膜生物反应器（MBR）介绍及设计应用
（内部资料）
北京碧水源科技发展有限公司
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目 录
1 膜生物反应器（MBR）介绍 ................................................................................ 1
1.1 1.2
原理 .............................................................................................................. 1 工艺特点 ...................................................................................................... 1
2 设计 ......................................................................................................................... 3
2.1 2.2 2.3
设计进水水质 .............................................................................................. 3 设计出水水质 .............................................................................................. 3 优质杂排水→城市杂用水（中水） .......................................................... 4 2.3.1 2.3.2 2.4
工艺流程............................................................................................ 4 设计说明............................................................................................ 4
生活污水→二级出水 .................................................................................. 6 2.4.1 2.4.2
工艺流程............................................................................................ 6 设计说明............................................................................................ 6
2.5 生活污水→国家一级A标准 ..................................................................... 9 2.5.1 2.5.2
工艺流程............................................................................................ 9 设计说明............................................................................................ 9
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1 膜生物反应器（MBR）介绍
1.1 原理
膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。
图1 膜生物反应器工作原理简图
1.2 工艺特点
（1）出水水质优良、稳定。高效的固液分离将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，不须经三级处理即直接可回用。具有较高的水质安全性。
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（2）工艺简单。由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。
（3）占地面积少。处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短。
（4）污泥排放量少，二次污染小。膜生物反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，剩余污泥排放很少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低。
（5）系统抗冲击性强，适应范围广。防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解，从而系统中各种代谢过程顺利进行。
（6）自动化程度高，管理简便。MBR由于采用膜技术，大大缩短了工艺的流程和通过先进的电脑控制技术，使设备高度集成化、智能化，是目前为止，国内自动化程度最高的中水回用设备。
（7）节省运行成本。由于MBR高效的氧利用效率，和独特的间歇性运行方式，大大减少了曝气设备的运行时间和用电量，节省电耗。同时由于膜可滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用，膜生物反应器工艺不需加入絮凝剂，减少运行成本。
（8）模块化设计，易于根据水量情况进行自由组合。由于高度的集成化，MBR形成了规格化、系列化的标准设备，用户可根据工程需要进行组合安装。
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2 设计
膜生物反应器污水处理工艺设计中应根据不同污水源和要求达到的出水水质采用不同的工艺流程和选用不同的设计参数。
2.1 设计进水水质
表1 进水水质指标
城镇综（合小单城项目 区）位 市生污活水 污水 CODcmg/45400 r L 0 mg/20BOD5 200 L 0 mg/30SS 250 L 0 NH3-mg/40 30 N L mg/TN 50 40 L mg/TP 5 4 L 粪大个肠菌106 106 /L 群数 农村杂生排活水 污水 30200 0 15100 0 18100 0 30 20 40 30 3 106 3 ―― 杂排水 100 50 50 20 ―― ―― ―― 2.2 设计出水水质
表2 出水水质指标
北京市污染物排放标项目 单位 准（DB11/307-2005）
城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 3
城市污水再生利用城市杂用水水质（GB18920-2002） COD BOD SS NH4-N TN TP mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 一级A 一级B 二级 一级A 一级B 二级 15 50 60 50 60 100 5 15 20 10 20 30 10 30 50 10 20 30 2 5 10 5 8 25 15 20 --- 15 20 --- 0.1 0.5 0.5 0.5 1 3 --- 10-20 --- 10-20 --- --- 2.3 优质杂排水→城市杂用水（中水）
2.3.1 工艺流程
污水 细格栅
清水池（中水池）
调节池 毛发过滤器 提升泵 MBR反应池 射流式水下曝气 消毒剂 鼓风机 管道混合器 抽吸泵 2.3.2 设计说明
1、细格栅
在有条件的情况下，尽可能选用自动机械格栅，栅距1mm。水量较小的可采用人工提篮式格栅，栅隙为1mm。
2、调节池
容积按日处理量的40%计算
为防止污泥沉积和厌氧，采用射流式水下曝气器进行搅拌，设备能力小一些，以达到上述目的即可。
3、毛发过滤器
毛发类杂质较多时应安装毛发过滤器，选择快开式设备。
4、MBR
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（1）为充分利用膜的处理能力，设备可以按24小时运转设计。
（2）MBR反应池容积，可按2-3小时停留时间设计，但应满足膜组的布置和槽内旋回流的要求，即做好水流和气流的组织，防止曝气死角。
MBR反应池内的曝气量应同时满足生物需氧量和膜冲洗的要求。膜冲洗风量按不同厂家的膜组件设计（日本三菱膜按膜组件投影面积60-100m3/m2·h设计；旭化成中空纤维膜按每支微滤膜组件曝气5～7m3/h设计）。
（3）处理量较小的可以不设专用在线清洗设备，采用定期清洗。 （4）处理站的管道（包括空气管）均应进行水力计算。
水泵的吸水管流速按0.8m/s左右计 出水管流速按1.0 m/s左右计 曝气管 主管按10-15 m/s计
支管按4-5 m/s计
（5）MBR反应池分组分格时，一定要考虑进污水的均匀性。
（6）几个膜组同时用1台或几台抽吸泵时，应考虑抽吸泵的均匀性，必要时应分设调节阀。以防各组膜通量不同。
（7）各膜组的曝气量应考虑均匀，以防个别膜组曝气冲刷气量不足，膜表面积泥而影响膜通量。
（8）在施工图阶段，必须详细设计有关MBR反应器所有的管道，包括进水管、抽吸管、曝气管以及其他必要的管道。
（9）中水池容积按日处理量的30%计算。
（10）当要求出水达“一级A” 以上时可采用双膜法，即MBR-RO，工艺流程如下：
污水
细格栅 调节池 毛发过滤器 提升泵 MBR反应池 射流式水下曝气 5 鼓风机 清水池 RO 提升泵 中间水池 抽吸泵
双膜工艺流程图
2.4 生活污水→二级出水
2.4.1 工艺流程
1、小型生活污水处理可按“好氧-MBR工艺”。工艺流程如下：
污 水 化粪池 调节池 提升泵 细格栅 鼓风机
出水 抽吸泵 MBR反应池 污泥回流 生化池 2、生活污水量在1000-2000m3/d以上时，处理流程可以按“好氧-水解-MBR工艺”设计。工艺流程如下：
污 水
粗格栅 调节池 提升泵 沉砂池 细格栅 出水池 剩余污泥 混合液回流100% 混合液回流200% 抽吸泵 MBR膜池 好氧生化 水解酸化 2.4.2 设计说明
1、小型生活污水处理“好氧-MBR工艺”说明。 （1）化粪池
化粪池的选用应按服务人口计算，选用国家标准图
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（2）调节池
中小型污水处理站宜设置污水调节池，调节池容量按4-8小时平均污水量为宜（小水量采用高值，中水量采用低值）。
调节池宜设置水下搅拌设备，以防污泥沉积，同时可以使污水厌氧、酸化。 （3）膜池
为充分利用膜的能力，污水处理可按24小时运转设计。 在生化池前设置栅孔为1mm以下的机械细格栅。
为了充分发挥生化池和膜池的各自特点，生化池和膜池可分别设置。 应利用MBR污泥浓度高的特点，来设计前置生化池，即污水浓度由2g/L上升到6-8g/L，这样可以使生化池的池容减少3-4倍。
生化池设计参数可用污泥负荷FW=0.1kgBOD/kgMLSS·d,污泥浓度NW=6-8 g/L 膜池容积在满足膜组合理布置的前提下，应紧凑合理。 生化池曝气器，应选用高效曝气器，氧的转移率在20%左右。
膜池应合理布置，选择合适的膜组件，满足池的旋回流要求，且不得有曝气死角。池深应合理满足膜组要求。
生化池鼓风机与膜池鼓风机应分别设置，合理使用。
鼓风机选择应考虑节能，风压不宜过高，膜池鼓风机可以考虑脉冲送气，减少能耗。
生化池曝气量按BOD负荷计算，膜池曝气量按不同厂家膜组件分别设计。 设计处理水量Q=300-500m3/d以上，可以设置膜在线清洗设备。
施工图设计时，应详尽设计各种管道，包括与膜组连接的各种管道，即进水管、气管和冲洗管等，并进行水力计算。设计平面图、剖面图和管道系统图以及必要的大样图。
污泥回流率100%，使生化池和膜池污泥均匀，以达到同时硝化与反硝化的
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目的，并充分利用膜池过量溶解氧。处理量较大的工程，污泥回流泵应采用大流量低压头的专用污泥回流泵。
抽吸泵应采用自吸泵，按膜组器数合理选择，分组抽吸，便于合理调配。 MBR处理系统应设计以水位、水压为核心的自动控制系统。
2、生活污水量在1000-2000m3/d以上“好氧-水解-MBR工艺”设计说明： （1）污水进厂前可设化粪池，同时也可设调节池或集水池，其中调节池容积可按2-4小时设计；但在处理构筑物设计时应考虑污水量不均匀系数，按规范计算设计水量qcp和最大水量qmax=k×qcp.
（2）粗格栅
采用自动回转式格栅，栅距10mm. （3）提升泵房及集水池
集水池容积为最大水泵出水量10-20分钟设计。 小水量取上限，大水量取下限。 （4）提升水泵
水泵流量应适应平均水量与最大水量的变化。
为节省能量，水泵扬程应进行水力计算确定，不能太大。 （5）沉砂池可以选用标准旋流沉砂池。
（6）细格栅，可以用栅距为0.5-1mm的转鼓式筛网。
（7）为节省能耗选用水解酸化池，其COD去除率可达40%左右，BOD去除率可达30%左右，水力停留时间2.5h。并用qmax校核，不小于2h.
（8）好氧池计算，可用原水浓度减掉水解的降解值。 即BOD计算值为200×（1-30%）=140mg/L COD计算值为300×（1-40%）=180mg/L
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计算参数:活性污泥FW=0.1kgBOD/kgMLSS·d
污泥浓度NW=6-8g/L。
（9）膜池
膜池容积按膜组合理布置下的容积
膜池的污泥回流到生化池，回流率可以取100%。 生化池（好氧）的混合液回流到水解池，回流率为200%。
生化池鼓风量按BOD负荷计算，膜池鼓风量按不同厂家膜组件分别设计，两池分设鼓风机。
设计处理水量Q=300-500m/d以上，可以设置膜在线清洗设备。
施工图设计时，应详尽设计各种管道，包括与膜组连接的各种管道，即进水管、气管和冲洗管等，并进行水力计算。设计平面图、剖面图和管道系统图以及必要的大样图。
污泥回流泵应采用大流量低压头的专用污泥回流泵。
抽吸泵应采用自吸泵，按膜组器数合理选择，分组抽吸，便于合理调配。 MBR处理系统应设计以水位、水压为核心的自动控制系统。
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2.5 生活污水→国家一级A标准
2.5.1 工艺流程
污 水
粗格栅 调节池 提升泵 混合液回流100% 沉砂池 细格栅 剩余污泥 出水池
抽吸泵 好氧池 厌氧池 缺氧池 2.5.2 设计说明
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当生活污水处理出水要求达到北京一级A标准时，必须考虑采用脱氮除磷工艺，建议采用改良A2/O-MBR工艺，处理工艺流程见上图。
1、化粪池
化粪池的选用应按服务人员计算，选用国家标准图 2、调节池
中小型污水处理站宜设置污水调节池，调节池容量按4-8小时平均污水量为宜（小水量采用高值，中水量采用低值）。
调节池宜设置水下搅拌设备，以防污泥沉积，同时可以使污水厌氧、酸化。 3、膜池
（1）为充分利用膜的能力，污水处理可按24小时运转设计。在生化池前设置栅孔为1mm以下的机械细格栅。
（2）为了充分发挥生化池和膜池的各自特点，生化池和膜池可分别设置。 （3）应利用MBR污泥浓度高的特点，来设计前置生化池，即污水浓度由2g/L上升到6-8g/L，选择可以使生化池的池容减少3-4倍。
（4）A2/O生化池的池容与鼓风量，可以合并计算 计算参数：污泥浓度（6-8g/L） 污泥负荷0.1-0.07kgBOD/kgMLSS·d 池容分配：缺氧：厌氧：好氧=2：1：5
水力停留时间（时平均水量计），一般生活污水应在7-8h左右。 （5）原污水分别进入缺氧段与厌氧段，可以暂按各50%计。 （6）膜池容积同样按膜组合布置下的容积。 （7）O段混合液回流率300-400%。 （8）膜池污泥回流到 O段，回流率100%。
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