MBR技术在北京市政污水厂的应用与改进

1、MBR技术在北京应用与改进北京排水集团/5/281/36汇报提要一. 北排集团MBR技术应用情况二. MBR技术应用中问题与改进三. 总结及国内MBR应用前景预测2/36一. 北排集团MBR技术应用情况3/36北京城市排水集团有限责任企业是市国资委所属市政公用基础设施一级企业。2月6日，正式挂牌成立。截止年底，集团总资产456亿，净资产235亿元。在职职员4100余人。北排集团形成了管网搜集、污水处理、再生水利用、污泥处置四大业务板块。截止年底，运行北京中心城区6475公里供排水管网，96座雨污水泵站；8座污水和再生水处理厂站，污水日处理能力267万立方米，再生水日供给能力104万立方米；污泥

2、日处理处置能力2800吨。北排集团介绍6475公里供排水管网96座雨污水泵站267万立方米/天生活污水处理能力104万立方米/天高品质再生水供给能力一. 北排集团MBR技术应用情况2800吨/天污泥处理处置能力4/36北排集团介绍一. 北排集团MBR技术应用情况 按照市政府北京市加紧污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案（2013-年）（京政发201314号）精神，至年三年期间，排水集团新建总规模150万立方米/日再生水设施，完成4座污水处理厂升级改造，新建6128吨/日规模污泥无害化处置设施，进行75座雨水泵站升级改造以及355公里排水管网、110公里再生水管线建设和改造等任务。 北京排水

3、集团改造及新建水厂污泥设施平面图再生水管线总体方案5/36经过十余年探索和实践，北排集团具备了从规划、研发、设计、投融资、建设、装备到运行服务等产业链主要步骤能力，在城市生态环境规划建设、排水和再生水产业发展、流域水污染综合治理、网站厂设施一体化运行等方面含有深入了解、丰富实践经验和优异业绩。北排集团介绍一. 北排集团MBR技术应用情况产业链6/36MBR技术在北排集团应用历程开展MBR技术研究年与清华大学合作进行中试20北小河一期（6万）MBR投入运行20开始MBR工艺配套设备研发制造20北小河二期（4万） MBR、清河三期（15万）MBR投入运行20北小河一期（6万） MBR到寿命换膜20

4、北排装备膜科技企业投产，年生产能力200万平米20槐房（60万）MBR预计6月投入运行使用郊区县运行MBR项目怀柔庙城（9.5万）MBR、房山城关（2.5万）MBR、MBR工艺污水处理站若干在建MBR项目房山“5+2”项目、南宁“3+2+2”项目、次渠改造项目等一. 北排集团MBR技术应用情况7/36北排集团应用MBR技术所占百分比一. 北排集团MBR技术应用情况总处理能力万吨/日其它技术万吨/日UF膜处理能力万吨/日MBR技术处理能力万吨/日MBR技术应用占比%至267199402810.50%至4131252008821.30%8/36一. 北排集团MBR技术应用情况槐房再生水厂效果图北小

5、河再生水厂一期（6万）9/36二. MBR技术应用中问题与改进10/36北排集团经过多年运行经验积累，对MBR工艺应用中出现问题不停探索改进，逐步形成北排集团自主MBR技术研发、设计、膜组器及配套设备生产、工艺运行标准。二. MBR技术应用中问题与改进创新 合作 发展 共赢11/36二. MBR技术应用中问题与改进北排集团MBR技术应用中出现主要问题：1、寿命期内处理水量衰减问题2、预处理效果难以满足膜系统运行要求问题3、膜污染有效控制问题4、同等条件下，投资、运行成本偏高12/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题-问题成因1、膜污染逐步累积，造成膜材料过水能力下降

6、；2、膜材料老化后亲水性下降，造成膜材料过水能力下降；3、膜材料老化后机械强度下降，限制了膜擦洗强度和清洗药剂浓度，清洗效果下降。以北小河再生水厂一期MBR系统为例，设计处理能力为6万吨/日。4月投入运行以来，系统处理能力显著下降，至年4月处理能力仅2万多吨/日。13/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题改进办法1.1建立膜性能评价体系，实时跟踪监测，强化预判 最经济膜寿命评价法第三步 在膜使用极限寿命内，评定最经济膜寿命。 透水率衰减法第一步 利用透水率衰减法评定膜使用极限。 膜性能检测法第二步 对膜性能进行跟踪检测，掌握膜性能衰减情况。14/36在线监测与定时离

7、线检测膜检测体系，建立跟踪监测机制，全方面掌握膜系统运行状态，形成大型MBR工程技术保障系统。在线膜系统运行状态监测定时离线膜性能跟踪检测膜检测体系膜状态评价提出运行提议做出膜寿命预测提出更换提议2. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题改进办法1.1建立膜性能评价体系，实时跟踪监测，强化预判15/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题改进办法1.2建立与健全膜污染预警系统及应急预案，为系统提供安全可靠保障1）对进水进行检测，一旦发觉含有能够产生急性膜堵塞物质，马上报警，防止产生大范围严重膜污染事件。2）依据膜池运行参数，预测膜污染进程。在膜污染速度

8、异常时发出预警，提醒进行运行调整，延缓膜污染进程，减轻不可恢复性膜污染，确保膜透水性。膜污染预警系统进 水膜池运行参数是否对膜组成急性污堵预测膜污染情况，判断膜污染速度是否正常发出警报，提醒运行调整正常运行是否否是16/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题改进办法1.2建立与健全膜污染预警系统及应急预案，为系统提供安全可靠保障膜污染预警算法建立与训练膜污染预警系统因子筛选膜污染影响原因膜污染因子膜污染指示因子输入层输出层膜污染预警神经网络算法输出层输入层北小河4万吨MBR运行数据训练样本集验证样本集膜污染因子膜池MLSS、膜擦洗气量、产水量、跨膜压差、水温、膜池出水

9、COD膜污染指示因子透水率17/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题改进办法1.2建立与健全膜污染预警系统及应急预案，为系统提供安全可靠保障清河再生水厂铁污染实例18/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水量衰减问题改进办法1.3优化膜丝选择，考虑设计余量，提升系统抗污染性能为了改进膜材料老化问题对运行影响，北排集团从膜丝材料选择入手，对市场主流NIPS、NIPS+内衬、TIPS材质膜丝，在化学稳定性、耐磨损、耐压性等方面进行比选。最终确定使用3G-TIPS膜丝作为北排集团应用主要膜丝品种。19/36二. MBR技术应用中问题与改进1、寿命期内处理水

10、量衰减问题改进后效果北小河再生水厂一期MBR系统5月开始换膜，8月完成全部更换工作。换膜后，系统产水性能大幅增加，截止当前未进行过离线人工清洗。每日高峰时段产水量3200m3/h，透膜压差一直保持在30Kpa一下，膜过滤性能良好。经取样检测，膜丝运行一年后，膜丝表面接触角未发生显著改变。换膜周期90天20/36二. MBR技术应用中问题与改进北排集团运行全部MBR项目都面临不一样程度纤维物质缠绕问题。主要原因：1、预处理拦截效率低，常规1mm膜格栅不能有效去除纤维；2、纤维物质在MBR系统内无出路，存在逐年累积情况；3、离线人工清洗能够去除纤维，不过效率较低，且受气候限制。2、预处理效果难以满

11、足膜系统运行要求问题成因21/36二. MBR技术应用中问题与改进2.1优化预处理设计，提升纤维去除率2、预处理效果难以满足膜系统运行要求问题改进办法除 得 尽洗 得 清调 得 准控 得 精除得尽8mm回转格栅1mm转鼓格栅北小河一期8mm回转格栅3mm转鼓格栅1mm转鼓格栅北小河二期40mm抓斗10mm回转格栅3mm孔板格栅1mm滚筒格栅清河三期22/36二. MBR技术应用中问题与改进2.2合理设备选型，提升拦截效率2、预处理效果难以满足膜系统运行要求问题改进办法合理选择膜格栅，可提升纤维物质去除效率，降低进入MBR生物池纤维物质总量。经过测试，该办法能增加20%左右栅渣量。转鼓格栅滚筒格

12、栅23/36北排集团各MBR项目每年12次离线清洗，去除堆积在膜元件上纤维物质。北小河一期项目更换膜组器同时安装了生物池旁途经滤系统，纤维物质堆积问题大幅缓解。当前系统已稳定运行一年，未进行离线清洗。膜架进行离线清洗二. MBR技术应用中问题与改进2.3定时离线人工清洗或建立旁滤系统，去除系统内积累纤维物2、预处理效果难以满足膜系统运行要求问题改进办法24/36二. MBR技术应用中问题与改进1、膜厂家标准在线清洗设定与运行实际情况不配套，不能有效处理实际问题；2、MBR系统用户缺乏自主修改在线清洗步序、参数经验和技术伎俩。3、膜污染有效控制问题问题成因25/36二. MBR技术应用中问题与改

13、进3.1强化膜污染原因跟踪分析，制订针对性清洗方案3、膜污染有效控制问题改进办法污染膜红外光谱分析26/36二. MBR技术应用中问题与改进北排集团依据运行和清洗MBR经验，经过大量清洗对比试验，自主编程开发MBR在线恢复性清洗自控程序。经过使用该程序，实现了运行人员在上位机界面可修改清洗步序和清洗参数，从而丰富了MBR用户清洗伎俩，提升了清洗效率和可靠性。3、膜污染有效控制问题改进办法3.2自主开发清洗程序，提升操作灵活性和清洗有效性27/36二. MBR技术应用中问题与改进3、膜污染有效控制问题改进办法 使用膜厂家清洗原程序清洗效果 使用自主开发恢复性清洗程序清洗效果3.2自主开发清洗程序

14、，提升操作灵活性和清洗有效性28/362. MBR技术应用中问题与改进4、同等条件下，投资、运行成本偏高问题成因MBR项目普遍存在投资高、运行成本偏高问题。主要原因：1、膜丝成本高，配套设备相对较多；2、膜寿命相对较短，折旧费用偏高；系统运行时，膜擦洗气量需求大，电耗偏高。29/36二. MBR技术应用中问题与改进4.1提升单位有效池容过滤面积，降低建设成本4、同等条件下，投资、运行成本偏高改进办法缩小单根膜丝直径，增大膜丝比表面积，在一样池容下提升过滤面积，节约系统占地。膜材质PVDFPVDF制膜工艺热法湿法膜丝内/外径（mm）0.7/1.31.3/2.4膜丝比表面积3.071.6730/3

15、6二. MBR技术应用中问题与改进4.2优化膜材料选择，延长膜运行寿命4、同等条件下，投资、运行成本偏高改进办法选择化学性能稳定、结构稳定，含有较强耐碱、耐氧化性，同时兼具良好机械性能，抗拉强度稳定膜丝，其寿命可提升40%以上。31/36二. MBR技术应用中问题与改进4.3改进系统设计，降低直接运行成本合理设计膜组器形式，选取帘式膜，改变膜擦洗方式，经过周期性气量改变，改进膜擦洗效果，降低膜擦洗气量。北小河一期MBR系统改造后，膜擦洗气量降低25%左右，水处理电耗由0.92kWh/m3降至0.73kWh/m3。4、同等条件下，投资、运行成本偏高改进办法32/36三. 总结及国内MBR应用前景预测33/36三. 总结及国内MBR应用前景预测金属内流式孔板格栅MBR工艺在应用中有其特有优势，但从系统设计、膜材料改进、设备选型、运行管理等方面，