水水质为国家一级A排放标准,进出水水质指标如表1所示。由于该厂在南方地区,进水包括一定的雨水量,进水浓度难以达到设计值。因此,生化处理工段的脱氮除磷效果将是运行重点,而出水总磷、总氮指标达标为运行控制难点。

  MBR膜池上接AAO池,下联紫外消毒池。MBR膜池为钢筋砼地下式矩形池,共2组,每组11格,每格8个膜箱,共176套膜组件。采用PVDF 材质帘式膜,孔径0.1 μm,每套膜组件64片膜,每片膜面积为25 m2,共计约281 600 m2。

  MBR膜区由22组独立控制产水单元组成,水力流程上又分为两套独立系统运行,便于检修。膜组件可实现在线、离线清洗。膜设备间有膜系统配套设备,包括产水泵、真空泵、反洗泵、污泥泵及各类管路系统;膜擦洗鼓风机为空气悬浮离心鼓风机,共4台,3用1备,单台参数:Q=208 Nm3/min,P=50 kPa。

  膜清洗加药间设置在膜产水车间的上部。膜清洗加药间加药系统为MBR生化系统配套,设置3个储药罐,分别储备酸、碱和NaClO这3种药剂。

  膜池运行周期为产水8 min、停产水空曝2 min;单个膜池CEB(在线 h,即CEB流程:药洗10 min→停15 min→药洗5 min→清水洗8 min→停17 min;离线 MBR膜系统存在的问题及原因分析

  目前,MBR膜系统存在膜通量降低、产能下降、部分膜丝断裂及脱落、部分膜丝污堵严重[1]、清洗频次及强度增加[2]等问题。经讨论,主要原因如下。

  由于外部环境形式严峻,考虑到现场实际运行情况,在不大规模停产、减产情况下,保持现有膜箱尺寸不变,对膜箱内部结构进行调整,同时更换更高性能和通量、过滤孔径0.1 μm的浸没式超滤MBR膜组件,并对运行管理方式进行优化,以保证膜系统的产水量。

  现状单格膜池内有8套膜箱,单个膜箱的膜面积为1 600 m2,单格膜池内膜面积为12 800 m2。现状膜的通量为7.8~15.6 L/(m2·h)。

  更换后运行方式仍按开8停2,单侧膜池共11组,单侧规模为5万m3/d;为满足清洗要求,假定每天有1组膜池进行离线清洗或其它工况无法运行;每天有1组膜池需要进行1 h的在线清洗;本次更新后,在膜箱结构不改变的情况下,单侧膜池膜系统总面积至少为140 800 m2,单组膜池膜面积为12 800 m2。经计算,本次更新所需膜的通量为13.6~22.7 L/(m2·h)[6]。

  本次改造方案由于受到投资成本及时间因素的限制,在不改变膜池和膜架结构下,主要通过更换更高性能和通量的膜来实现,并同步更新相关配套设备。

  单边膜池(5万 t/d)膜系统更新,主要包括膜丝更换以及配套设施匹配更新,新旧系统统一兼容等。设备单价按目前市场价计算,以后应按实际定货价进行调整。工程总投资为2 200.07 万元,其中建安工程费为2 063.23 万元。

  在项目完工后组织进行系统调试,经过一段时间调试运行,改造后的单组系统,最大产能达到6.0万 m/d,平均产能达5.2万 m3/d,满足设计要求。

  (1)该厂根据自身特点,采取不增加膜箱尺寸、不改变原有土建结构为前提,通过增加膜的总过滤面积、提升膜的结构性能和总体通量,成功实现产能的提升、满足了生产和社会环境发展的需求。

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