中空纖維膜MBR污水處理工藝中細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

1、施工、材料與設(shè)備中空纖維膜me r污水處理工藝中細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討梁汀蔣嵐嵐 張萬里 胡 邦馮仕訓(xùn)（無錫市政設(shè)計(jì)研究院冇限公司，無錫214072）摘要 以無錫地區(qū)6座采用中空纖維膜mbr工藝的城鎮(zhèn)污水處理廠細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介 紹了細(xì)格柵系統(tǒng)組成和選擇影響因素，分析了細(xì)格柵水力系統(tǒng)及沖洗系統(tǒng)，并 對其實(shí)際運(yùn)行效果進(jìn) 行了分析，可為同類工藝細(xì)格柵選擇提供參考。關(guān)鍵詞 mbr 屮空纖維膜細(xì)格柵孔徑 doi:10.13789/ki.wwe 1964.2014.0104近年來，隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高、制膜工藝的 進(jìn)步、膜成本和能耗的降低，mbr在污水處理中得 到了越來越廣泛的應(yīng)用。m b r工藝膜組

2、件形式上 主要包括中空纖維膜或平板膜。因?yàn)槊l(fā)等細(xì)小纖 維物質(zhì)進(jìn)入膜處理系統(tǒng)后會造成中空纖維膜絲“成 辮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致膜組件內(nèi)局部發(fā)生板結(jié)，減少膜 組件的有效通量以及局部缺氧/厭氧情況加劇，所以 需要根據(jù)膜組件的情況選擇合適的細(xì)格柵機(jī)械，對 機(jī)械性預(yù)處理技術(shù)提出較高的要求。而平板膜因其 扁平的兒何形狀不會產(chǎn)生成辮”現(xiàn)象，對細(xì)格柵 系統(tǒng)的設(shè)置要求較低，一般柵孔間隙23 mm的細(xì) 格柵即可滿足過濾要求。因此本文結(jié)合無錫地區(qū)6 座采用mbr工藝的城鎮(zhèn)污水處理廠細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)格柵沖洗計(jì)運(yùn)行情況，著重考慮中空纖維膜mbr系統(tǒng)的細(xì) 格柵設(shè)置，對細(xì)格柵系統(tǒng)選用設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。1細(xì)格柵系統(tǒng)組成采用mbr工藝的污水

3、預(yù)處理系統(tǒng)屮進(jìn)水首先 通過一道粗格柵，柵距1 02 0 mm ' z后還需設(shè)置 孔徑36 mm細(xì)格柵、孔徑0. 52 mm的精細(xì)格 柵對腸組件進(jìn)行保護(hù)。無錫地區(qū)6座采用mbr工 藝的各污水處理廠細(xì)格柵系統(tǒng)配世如表1所示。1. 1細(xì)格柵系統(tǒng)形式細(xì)格柵形式一般可采用階梯格柵、回轉(zhuǎn)格柵、轉(zhuǎn) 鼓格柵和網(wǎng)內(nèi)側(cè)進(jìn)水回轉(zhuǎn)濾網(wǎng)式格柵（下文簡稱為 內(nèi)進(jìn)流格柵）等形式。精細(xì)格柵形式包括轉(zhuǎn)鼓格柵 和內(nèi)進(jìn)流格柵兩種形式。階梯格柵、回轉(zhuǎn)格柵屬于a顯人壓力値b戰(zhàn)位軸值噪陝陝曝陝陝曝曝陝陝曝陝曝陝陝陝陝陝曝陝陝糜陝陝陝陝曝陝陝陝陝陝陝陝陝陝陝陝陝陝屣陝陝陝陝陝陝陝屣陝堵塞物情況下，系統(tǒng)內(nèi)壓力波動最大。即在這兩種 情

4、況下住戶家中最容易產(chǎn)生返臭現(xiàn)象。（2）2個(gè)坐便器的排水時(shí)間間隔對系統(tǒng)內(nèi)壓力 基木無影響°（3）在2個(gè)坐便器以及浴缸、洗手盆組合排水 時(shí)，基本不會產(chǎn)生口虹吸現(xiàn)彖以及誘導(dǎo)虹吸現(xiàn)象。目前，試驗(yàn)中僅考慮到上述變量對排水系統(tǒng)內(nèi) 的壓力以及水封中液位變化的影響。其他因素對排 水系統(tǒng)的影響需要進(jìn)一步驗(yàn)證。圖6誘導(dǎo)虹吸試驗(yàn)不同工況下最大圧力值和液位差偵由圖6 b可以看出，在3種工況下，1號、2號坐便器 的最大液位差只有0.19cm，因此誘導(dǎo)虹吸在這3種工況 下均不明顯，這3種排水工況對水封損失基本無影響。 4結(jié)論（1 ）底層排水時(shí)，橫干管逆坡以及橫干管中有通訊處：1 00044北京市西城區(qū)車公莊大街

5、】9號國家 住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研處中心電話:010 ）88328242e-mail :leiz 收稿日期:2014-02-21表1各污水處理廠細(xì)格柵系統(tǒng)設(shè)置污水處理廠格柵形式徑配買及格網(wǎng)形式a廠6 mm網(wǎng)板型階梯細(xì)格柵+3 mm網(wǎng)板型轉(zhuǎn)鼓細(xì) 格柵+ 1 mm方格網(wǎng)型轉(zhuǎn)鼓精細(xì)格柵b廠3 mm網(wǎng)板型轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵+ 1 mm方格網(wǎng)型轉(zhuǎn)鼓 精細(xì)格柵c廠3 mm網(wǎng)板型內(nèi)進(jìn)流細(xì)格柵+ 1 mm網(wǎng)板型內(nèi)進(jìn) 流精細(xì)格柵d廠3 mm網(wǎng)板型轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵+ 1 mm方格網(wǎng)型轉(zhuǎn)鼓 精細(xì)格柵e廠3 mm網(wǎng)板型轉(zhuǎn)鼓細(xì)格冊+ 1.5 mm網(wǎng)板熨轉(zhuǎn)鼓 精細(xì)格柵f廠3 mm網(wǎng)板型階梯型細(xì)格柵+ 1.5 mm網(wǎng)板型轉(zhuǎn) 鼓精細(xì)格柵

6、傳統(tǒng)格柵形式：轉(zhuǎn) 鼓格柵和內(nèi)進(jìn)流格柵屬于近年來 在污水處理中應(yīng)用逐漸增多的精細(xì)格柵形式。轉(zhuǎn)鼓格柵采用傾斜3 03 5°放置的結(jié)構(gòu)，主要由 濾鼓、清洗裝置、螺旋傳輸機(jī)和壓榨器組合成的一體 化機(jī)械，污水從圓柱狀轉(zhuǎn)鼓的前端流入，經(jīng)轉(zhuǎn)鼓側(cè)面 的柵縫流出，污水中的柵渣則被截留在鼓柵內(nèi)側(cè)的 柵條上，并被沖洗清除。內(nèi)進(jìn)流格柵機(jī)架垂直安裝于格柵渠的屮央， 兩過濾面平行于水流方向，機(jī)架下部迎水端開有 一個(gè)進(jìn)水洞口，其對側(cè)為封閉端。機(jī)架的兩側(cè)與 格柵渠之間的間隙為格柵濾后出水的通道。污水 山進(jìn)水洞口流入機(jī)內(nèi)后經(jīng)兩側(cè)網(wǎng)板流出，并經(jīng)兩側(cè) 出水通道匯入機(jī)后渠道屮，形成由濾而內(nèi)進(jìn)外出式 過濾截留。1. 2柵網(wǎng)形

7、式及孔徑1. 2. 1形式單維柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)格柵為柵條型，二維柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)可 有網(wǎng)板型和方格網(wǎng)型兩種。單維柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)柵縫長度比柵縫寬度大許多 倍，而二維柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)無論從任何方向看，柵隙的大 小均等于柵距的柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)。正是由于該特質(zhì)，二 維柵網(wǎng)不易產(chǎn)生細(xì)長扁平雜物對格柵的穿透現(xiàn)象， 分離效率遠(yuǎn)髙于單維柵網(wǎng)。建議mbr工藝的細(xì)格 柵宜選擇二維結(jié)構(gòu)的柵網(wǎng)，可以對精細(xì)格柵形成較 強(qiáng)的保護(hù)作用；而精細(xì)格柵應(yīng)選擇二維結(jié)構(gòu)的柵網(wǎng)。 1. 2. 2孔徑柵條型格柵的柵間距一般最小可以做到1 mm° 網(wǎng)板型格柵網(wǎng)板可采用沖壓成型的圓微孔網(wǎng)板或 者是激光切割的aisi304不銹鋼多孔板，網(wǎng)板惻孔 直徑一般最小可到1 mm

8、*方格網(wǎng)采用aisi316不 銹鋼絲精編而成，網(wǎng)孔孔眼呈正方形，邊長一般最 小可到0. 5 mm °細(xì)格柵選擇影響因素2在選擇細(xì)格柵形式及間隙時(shí)，必須根據(jù)污水中 預(yù)計(jì)的代表性夾雜物的大小以及膜組件對這些物質(zhì) 的敏感狀態(tài)而確定-2. 1污水水質(zhì)的影響細(xì)格柵級數(shù)及孔徑的考慮主要從污水處理廠進(jìn) 水水質(zhì)分析。a廠進(jìn)廠污水中含有一部分毛紡、印 染等工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)廢水，進(jìn)水中纖維狀絮體含量較 高，且ss含量較高，設(shè)計(jì)ss達(dá)到4 0 omg/l，采用了 三級細(xì)格柵系統(tǒng)以降低每一級格柵的運(yùn)行固體負(fù) 荷，且精細(xì)格柵孔徑設(shè)計(jì)為0. 75 mm，強(qiáng)化了預(yù)處 理系統(tǒng)對屮空膜的保護(hù)。其余污水處理廠進(jìn)廠污水 屮來

9、自工業(yè)企業(yè)的廢水多數(shù)為電子生產(chǎn)、機(jī)械加工 或農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)等，并且進(jìn)水ss含量較低，設(shè)計(jì)ss 為2 0 030 0 mg/l 以mbr系統(tǒng)設(shè)計(jì)中均采用 了兩級細(xì)格柵系統(tǒng)，并且精細(xì)格柵的孔徑設(shè)計(jì)為 1 1 5 mm °2. 2中空纖維膜的影響中空纖維膜組件構(gòu)成形式上分為簾式結(jié)構(gòu)、束 狀結(jié)構(gòu)、柱式結(jié)構(gòu)。根據(jù)運(yùn)行效果，簾式結(jié)構(gòu)在膜絲 端部發(fā)生纖維纏繞現(xiàn)彖的程度和對較輕。冃前的格 柵系統(tǒng)配總均可對膜系統(tǒng)的運(yùn)行起到較好的保護(hù) 作用。該6座污水處理廠采用中空纖維膜作為膜過濾 核心組件，采用的屮空纖維膜有簾式結(jié)構(gòu)和柱式結(jié) 構(gòu)，從膜的孔徑上既有超濾膜也有微濾膜。兩者孔 徑雖然不同，但是被截留下來的污染

10、物會在膜表面 構(gòu)成凝膠層，并發(fā)揮主要的截留過濾作用。因此，微 濾和超濾對前方格柵系統(tǒng)孔徑的要求沒有明顯區(qū) 別。在細(xì)格柵孔徑選擇時(shí)，膜孔徑大小對其沒有 影響。3 細(xì)格柵配置系統(tǒng)3. 1沖洗系統(tǒng)對于污水中含油脂和纖維類物質(zhì)以及污垢對細(xì) 格柵造成有效過濾面積下降時(shí)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，細(xì)格 柵多數(shù)僅配辻中壓沖洗系統(tǒng)，粘細(xì)格柵則一般采用 中壓和高壓兩種方式進(jìn)行沖洗。中壓沖洗水要求大于0. 5 mpa *用變頻氣壓供 水裝置，沖洗外罩耍用折疊式；高壓沖洗水耍求大于 12mpa。格柵在正常運(yùn)行時(shí)是根據(jù)格柵前液位來 進(jìn)行啟動的，格柵沖洗系統(tǒng)在啟動時(shí)采用中壓水進(jìn) 行沖洗，但經(jīng)中壓水沖洗后仍會有少顯纖維物纏繞 在柵網(wǎng)

11、上，因此格柵在運(yùn)行時(shí)-般一天24h內(nèi)采用 高壓掃描沖洗1次，由于水壓大于12 mpa，可以把 纏繞在柵網(wǎng)上的纖維物質(zhì)進(jìn)行有效切割，使格柵長 期安全正常運(yùn)行。高壓噴嘴采用快速拆卸結(jié)構(gòu)便于 維護(hù)，噴嘴過流部分需采用耐高壓、耐磨損的硬質(zhì) 烏鋼。另外，為降低廠區(qū)的給水用量，采用mbri藝 的污水處理廠一般采用mbr產(chǎn)水進(jìn)行廠區(qū)中水回 用。當(dāng)采用屮水冋用時(shí)，由于格柵的沖洗瞬時(shí)水量 較大，為減少對廠區(qū)屮水管網(wǎng)的沖擊，建議格柵的沖 洗水單獨(dú)從mbr處進(jìn)行取水，并配套采用穩(wěn)壓罐， 以減少沖洗泵的啟停次數(shù)。3. 2水力控制系統(tǒng)原有細(xì)格柵系統(tǒng)中，每道格柵進(jìn)出水渠前后均 僅設(shè)置檢修閘門，用以在格柵檢修時(shí)截?cái)噙M(jìn)出水。

12、 細(xì)格柵系統(tǒng)的沖洗系統(tǒng)根據(jù)液位差控制開啟，當(dāng)同 一級格柵渠數(shù)量n2條時(shí)，不同渠道的進(jìn)出水水位 無法分別進(jìn)行控制，則難以根據(jù)不同格柵的實(shí)際截 污情況分別進(jìn)行沖洗，影響格柵運(yùn)行效果。另夕卜，如 果下游構(gòu)筑物在處理水量較大出現(xiàn)水力頂托時(shí)，會 直接影響柵后水位進(jìn)而影響格柵的過流能力。因此 在每級格柵前后均需采用非淹沒堰對進(jìn)出水進(jìn)行控 制，避免不同格柵渠道之間水位發(fā)生相互影響，從而 影響沖洗效果。3. 3儀表控制系統(tǒng)細(xì)格柵系統(tǒng)在運(yùn)行中需要對運(yùn)行、故障、高液位 差報(bào)警、設(shè)備不可用信息、低壓沖洗水報(bào)警、斷相等 6種信號進(jìn)行控制輸出，并配備液位差計(jì)等控制 儀表。4 現(xiàn)有細(xì)格柵系統(tǒng)運(yùn)行效果分析以上污水處理廠最長

13、運(yùn)行時(shí)間已接近5a，根 據(jù)運(yùn)行觀測，各廠運(yùn)行效果均較為理想，細(xì)格柵過 柵水損為400 mm *粘細(xì)格柵過柵水損為50 0 mm 0 精細(xì)格柵的出渣量每7j m水在0. 50. 7m。同吋， 在預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一個(gè)運(yùn)行良好的格柵系 統(tǒng)，在對后續(xù)的中空纖維膜保護(hù)的過程中，需要 配合設(shè)置有效的沉砂池，在進(jìn)水中含砂量較高時(shí)， 還需要增設(shè)初沉池，起到協(xié)同保護(hù)的作用。網(wǎng)板型精細(xì)格柵在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了較格網(wǎng)型格柵 更多的優(yōu)勢，以設(shè)計(jì)中常用的1 mm過柵孔隙為例， 直徑1 mm的関形孔眼實(shí)際孔眼面積為邊長1 mm 的方形格網(wǎng)孔眼而積的7& 5%，因此，截留能力更 為優(yōu)越。另外，由于網(wǎng)板型為剛性板式結(jié)構(gòu)，

14、格網(wǎng) 型為柔性的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在運(yùn)行過程中，網(wǎng)板型較格 網(wǎng)型抗變形能力強(qiáng)，也不易發(fā)生破損，更適合于 較為復(fù)雜的城鎮(zhèn)污水處理廠水質(zhì)。因此在不需 要釆用1 mm孔徑以下格柵時(shí)，可優(yōu)先采用網(wǎng)板 型格柵。5結(jié)語mbri藝要求合理選擇格柵形式、格網(wǎng)形式、 級數(shù)以及孔徑，并結(jié)合水力控制對沖洗系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng) 一考慮。（1）中空纖維膜mbr系統(tǒng)中預(yù)處理格柵的級 數(shù)選擇及孔徑選擇主要受進(jìn)水水質(zhì)情況影響，一般 污水處理廠可按照1級細(xì)格柵和1級精細(xì)格柵方式 設(shè)置，精細(xì)格柵孔徑11. 5 mm。（2 ）二維柵網(wǎng)結(jié)構(gòu)的截 留能力優(yōu)于單維柵網(wǎng)結(jié) 構(gòu)，在相同孔徑條件下，網(wǎng)板型柵網(wǎng)格柵截留能力及 強(qiáng)度更大，可優(yōu)先選用。（3）建議每級格柵系統(tǒng)前后均設(shè)巴非淹沒堰， 更有利