膜生物反應器MBR

膜生物反應器是由膜分離和生物處理結合而成的一種新型、高效污水處理技術。工業含氮廢水其脫氮機理包括硝化作用和反硝化作用兩個基本過程。硝化作用是指由氨氮轉化為硝態氮的過程,該過程主要依靠亞硝化細菌和硝化細菌兩類好氧自養菌來完成。

基本介紹

• 中文名：膜生物反應器
• 外文名：Membrane Bio-Reactor
• 特點：新型、高效污水處理技術
• 設計進水水質：BOD5<30Omg/l CODcr<50Omg/l
• 出水水質：BOD5<5mg/l NH4+-N<1.Omg/l

MBR產品用途

進出水水質比較:

設計進水水質:BOD5<300mg/l CODcr<500mg/l

SS<300mg/l T--N<4-5mg/l

出水水質:BOD5<5mg/l NH4+-N<1.0mg/l

CODcr〈20mg/l 濁度<1NTU

SS=0mg/l 細菌總數<20個/ml

T-N<0.5mg/l 大腸桿菌數未檢出

mbr膜技術首先通過活性污泥來去除水中可生物降解的有機污染物,然後採用膜組件強制截留生物反應器中的活性污泥以及絕大多數的懸浮物,實現淨化後水和活性污泥固液分離,由此強化了生化反應,提高了污水處理效果和出水水質。

MBR處理工藝對氮肥行業廢水中COD處理效果明顯,其生化菌種養生馴化階段較短,從第3天即顯現穩定的效果;穩定處理階段、正常運行階段均能保持較高的COD去除率,去除率基本在90%以上;出口COD平均控制在30mg/L以下。

處理工藝特點

1)處理效率高,出水可直接回用。由於中空纖維膜對生化反應器的混合液具有高效的分離作用,可徹底將污泥與出水進行分離,故可使出水的SS及濁度接近於零。同時由於活性污泥的損失幾乎為零,使得生化反應器中的活性污泥濃度可比傳統工藝高出2~6倍左右,大大提高了脫氮能力。

2)系統運行穩定、流程簡單、設備少、占地面積小。由於MBR技術的活性污泥濃度高,因此裝置的容積負荷大;對進水波動的抗衝擊性能好,運行穩定。此工藝除了可大大縮小生化反應器—曝氣池的體積,使設備和構築物小型化以外,甚至可以省去初沉池,也不需要二沉池,就使得系統占地面積減少。

3)污泥齡長,剩餘污泥量少。當污泥濃度高,而進水負荷低的情況下,系統中營養與微生物比率(F/M)低,污泥齡變長。當F/M維持某個低值時,活性污泥的增長接近為零,這就降低了對剩餘污泥的處理費用。

4)操作管理方便,易於實現自動控制。由於膜分離可使活性污泥完全截留在生物反應器中,使得生物反應器中的水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)是完全分開的,故可靈活、穩定地加以控制;同時,非常易於實現自動控制,提高了污水處理的自動化水平。

MBR工藝特點

MBR的研究始於20世紀60年代的美國，當時由於受膜生產技術所限，膜的使用壽命短、水通透量小，使其在投入實際套用中遇到障礙。70年代以後，日本根據本國國土狹小、地價高的特點對MBR在廢水處理中的套用進行了大力開發和研究，使MBR開始走向實際套用。MBR工藝80年代後在日本等國得到了廣泛套用目。日本某公司對MBR工藝的污水處理效果進行了全面研究，表明活性污泥一平板膜組合工藝不僅可以高效去除有機物，且出水中不含細菌，可直接作為中水回用。目前，日本已經有100處高樓的中水回用系統採用MBR處理工藝。如日本第36137森樓和都飯店、北千住終點站大樓、東京都港區廳宿舍等，都採用膜好氧生物反應器，由好氧性的高濃度活性污泥法和超濾膜組件組合而成的水處理系統，所採用的超濾膜孔徑為10 m切割分子量為20000的聚丙烯腈平板膜組件，處理效果良好。進入90年代後，MBR工藝已經被廣泛接受。目前，這技術已在歐洲、北美及亞洲一些國家得到較快的發展，並已在水處理的許多領域廣泛套用。

MBR在我國的研究始於1993年。天津大學楊造燕教授及其領導的科研小組歷經10年時間研製了中空纖維膜,該技術被稱為"21世紀的水處理技術",該項目曾被列為國家八·五、九·五重點科技攻關項目並被國家列為"中國21世紀議程實施能力及可持續發展實用新技術",此項技術在國內處於領先水平,部分指標達到國際領先水平。MB

優點

MBR是膜分離技術與生物處理法的高效結合,其起源是用膜分離技術取代活性污泥法中的二沉池,進行固液分離。這種工藝不僅有效地達到了泥水分離的目的,而且具有污水三級處理傳統工藝不可比擬的優點:

1、高效地進行固液分離,其分離效果遠好於傳統的沉澱池,出水水質良好,出水懸浮物和濁度接近於零,可直接回用,實現了污水資源化。

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運行控制靈活穩定。

3、由於MBR將傳統污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,並取代了三級處理的全部工藝設施,因此可大幅減少占地面積,節省土建投資。

4、利於硝化細菌的截留和繁殖,系統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5、由於泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有機物的降解效率。

6、反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行,剩餘污泥產量極低,由於泥齡可無限長,理論上可實現零污泥排放。

7、系統實現PLC控制,操作管理方便

MBR主要特點

膜生物反應器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結台的新型水處理技術，以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地，並通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、出水水質好；設備緊湊、占地面積小；易實現自動控制、運行管理簡單。80年代以來，該技術愈來愈受到重視，成為研究的熱點之一。目前膜生物反應器己套用於美國、德國、法國和埃及等十多個國家，規模從6m3/d至 13000m3/d不等。

研究內容

我國對MBR的研究還不到十年，但進展十分迅速。 國內對MBR的研究大致可分為幾個方面：（1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結合的復台式工藝、兩相厭氧工藝；（2）影響處理效果與膜污染的因素、機理及數學模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數，儘可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運行穩定性；（3）擴大MBR的套用範圍，MBR的研究對象從生活污水擴展到高濃度有機廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業廢水（石化污水、印染廢水等），但以生活污水的處理為主。

在我國，MBR同時套用於生活污水與工業廢水處理的研究。 這些研究結果都表明：MBR對各種高濃度有機廢水與難降解廢水的COD，NH3-N.SS，濁度等都達到良好的去除效果。

我國人均水資源擁有量僅為2250m3/人.年，不足世界平均水平的1/4。在我國600多個城市中，有300餘座城市缺水，真中嚴重缺水城市有100餘個，年缺水量近60億m3，每年因缺水造成經濟損失約2000億元人民幣。華北地區人均水資源占有量只有250—480m3/人.年，低於全國人均水平的1/5，這一地區的所有城市幾乎都面臨缺水問題。因此污水回用是緩解華北平原水危機的重要措施之一。膜生物反應器技術以其優質的出水水質被認為是具有較好經濟、社會和環境效益的節水技術而倍受關注。儘管還存在較高的運行費用問題，但隨著膜製造技術的進步，膜質量的提高和膜製造成本的降低，MBR的投資也會隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發等已使其成本比以往有很大降低。另一方面，各種新型膜生物反應器的開發也使真運行費用大大降低，如在低壓下運行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統的好氧加壓膜生物反應器相比，其運行費用大幅度下降。因此，從長遠的觀點來看，膜生物反應器在水處理中套用範圍必將越來越廣。在水環境標準日益嚴格的今天，MBR已顯示出其巨大的發展潛力，將是新世紀替代傳統廢水處理技術的有力競爭者。

MBR參數

膜生物

膜生物反應器的材料分為有機膜和無機膜兩種。膜生物反應器曾遍採用有機膜，常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式膜生物反應器通常採用超濾膜組件，截留分子量一般在2—30萬。膜生物反應器截留分子量越大，初始膜通量越大，但長期運行膜通量未必越大。

操作方式

當膜選定後，真物化性質也就確定了，因此，操作方式就成為影響膜生物反應器膜污染的主要因素。不僅污泥濃度、混合液粘度等影響膜通量，混合液本身的過濾性能，如活性污泥性狀、生物相也影響膜生物反應器膜通量的衰減。有研究表明：粉末活性炭（PAC）與絮凝劑的加入有助於改善泥水分離性能，形成體積更大、粘性更小的污泥絮體，減少了膜堵塞的機會。但絮凝劑的過量加人會造成污泥活性受到限制，影響反應器的處理能力和處理效果。

水力學特性

改善膜面附近料液的流體力學條件，如提高流體的進水流速，減少濃差極化，使被截留的溶質及時被帶走。分離式膜生物反應器中，一般均採用錯流過濾的方式；而一體式膜生物反應器實質上是一種死端過濾方式。與死端過濾相比，錯流過濾更有助於防止膜面沉積污染。因此設計合理的流道結構，提高膜間液體上升流速，使較大的暖氣量起到了沖刷膜表面的錯流過濾效果對於淹沒式膜生物反應器顯得尤為重要。