mbr污水处理工艺

1、mb r污水处理工艺Document serial number NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108MBR污水处理工艺简介一、工艺简介在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor),是 一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。膜的种类繁多，按分离机理进行 分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类，有天然膜(生物膜)和合成膜(有 机膜和无机膜)；按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。二、工艺的组成膜-生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜-生物反 应

2、器实际上是三类反应器的总称：曝气膜-生物反应器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR); 萃取膜-生物反应器(ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR ); 固液分离型膜-生物反应器(Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR,简称 MBR )1、曝气膜-生物反应器曝气膜-生物反应器最早见于 等1988年报道，采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或 微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点(Bubble Point)情况下，可实现向生物反应器的无泡曝

3、气。该工艺的特点是提髙了接触时间和传氧 效率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。如图 1所示。2、萃取膜-生物反应器萃取膜-生物反应器 又称为EMBR (Extractive Membrane Bioreactor) o因为高酸 碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物宜接接触的方法处理；当废 水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现 象，不仅处理效果很不稳圧，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Livingston研究开发了 EMB。废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种 专性细

4、菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以被另一侧的 微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，齐单元水流 相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理 效果稳定。系统的运行条件如HRT和SRT可分别控制在最优的范国，维持最大的污染物 降解速率。3、固液分离型膜-生物反应器固液分离型膜-生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜-生物反 应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的技 术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性 能，沉降性越

5、好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污 泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范用。由于二沉池固液 分离的要求，曝气池的污泥不能维持较髙浓度，一般在L左右，从而限制了生化反应速 率。（HRT ）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统 在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25% 40%。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质 恶化。针对上述问题，MBR将膜分离技术与传统生物处理技术有机结合，MBR实现污泥停 留时间和水力停留时间的分离，大大提髙了固液

6、分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓 度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率。同时，通过 降低F.比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多 突出问题。三、MBR工艺类型以下讨论的均为固液分离型膜-生物反应器。根据膜组件和生物反应器的组合方 式，可将膜-生物反应器分为分置式、一体式以及复合式三种基本类型。分置式膜-生物反应器把膜组件和生物反应器分开设置，如图3所示。生物反应器 中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜， 成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置

7、式膜-生物反应器的特点是运行稳左可靠，易于膜的淸洗、更换及增设;而且膜通量普遍较 大。但一般条件下为减少污染物在膜表而的沉积，延长膜的淸洗周期，需要用循环泵提供 较髙的膜而错流流速，水流循环量大、动力费用髙（Yamamoto, 1989）,并且泵的高速旋转 产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象（Brockmann and Seyfried, 1997 ）。一体式膜-生物反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如图4所示。进水进入膜 -生物反应器，英中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤 出水。这种形式的膜-生物反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相

8、对较低；占地较分置式更为紧凑，近年来在水处理领域受到了特别关注。但是一般膜通量相 对较低，容易发生膜污染，膜污染后不容易淸洗和更换。复合式膜-生物反应器在形式上也属于一体式膜-生物反应器，所不同的是在生物 反应器内加装填料，从而形成复合式膜-生物反应器，改变了反应器的某些性状，如图5 所示：四、MBR处理工艺的特点与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点：1、出水水质优质稳定由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其淸澈，悬浮物和 浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，岀水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准 （），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时，膜

9、分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较髙 的微生物浓度，不但提髙了反应装苣对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质， 同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳 定获得优质的岀水水质。2、剩余污泥产量少该工艺可以在髙容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污 泥排放），降低了污泥处理费用。3、占地面积小，不受设置场合限制生物反应器内能维持髙浓度的微生物量，处理装苣容积负荷高，占地而积大大节省； 该工艺流程简单、结构紧凑、占地而积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成 地面式、半地下式和地下式。4、可去除

10、氨氮及难降解有机物由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的 截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停 留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。5、操作管理方便，易于实现自动控制该工艺实现了水力停留时间（HRT ）与污泥停留时间（SRT ）的完全分离，运行控制更 加灵活稳左，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作 管理更为方便。6、易于从传统工艺进行改造该工艺可以作为传统的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现 的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。膜-生物反应器也存在一些不足

11、。主要表现在以下几个方而：O膜造价高，使膜-生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；O膜污染容易岀现，给操作管理带来不便；O能耗高:首先MBR泥水分离过程必须保持一上的膜驱动压力，其次是MBR池中 MLSS浓度非常髙，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通戢、减 轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表而，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。五、MBR处理工艺用膜膜可以由很多种材料制备，可以是液相、固相甚至是气相的。目前使用的分离膜绝大 多数是固相膜。根据孔径不同可分为:微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜;根据材料不 同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是微滤级别膜。膜可以是均

12、质或非均质的，可以 是荷电的或电中性的。广泛用于废水处理的膜主要是由制备的固相非对称膜。膜的分类依据及分类：1、MBR膜材质1）、高分子有机膜材料：聚烯炷类、聚乙烯类、聚丙烯睛、聚矶类、芳香族聚酰胺、 含氟聚合物等。有机膜成本相对较低，造价便宜，膜的制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多 样，应用广泛，但运行过程易污染、强度低、使用寿命短。2）、无机膜：是固态膜的一种，是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、沸 石、无机高分子材料等制成的半透膜。目前在MBR中使用的无机膜多为陶瓷膜，优点是:它可以在pH二014、压力 PClOMPa、温度350 C的环境中使用，其通虽髙、能耗相对较低，在高浓度

13、中具有很大 竞争力;缺点是:造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。2、MBR膜孔径MBR工艺中用膜一般为微滤膜（MF ）和超滤膜（UF ）,大都采用 U m膜孔径， 这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。微滤膜常用的聚合物材料有:聚碳酸酯、纤维素酯、聚砚、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、 聚瞇酰亚胺、聚丙烯、聚醍聪酮、聚酰胺等。超滤常用聚合物材料有:聚飒、聚联矶、聚酰胺、聚丙烯睛（PAN）、聚偏氟乙烯、纤 维素酯、聚瞇礎酮、聚亚酰胺、聚礎酰胺等。3、MBR膜组件为了便于工业化生产和安装，提髙膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜而积， 通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一左的驱

14、动力下，完成混合液中各组 分的分离，这类装置称为膜组件(Module )。工业上常用的膜组件形式有五种：板框式(Plate and Frame Module )、螺旋卷式(Spiral Wound Module)、圆管式 (TubularModule)、中空纤维式(Hollow Fiber Module)和毛细管式(Capillary Module) o前两种使用平板膜，后三者使用管式膜。圆管式膜直径10mm;毛细管式- ; 中空纤维式。名称/项目中空纤维式毛细管式摞旋卷式平板式圆管式价格(元/m3)1015015080025080080025004001500冲填密度中中低低清洗难易中易易压

15、力降中中中低可否高压操作可否可较难较难膜形式限制有有无无无表:各种膜组件特性MBR工艺中常用的膜组件形式有:板框式、圆管式、中空纤维式。板框式：是MBR工艺最早应用的一种膜组件形式，外形类似于普通的。优点是:制造组装简单，操作方便，易于维护、淸洗、更换。缺点是:密封较复杂，压力损失大，装填密度小。圆管式：是由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型， 即进水从管内流入，渗透液从管外流出。膜直径在624mm之间。圆管式膜优点是:料液可 以控制湍流流动，不易堵塞，易淸洗，压力损失小。缺点是:装填密度小。中空纤维式：外径一般为40 250 um ,内径为25 42um。优

16、点是:耐压强度髙，不易变形。 在MBR中，常把组件直接放入反应器中，不需耐压容器，构成浸没式膜-生物反应器。一 般为外压式膜组件。优点是:装填密度高;造价相对较低;寿命较长，可以采用物化性能稳 定，透水率低的尼龙中空纤维膜;膜耐压性能好，不需支撑材料。缺点是:对堵塞敏感，污 染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。MBR膜组件设计的一般要求：o对膜提供足够的机械支撑，流道通畅，没有流动死角和静水区；o能耗较低，尽量减少浓差极化，提高分离效率，减轻膜污染；o尽可能高的装填密度，安装，淸洗、更换方便；o具有足够的机械强度、化学和热稳泄性。膜组件的选用要综合考虑其成本，装填密度、应用场合、系统流程、膜

17、污染及淸洗、 使用寿命等。六、MBR处理工艺的应用领域进入90年代中后期，膜-生物反应器在国外已进入了实际应用阶段。？Zenon公司 首先推岀了超滤管式膜-生物反应器，并将英应用于。为了节约能耗，该公司又开发了浸 入式，苴开发出的膜-生物反应器已应用于美国、徳国、法国和埃及等十多个地方，规模 从380m 3 /d至7600m 3 /d。日本三菱人造丝公司也是世界上浸入式中空纤维膜的知名 提供商，其在MBR的应用方面也积累了多年的经验，在日本以及其他国家建有多项实际 MBR工程。日本Kubota公司是另一个在膜-生物反应器实际应用中具有竞争力的公司， 它所生产的板式膜具有流通量大、耐污染和工艺简

18、单等特点。国内一些研究者及企业也在 MBR实用化方面进行着尝试。现在，膜-生物反应器已应用于以下领域：1、城市污水处理及建筑中水回用1967年第一个采用MBR工艺的废水处理厂由美国的Dorr-Oliver公司建成，这个处 理厂处理14m 3 /d废水。1977年，一套污水回用系统在日本的一幢高层建筑中得到实 际应用。1980年，日本建成了两座处理能力分别为10m 3 /d和50m 3 /d的MBR处理 厂。90年代中期，日本就有39座这样的厂在运行，最大处理能力可达500m 3 /d，并 且有100多处的髙楼采用MBR将污水处理后回用于中水道。1997年，英国Wessex公 司在英国Porlo

19、ck建立了当时世界上最大的MBR系统，日处理量达2 ,000 m 3 ,1999 年又在 Dorset 的 Swanage 建成了 13 ,000m 3 /d 的 MBR I14。1998年5月，进行的一体式膜-生物反应器中试系统通过了国家鉴圧。2000年 初，淸华大学在北京市海淀乡医院建起了一套实用的MBR系统，用以处理医院废水，该工 程于2000年6月建成并投入使用，目前运转正常。2000年9月，天津大学教授及其领 导的科研小组在普辰大厦建成了一个MBR示范工程，该系统日处理污水25吨，处理后的 污水全部用于卫生间的冲洗及绿地浇洒，占地而积为10平方米，处理每吨污水的能耗 为h。2、工业废

20、水处理90年代以来，MBR的处理对象不断拓宽，除中水回用、粪便污水处理以外，MBR在 工业废水处理中的应用也得到了广泛关注，如处理、水产加工废水、养殖废水、化妆品生 产废水、染料废水、，均获得了良好的处理效果。90年代初，美国在Ohio建造了一套 用于处理某汽车制造厂的工业废水的MBR系统，处理规模为151m 3 /d,该系统的有机负 荷达m 3d , COD去除率为94%,绝大部分的汕与油脂被降解。在，一脂肪提取加工 厂采用传统的氧化沟污水处理技术处理其生产废水，由于生产规模的扩大，结果导致污泥 膨胀，污泥难以分离，最后采用Zenon的膜组件代替沉淀池，运行效果良好。3、微污染饮用水净化随着

21、氮肥与杀虫剂在农业中的广泛应用，饮用水也不同程度受到污染。 LyonnaisedesEaux公司在90年代中期开发出同时具有生物脱氮、吸附杀虫剂、去除浊度 功能的MBR工艺，1995年该公司在法国的Douchy建成了日产饮用水400m 3的工厂。 出水中氮浓度低于2 /L,杀虫剂浓度低于 u g/L。4、粪便污水处理粪便污水中有机物含量很高，传统的反硝化处理方法要求有很髙污泥浓度，固液分离 不稳左，影响了三级处理效果。MBR的出现很好地解决了这一问题，并且使粪便污水不经 稀释而直接处理成为可能。日本已开发岀被称之为NS系统的屎尿处理技术，最核心部分是平板膜装巻与好氧髙 浓度活性污泥生物反应器组

22、合的系统。NS系统于1985年在日本琦玉县越谷市建成，生 产规模为10kL/d , 1989年又先后在长崎县、建成新的屎尿处理设施。NS系统中的平 板膜每组约2共几十组并列安装，做成能自动打开的框架装程，并能自动冲洗。膜材料为 截流分子屋20000的聚砚超滤膜。反应器内污泥浓度保持在150008000mg/L范国内。 到1994年，日本已有1200多套MBR系统用于处理4000多万人的粪便污水。5、土地填埋场/堆肥渗滤液处理丄地填埋场/堆肥渗滤液含有髙浓度的污染物，其水质和水量随气候条件与操作运行 条件的变化而变化。MBR技术在1994年前就被多家污水处理厂用于该种污水的处理。通 过MBR与R0技术的结合，不仅能去除SS、有机物和氮，而且能有效去除盐类与重金 属。最近美国Envirogen公司开发出一种MBR用于上地填埋场渗滤液的处理，并在新泽 四建成一个日处理能力为40万加仑（约1500m 3 /d）的装置，在2000年底投入运 行。该种MBR使用一种自然存在的混合菌来分解渗滤液中的烧