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MBR膜生物反应器知识科普
更新时间:2017/8/25  访问次数:2026  来源:广东全务环保科技  编辑:janjoy
膜-生物反应器(Membrane Bio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。
MBR膜生物反应器
膜生物反应器因其有效的截留作用,可保留世代周期较长的微生物,可实现对污水深度净化,同时硝化菌在系统内能充分繁殖,其硝化效果明显,对深度除磷脱氮提供可能。
亚旭膜生物反应器
瑞洁特膜生物反应器
用途
污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水、工业污水通过膜生物反应器等设备处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水、工业污水就近可得,可免去长距离输水,而实现就近处理实现水资源的充分利用,同时污水经过就近处理,也可防止污水在长距离输送过程中造成污水渗漏,导致污染地下水源。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为21世纪污水处理最实用技术。
进出水水质比较:
一般城市污水设计进水水质:BOD5<300mg/l ;CODcr<500mg/l ;SS<300mg/l ;T-N<45mg/l
出水水质:BOD5<10mg/l ;NH4+-N<10.0mg/l; CODcr〈30mg/l ;浊度<5NTU;总大肠细菌总数<3个/L ;
膜分类
膜的种类繁多,可以根据分离机理、膜的性质和膜的结构进行分类。
按分离机理
有反应膜、离子交换膜、渗透膜等。
按膜的性质
有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) 。
按膜的类型
有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。
工艺
MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点:
1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。
2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,运行控制灵活稳定。
3、由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资。
4、利于硝化细菌的截留和繁殖,系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。
5、由于泥龄可以非常长,从而大大提高难降解有机物的降解效率。
6、反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量极低,由于泥龄可无限长,理论上可实现零污泥排放。
7、系统实现PLC控制,操作管理方便
(MBR)
膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术,以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地,并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比,MBR具有以下主要特点:处理效率高、出水水质好;设备紧凑、占地面积小;易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来,该技术愈来愈受到重视,成为研究的热点之一。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家,规模从6m3/d至 13000m3/d不等。
我国对MBR的研究还不到十年,但进展十分迅速。 国内对MBR的研究大致可分为几个方面:(1)探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式,生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺;(2)影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究,探求合适的操作条件与工艺参数,尽可能减轻膜污染,提高膜组件的处理能力和运行稳定性;(3)扩大MBR的应用范围,MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水(食品废水、啤酒废水)与难降解工业废水(石化污水、印染废水等),但以生活污水的处理为主。
在我国,MBR同时应用于生活污水与工业废水处理的研究。 这些研究结果都表明:MBR对各种高浓度有机废水与难降解废水的COD,NH3-N.SS,浊度等都达到良好的去除效果。
我国人均水资源拥有量仅为2250m3/人.年,不足世界平均水平的1/4。在我国600多个城市中,有300余座城市缺水,其中严重缺水城市有100余个,年缺水量近60亿m3,每年因缺水造成经济损失约2000亿元人民币。华北地区人均水资源占有量只有250—480m3/人.年,低于全国人均水平的1/5,这一地区的所有城市几乎都面临缺水问题。因此污水回用是缓解华北平原水危机的重要措施之一。膜生物反应器技术以其优质的出水水质被认为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注。尽管还存在较高的运行费用问题,但随着膜制造技术的进步,膜质量的提高和膜制造成本的降低,MBR的投资也会随之降低。如聚乙烯中空纤维膜,新型陶瓷膜的开发等已使其成本比以往有很大降低。另一方面,各种新型膜生物反应器的开发也使真运行费用大大降低,如在低压下运行的重力淹没式MBR、厌氧MBR等与传统的好氧加压膜生物反应器相比,其运行费用大幅度下降。因此,从长远的观点来看,膜生物反应器在水处理中应用范围必将越来越广。在水环境标准日益严格的今天,MBR已显示出其巨大的发展潜力,将是新世纪替代传统废水处理技术的有力竞争者。
技术优点
高MLSS与微滤膜过滤下,出水水质稳定,高品质。高容积负荷下,停留时间短,MBR流程较传统系统简单 ,占地面积减小完全取代沉淀池、砂滤单元,占地面积较传统方式节省30%,无污泥沉降性问题
反应池内MLSS浓度可达10000mg/L以上,耐负荷冲击能力强,有效处理高浓度有机废水 在微滤膜过滤下,分离效果远优于传统沉淀池及砂滤等处理单元,出水水质良好稳定,悬浮物和浊 度低,一般低污染度市政废水处理后,可直接做为中水道用水或现场资源回收水使用有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖,系统的硝化效率得以提高,A/O反应下具高效脱 氮的功能。A/O、A2O法可有效去除氨氮与磷,尤其适用于水质管制区内使用微滤膜可拦除大部分细菌等微生物,减少消毒药剂添加量及获得安全的回用水 低能耗,操作运转费用低生物拦截在池内,可取得较长的SRT高污泥龄之运转下,在生物自解下污泥量减少1/2以上 。低废弃污泥量低于传统活性污泥法、排泥周期长、操作弹性大,生物膜管系统属于绝对过滤系统及高MLSS,可轻易克服变异性大之废水系统PLC控制设计,操作维护容易,可实现自动化控制,便于管理高生物污泥操作浓度;MLSS=6000~10000mg/l ,可减少生物好氧污泥池之体积 可作封闭式设计,低公害,低噪音,低臭味膜分离大大提高了污水的大分子难降解的物质处理效率标准移动式模组化设计,快速简单的安装,易于分期扩充适用于对于旧有污水处理厂进行改造,仅需增设MBR膜组设备。
原有程序 加入MBR程序
流程变动 原程序中有沉淀池两座、快混池、慢混池、加压浮除、上流式过滤一组、活性炭塔两座等程序。几乎可全被MBR持取代。 将其中一池沉淀池改为平底,置入MBR模组。即可取代原有其他程序。
处理水质更佳 原先至加压浮除后排放水质:
COD=182mg/l,SS=6.5mg/l,
NH4-N=0.4mg/l,NO3-N=31.4mg/l 经MBR处理后水质:
COD=165.5mg/l,SS=5.7mg/l,
NH4-N=0.19mg/l,NO3-N=25mg/l
操作维护更容易,成本更低 原先程序复杂,池体与机械众多,人员操作技术性与复杂度高。所需人力多。 由MBR池取代后,反洗由PLC自动控制。化学洗程序单纯,各组分别实施。人员操作管理极容易。
设置成本 池体多、机械多 由原有沉淀池体空间运用。
耗材 由于机械众多,复杂,耗材数量大。也必须活化或更新活性炭。 机械数量少,形式单纯
应用方式
总述
为上世纪90年代国际上新兴的水处理技术,它将污水生物处理技术与膜分离技术相结合,首先利用生化技术降解水中的有机物,驯养优势菌类 、阻隔细菌,然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质,降低水浊度,达到排放标准。膜生物反应器技术可广泛用于污水处理和中水回用等领域。
CCAS技术
即连续循环曝气系统工艺(Continuous Cycle Aeration System),是一种连续进水式SBR曝气系统。污水处理工艺CCAS是在SBR(Sequencing Batch Reactor,序批式处理法)的基础上改进而成。CCAS污水处理工艺对污水预处理要求不高,只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池,除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成,出水可达标排放。
污水处理工艺CCAS上独特的优势:
(1)曝气时,CCAS污水处理的污水和污泥处于完全理想混合状态,保证了BOD、COD的去除率,去除率高达95%。
(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用,使氮、磷去除率达80%以上,保证了出水指标合格。
(3)沉淀时,整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态,使出水悬浮物极低,低的值也保证了磷的去除效果。
CCAS污水处理工艺的缺点是各池子同时间歇运行,人工控制几乎不可能,全赖电脑控制,对处理厂的管理人员素质要求很高,对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。
连续微滤技术
采用超微滤膜对液体进行选择性过滤分离,在操作压力范围下对液体混合物进行截流而达到分离、浓缩、净化的目的。目前,连续超微滤技术受到市场和用户的广泛关注及使用,为一成熟技术。公司的聚丙烯中空纤维膜元件在净水领域、河川水、深井水及工业制程浓缩的处理有丰富的经验。膜系统中原水在膜外侧,净化水走膜内侧,回流比高,水在膜管内的流速大,有利于减小膜污染。同时采用气水混合反洗工艺,通过空气对膜表面的擦洗,能够有效的保护膜元件,膜清洗效果好,可有效去除水中的细菌、微生物和悬浮物等杂质,出水浊度近于零....
可作为RO、NF的前处理,可使RO、NF进水的SDI≦2,大大的延长了RO、NF膜元件的使用寿命,确保膜系统的长时间的稳定运行。
线上清洗,结合膜材料的优良机械性能,可采用气水反冲洗技术和错流工艺,占地面积小。
传统的方法需要复杂的工艺处理才能达到RO、NF进水的要求,CMF只需一步过滤就可得到高品质的预处理水,直接作为RO、NF的进水,产水率95%以上。
投资成本低。减少前处理设备和药剂的费用。
延长RO、NF的清洗周期。使RO、NF的清洗周期从1-3个月延长到半年以上,寿命从2-3年延长到5年以上。
可实现自动控制及远端监控
膜组化设备
台湾纤维膜公司提供膜组化设备可直接放置于生物处理池中,使用上无论是新建或旧有污水厂改善皆非常便利,膜组化经由精确的计算与设计可有效降低膜污染及使用寿命,并在长期的设备运行中得到验证。
模组化的设计,易于扩充,可设计为移动式废水处理单元
可依业主需求,配合产能,进行分期处理量之扩充
分期扩充处理能力,降低初期成本投资
克服低负荷造成生物系统运转不易操作等问题
膜组化设计,可依水量设计或需求随时增加于处理池内
安装简易,施工期短
一体化控制,自动操作
线上清洗设备,操作便利
依据池体容积及需求选用PP及PVDF膜设备
中水,即城市污水经三级处理后的再生水。常用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。台湾纤维膜为MBR中空纤维膜系统供应公司,提供膜技术运用经验。公司经过多年MBR膜生物反应器的应用经验,研究开发了‘TF-MBR-RT’系列自控一体式中水处理回用设备。适用于中小型规模的中水处理与回用设备。可运用生活社区、宾馆饭店、观光度假区、学校、办公大楼、船舶等分散用户的日常生活污水处理及回收再利用。
在2004年意大利招开的环保年会上,从各方面评估公认MBR膜生物反应器为市政污水最终可行的中水回用技术。
偏远地区饮用水的水源通常取用地下水或地表水(如河川水、雨水,湖泊等),由于原水中存在着不同的杂质,故规划流程亦为两套主架构。
参数
总述
膜生物反应器是常见的水处理设备之一,膜生物反应器研究的重要内容是在保证出水水质的前提下,膜通量应尽可能大,这样减少膜的使用面积,降低膜生物反应器的基建费用和运行费用,这些都是由膜生物反应器参数决定的,下面我们就来了解一下膜生物反应器的参数内容。

膜生物反应器的材料分为有机膜和无机膜两种。膜生物反应器曾遍采用有机膜,常用的膜材料为聚乙烯、聚丙烯等。分离式膜生物反应器通常采用超滤膜组件,截留分子量一般在2—30万。膜生物反应器截留分子量越大,初始膜通量越大,但长期运行膜通量未必越大。
操作方式
当膜选定后,真物化性质也就确定了,因此,操作方式就成为影响膜生物反应器膜污染的主要因素。不仅污泥浓度、混合液粘度等影响膜通量,混合液本身的过滤性能,如活性污泥性状、生物相也影响膜生物反应器膜通量的衰减。有研究表明:粉末活性炭(PAC)与絮凝剂的加入有助于改善泥水分离性能,形成体积更大、粘性更小的污泥絮体,减少了膜堵塞的机会。但絮凝剂的过量加人会造成污泥活性受到限制,影响反应器的处理能力和处理效果。
水力学特性
改善膜面附近料液的流体力学条件,如提高流体的进水流速,减少浓差极化,使被截留的溶质及时被带走。分离式膜生物反应器中,一般均采用错流过滤的方式;而一体式膜生物反应器实质上是一种死端过滤方式。与死端过滤相比,错流过滤更有助于防止膜面沉积污染。因此设计合理的流道结构,提高膜间液体上升流速,使较大的暖气量起到了冲刷膜表面的错流过滤效果对于淹没式膜生物反应器显得尤为重要。
应用领域
有机废水处理
各类饮料工厂、酒厂、食品厂、畜牧厂、屠宰厂、 染整作业厂、皮革厂、纸浆厂
制药厂、高浓度有机处理厂等之废水处理
旧有污水厂制程改善
逆渗透系统之前处理
污水中水回用
大型市政废水处理及再利用、社区生活中水回用、、百货、办公大楼中水回用、
餐厅或风景区废水处理及再利用
地表水净化处理
洗车厂船舶污水回收再利用
放流水直接过滤,完全取代砂滤。操作人力省、逆洗超快、无逆洗水出现…。降低SS保证至10以下,但往往逼近0
取代传统RO前处理。取代纯水制造的前处理。
地下水砂粒过滤。
配合MBR工法,不用沉淀池、污泥浓缩池、砂滤池等用地节省。更大大去除COD与BOD。尤其对于
BOD去除率超显著,20以下为正常值。
MBR工艺再配合A/O、A2/O工艺,可大举降低氮与磷,适用在水质与水源保护区。
在欧、美、大陆蓬勃发展,大家都在脑力激荡,如何配套使用。如:养殖业净水、采矿业、饮水机等等。变形的中空纤维膜应用,如雨后春笋。也欢迎大家讨论。
MBR分类
目前在水处理行业中,膜生物反应器投入大规模实际应用,膜生物反应器依据膜组件,及原理有不同的分类。下面我们就来了解一下膜生物反应器分类。
从整体上来讲,膜生物反应器分类有以下几种:
膜分离生物反应器:膜分离生物反应器用于污水处理中的固液分离。
膜曝气生物反应器:膜曝气生物反应器中膜被用于气体质量传递,通常是为好氧工艺供氧,可以实现生物反应器的无泡曝气,大大提高反应器的传氧效率。
萃取膜生物反应器:萃取膜生物反应器主要用于工业中优先污染物的处理,选择性透过膜被用于萃取特定的污染物。
按照膜组件的放置方式可分为:分体式和一体式膜生物反应器
分体式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置,膜生物反应器的混合液经增压后进入膜组件,在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水,活性污泥则被截留,并随浓缩液回流到生物反应器内。
一体式系统则直接将膜组件置于反应器内,通过的抽吸得到过滤液,膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生,设置在膜的正下方,混合液随气流向上流动,在膜表面产生剪切力,以减少膜的污染。一体式膜生物反应器工艺是污水生物处理技术与膜分离技术的有机结合。
按照膜生物反应器是否需氧:可分为好氧和厌氧膜生物反应器
好氧膜生物反应器一般用于城市和工业的处理,好氧MBR用于城市污水处理通常是为了使出水达到回用的目的,而用于处理工业的主要为了去除一些特别的污染物,如油脂类污染物。
厌氧膜生物发生器中,通过膜的高效截留,不仅解决了厌氧污泥容易从膜生物反应器流失导致出水水质降低的问题,同时膜分离的作用还体现在对厌氧反应器的构造与处理效果的强化方面。以UASB与膜单元相结合为例,厌氧膜生物反应器不再需要设计的三相分离器来实现固液气的分离;而对于两相厌氧MBR,由于膜分离的作用使产酸反应气中的产酸菌浓度增加,提高了水解发酵能力,同时膜将大分子有机物截留在产酸反应器中使水解发酵,因此保持较高的酸化率。厌氧膜生物反应器厂用于高浓度有机分水的处理效果,由于膜生物反应器缺少曝气,为了使厌氧污泥处于悬浮状态,处理高浓度有机的厌氧膜生物反应器均采用分体式。
构造
进水井
进水井里设置溢流口和进水闸门,在来水量超过系统负荷或者处理系统发生事故的情况下,关闭进水闸门,污水直接通过溢流口就近排入河道或者市政管网。
格栅
污水中经常含有大量杂物,为了保证膜生物反应器的正常运行,必须将各种纤维、渣物、废纸等杂物拦截在系统之外,因此在膜生物反应器前设置格栅,定期将栅渣清理干净。
调节池
收集的污水水量和水质都是随着时间变化的,为了保证后续处理系统的正常运行,降低运行负荷,需要对污水的水量和水质进行调解,因此在进入生物处理系统前设计调节池。调节池内需要定期清理沉淀物。调节池一般设置溢流,在负荷过大的情况下,保证系统的运行正常。
毛发聚集器
在中水处理系统内,由于收集的洗浴废水内含有少量的毛发和纤维,不清理干净,会对水泵和膜生物反应器反应器造成堵塞,降低处理效率,并可能最终造成整个系统的瘫痪,因此在中水处理系统内需要设置毛发过滤器。
反应池
在膜生物反应器反应池里进行着有机污染物的降解和泥水的分离。作为处理系统的核心部分,反应池里面包括微生物菌落、膜组件、集水系统、出水系统、曝气系统。
消毒装置
根据出水的要求,膜生物反应器设计有消毒装置,可自动控制加药量。
计量装置
为了能够保证系统运行良好,需要采用一定的计量装置进行系统的参数控制。计量控制仪器包括流量计和水表等。
电控装置
电控箱安装于设备机房内。主要控制进水泵、风机和抽吸泵。控制有手动控制和自动控制两种形式。进水泵在PLC控制下,根据各反应池水位情况,自动运行。抽吸泵运行按预设时间周期间歇控制,当膜生物反应器反应池低水位时,抽吸泵自动停止,以保护膜组器
特点
1) 对污染物的去除率高,抗污泥膨胀能力强,出水水质稳定可靠,出水中没有悬浮物;
2 ) 膜生物反应器实现了反应器污泥龄STR和水力停留时间HRT的分别控制,因而其设计和操作大大简化;
3 ) 膜的机械截留作用避免了微生物的流失,生物反应器内可保持高的污泥浓度,从而能提高体积负荷,降低污泥负荷,具有极强的抗冲击能力;
4 ) 由于SRT很长,生物反应器又起到了“污泥硝化池”的作用,从而显著减少污泥产量,剩余污泥产量低,污泥处理费用低;
5 ) 由于膜的截流作用使SRT延长,营造了有利于增殖缓慢的微生物。如硝化细菌生长的环境,可以提高系统的硝化能力,同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解;
6 ) MBR曝气池的活性污泥不会随出水流失,在运行过程中,活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化,并达到一种动态平衡,这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点;
7 ) 较大的水力循环导致了污水的均匀混合,因而使活性污泥有很好的分散性,大大提高活性污泥的比表面积。MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。这是普通生化法水处理技术形成较大的菌 胶团所难以相比的;
8 ) 膜生物反应器易于一体化,易于实现自动控制,操作管理方便;
9) MBR工艺省略了二沉池,减少占地面积。[1]
应用范围
膜生物反应器广泛适用于生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行业的有机污水处理。膜生物反应器的产水常用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。适用于各类工业企业、宾馆、饭店、学校、医院、住宅区、洗衣房等的污废水处理、中水处理及原有污水设施的升级改造等。[2]
膜生物反应器(Membrane Bioreactor,简称MBR)水处理技术是一种生物技术与膜技术相结合的高效生化水处理技术,膜生物反应器是结合了膜分离技术和传统的污泥法的一种高效污水处理技术,由于膜的过滤作用,生物完全被截留在生物反应器中,实现了水力停留时问和污泥龄的彻底分离,使生物反应器内保持较高的MLSS。硝化能力强,污染物去除率高。
膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离,有效的达到了泥水分离的目的。充分利用膜的高效截留作用,能够有效地截留硝化菌,完全保留在生物反应器内,使硝化反应保证顺利进行,有效去除氨氮,避免污泥的流失,并且可以截留一时难于降解的大分子有机物,延长其在反应器的停留时间,使之得到最大限度的分解。应用MBR技术后,主要污染物的去除率可达:COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零,处理后的水质良好且稳定,可以直接回用,实现了污水资源化。
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