膜技术在污水处理中的应用

1、膜技术在污水处理中的应用一、膜技术的概念膜是具有选择性分离功能的材料。利用膜的选择性分离实现料液的不同组分 的分离、纯化、浓缩的过程称作膜分离。它与传统过滤的不同在于膜可以在分子 范用内进行分离，并且这过程是一种物理过程，不需发生相的变化和添加助剂。 膜的孔径一般为微米级，依据其孔径的不同（或称为截留分子量），可将膜分为 微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜，根据材料的不同可分为无机膜和有机膜， 无机膜主要还只有微滤级别的膜主要是陶瓷膜和金属膜。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。有机膜是由高分子材料做成的，如醋 酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚瞇砚、聚氟聚合物等等。二、膜技术在

2、污水治理及回用中的应用概况膜技术主要用于污水的深度处理和二级处理。在深度处理中用反渗透（R0） 可有效地脱除溶盐及部分有机物，对悬浮物的脱除更彻底。其出水水质可达饮用 水标准，但对这类水由于还缺乏长期系统地对健康影响的考察，以及由于某些心 理和宗教的原因，目前大多不直接作饮用水使用。一些国家将深度处理水或注入地下蓄水层或注入淡水水库进行自然净化后， 一方面可补充淡水水源，另一方面靠海地区可用于抵御海水入侵。在二级处理中 膜技术MF （微滤）、UF （超滤）多与活性污泥过程结合，用以代替原工艺中的 二沉池，这就是近年发展极为迅速的膜生物反应器，其出水可用于农业灌溉、绿 化、市政匸业用水及生活杂用

3、水。大规模污水回用的方向和程度受地理、气候和经济发展等因素影响，在农业 生产为主的地区，农业灌溉应是水回用的主要方向，在干旱地区，像以色列、澳 大利亚等地，农业灌溉和地表补充是水回用的主要方向。口本再生水的主要用途 以景观、河道用水等市政杂用为主。我国以农业为主，市区被大面积农IB包围的 布局使得农业灌溉用水成为我国近、远期回用水利用的主要方向。回用水用于地 下回注和饮用在国外己有采用，但在我国根据现实经济条件、水资源恢复租度等 因素的综合考虑，只能作为污水回用的远期目标。我国目前的污水回用情况，大三、膜技术污水处理特点膜技术在污水治理及回用中作为项实用技术，其优点是儿乎可完全脱除悬 浮物（S

4、S）、一般的细菌、病毒、大肠杆菌等，且可脱色，减少生成三氯甲烷（THM） 的前驱物，出水水质优良，由于膜装置占用的空间小，特别适合于老厂改造升级 或建厂空间受限制的条件下采用。在城市污水的处理、回用中，膜技术过程常用于二级处理后的深度处理中， 多以微滤（MF）、超滤（UF）替代常规深度处理中的沉淀、过滤、吸附、除菌等 预处理，以纳滤（NF）、反渗透（R0）进行水的软化和脫盐。在中水回用中，目 前使用最多的是以MF、UF与活性污泥组成的膜生物反应器（MBR） o不管在哪一种废水处理中，膜技术都必须与其他技术合理配合才能发挥其作 用。因为污水的成分极其复杂，不同的回用目的，要求的水质标准和处理工艺

5、也 各不相同，任何一种单一的水处理技术都难以达到回用水的水质要求。四、膜污染及其控制所谓膜污染即被处理料液中的某些组分吸附、沉积到膜而上，或进入膜孔中, 我至将膜孔堵死，使膜的渗透阻力大大增加。这种吸附和沉积是膜与料液中组分 Z间，以及吸附在膜面上的组分与料液中其他组分之间相互作用的结果，这种作 用有物理化学作用，也可能有生物作用。作用的程度与组分的浓度、电荷性、溶 液的pH值等有关。浓差极化加剧膜污染，因为它使膜面附近污染物的浓度增加。膜材料的亲、 疏水性及膜的结构对污染作用也有很大影响。在膜过程屮，污染引起的膜通量下降与浓差极化引起的通童下降是混合在一 起的，很难将其区分，但通常认为，浓差

6、极化产生的膜通量下降作用是可逆的， 即降低操作床力或降低料液浓度，这种作用影响在一定程度上可减小，例如在 UF过程中常用释放压力的方法，使膜通量得到部分恢复。膜污染产生的通量下 降大多认为是不可逆的，用一般简单的清洗方法也难以使其恢复。不同组分的污染程度决定于膜材料及应用的条件，但是在一般的物理化学作 用引起的污染中，进料中的蛋白质和胶体粒子往往是引起污染的关键组分。对蛋 白质的膜分离己做了大最研究工作。许多膜材料都会被蛋白质严重污染，特别是 聚丙烯Z类的疏水MF膜，可使膜通呈下降一个数最级，因为蛋白质在膜上形成 了不可逆吸附，并渗透进入膜结构中。UF膜因膜孔较小，一些大分子不容易进 入膜孔，

7、有时就不易污染。但不论是MF膜还是UF膜，膜表面的化学性质，特别 是亲、疏水性和表面电荷，对膜污染程度起着重要作用；疏水性膜更易吸附蛋白 质，导致不可逆污染，与蛋白质带相反电荷的膜，由于静电作用也容易吸附蛋白 质。好的膜组件应具备以下性能：单位体积膜组件的膜而积大；料液侧流体 湍流程度高，以促进传质，控制膜污染；单位体积产水能耗低：单位膜面积 费用低：便于清洗，不易堵塞。五、膜生物反应器分类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。膜生物反应 器分为：膜曝气生物反应器、萃取膜生物反应器、膜分离生物反应器三类。在污 水处理中用的多为与活性污泥过程结合的膜生物反应器（MBR）。在这里膜组

8、件相 当丁传统活性污泥处理中的二沉池，进行固液分离。截流的污泥和未降解的大分 子物质将回流（或留）至生物反应器中，透过水离开体系。1. 曝气膜-生物反应器曝气膜一一生物反应器（AMBR）,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，在保持气体分斥低于泡点情 况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧 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。2. 萃取膜-生物反应器萃取膜一一生物反应器（EMBR）,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直接接触的方法处理：当废水中含

9、挥发性有毒物 质时，若采用传统的好氧生物处理过程，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定，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。其工艺流程见图2。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，有机污染物可以选择性透过膜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门独立，各单元水流相互影响 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围，维持最大

10、 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一一生物反应器，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。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池屮靠重力作用完 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围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在1. 5飞.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。 水力停留时间（HRT ）与污泥龄（SRT

11、）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，出水屮含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题，MBR将分离工 程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效 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/M比减少剰余污泥产生量 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。六、MBR参数1. 按膜组件和生物反应器的相对位置，MBR可分为分置式和一体式

12、两种循环液进水空气生物反应器进水一空气岀水(b)体式 MBR出水<a）分置式MBR在分置式M B R中生物反应器内的混合液由泵增床后进入膜组件。透过侧通 常为常压。滤液在压力差作用下透过膜。为了控制浓差极化和膜污染，料液需以 错流高速流经膜面，能耗较高。在一体式MB R中，膜组件直接浸在曝气反应池中，通过透过侧的抽吸形成 膜两侧的压力差，为减少膜孔堵塞，常采用间歇抽吸法。2. MBR中的名词介绍在介绍MBR的运行参数前，先对这些参数和一些名词的意义做简单说明。 硝化和反硝化。采用活性污泥法脱除污水中的氮，经历硝化和反硝化两个 过程。硝化过程是在好氧(曝气)的情况下，经自养型的亚硝化菌将氨

13、氮氧化为 亚硝酸盐，继而在硝化杆菌作用下氧化为硝酸盐。理论上硝化过程中将lg氨氮 转化为硝酸盐氮需要4. 597 g氧。反硝化过程则是由异养型微生物在无分子态氧 的条件(厌氧)下把硝酸盐作为氧化剂，将硝酸盐还原为氮气 混合液悬浮固体(MLSS)及挥发性悬浮固体(MLVSS)o混合液悬浮固体， 是指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合液中悬浮固体的数量，单位为mg/1, 也有称为混合液污泥浓度，是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。挥发性悬 浮固体，是指混合液悬浮固体中有机物的量，由于它不包括污泥中无机物部分， 能够较准确地代表活性污泥中微生物的数最。 污泥龄(SRT)o曝气池屮匸作着的污泥总量与

14、每I排出的剩余污泥量之比 值。单位是口(d),运行稳定时，剩余污泥量即新增量，因此SRTU卩新增长的污 泥在曝气池中的半均停留时间。 水力停留时间(HRT)o曝气池中液体总体积与每小时排出液体体积之比， 单位为小时(h),运行稳定时，排出液体体积即加入曝气池的液体体积，因此HRT 即进入的液体在曝气池的平均停留时间。 生化盂氧量(B0D)和化学需氧量(COD) o BOD当有溶氧存在时，废水中有机 物在20°C、5 II内进行生物分解，形成稳定产物所需氧最，可作为衡最水中所含 有机污染物星的指标。COD废水中被氧化物质在一定条件下被化学氧化剂氧化所 需氧量，也是衡量水中有机污染物的指

15、标。一般为100°C下，所需高镒酸钾中的 氧量。©T0C废水中有机碳量。也是表征废水中有机污染物多少的指标。 0RP氧化还原电位。表示液体氧化能力或还原能力的强弱，在生物细胞 中，好氧性电位高，厌氧性电位低。 污泥负荷 每T克污泥每天所脱除的COD(或B0D)的量kg COD/(kg MLSS d)。 容积负荷。每立方米反应池每天所脱COD(或B0D)的量kg C0D/(msd )。 进料微生物比(F:M)0F:M = SQ/VX 式中Q进水流量，m3/d ;S一进水中基质浓度，kg/m5；V一一反应器体积，m5；X微生物的浓度，kg/m5o所以F:M的单位为1/d o F

16、:M受污泥龄控制，是活性污泥过程设计和控制 中重要的经验设计参数。3. MBR运行参数的大致范用 负荷率和停留时间。好氧MBR用丁城市污水的处理时，体积负荷率一般为1. 2 3. 2 k g C O D / (m3 (1)和0 05-0. 66 k g B 0 D / (m 3 d), 相应脱除率为大于9 0 %和大于9 7 %,当进料C O D变化很大，如从1 0 U m g / L变到2 5 0 mg / L,稳态时，排放液浓度通常小于1 0 m g / L ,即进 水C O D含最变化对出水C O D影响不大。好氧MBR处理1：业废水时，其负荷率比城市废水高得多。已报道的负荷范 围为0.

17、2516 k g C O D / (m3 d),相应脫除率达到90%99.8%,因为 工业废水本身负荷强度高，如酿造废水C 0 D浓度可达到68000 m g / L,含油废水C 0 D也高达30000 m g / L左右。不同工厂的负荷率大致相近，如对食品加工废水，果汁厂、制革厂、 棉花厂报道的负荷率分别为8. 3kgCOD / (m3d)、5.9kgCOD/ (m3 d)、3. 5kgCOD/(m3 d)和 0. 25kgCOD / (m3 d)。在城市污水处理中，HRT在22 4h之间都可以得到高脱除率，HRT 对脱除率影响不大。污泥龄在53 5 0 0 d范围内，污泥龄对排水水质的影响

18、 也不大，比较所报道的研究体系，当污泥龄增加到3 0 d时脱除率稍有增加，再 提高污泥龄，没有发现进一步的改进。工业废水处理中的HRT通常要比城市废水高得多，常需几天，而非几小时。 而S RT则与城市废水处理相近，为63 0 0 d ,例如含油废水的处理，HRT通 常在18737 4 d,污泥龄在5 01 0 0 d。在大多数情况下C 0 D脱除率大于9 0 %。对强度很高的废水，应降低其初始负荷，以避免硝化物的抑制作用。在工业 废水处理中还有一个很重要的问题是一些特殊组分的脫除，例如油脂的脱除，因 为膜可截留大分子的油脂，使其在反应器中有较长的降解时间。 污泥浓度和产泥率。MB R中污泥浓度

19、一般在1 02 0 g / L,有些污 泥零排放的废水处理过程，共至高达5 0 g / L，但由于在相对较长的污泥龄和 较低的污泥负荷下操作，污泥产率仍较低，在00 34kgMLSS / (k gCO Dd )之间变化。污泥产率与处理污水的组成有关，如用M B R处理食 品加工废水与制革废水时，虽然前者污泥龄为后者一半，但前者污泥产率比后考 仍低3 5 %。按毛细管吸入时间测定，MB R的污泥通常较容易脱水，且S RT增加，脱 水性提高。相反，用过滤比阻(SRF)测定，操作条件相同的MBR和AS P产生的污泥相比，MB R的SRF值为(033) X 1 0 1 2m/ k g,比A S P大三

20、个数最级，这可能与M B R的污泥大部分尺寸较小有关。 通星及流体力学条件。膜通量与许多操作参数有关，如透膜压力、膜面错流速度、膜孔的大小、活性污泥的特性等。MB R的通最范雨可达53 0 0 L / (m2h )、比通量约为202 0 0 L / (m2hbar),对膜孔径 为04 u m的平板一体式M B R提出的标准设计通量为05 m 3 / ( m2d ) 2 08 L / (m2 h),根据透膜压力，相应的比通量为7 01 0 0 L / (m2hb a r )o分体式MBR的通星常比一体式大，但其通 量衰减也比较大，如使用UF膜的体系，在TMP为12ba r ,错流速度为15 m/

21、 s下经8 0 d ,比通量从原来的90L/ (m 2 h b a r)下降至 lj 1 5 L / (m2*h*bar)o分体式的操作压力较高，常为15 b a r ,膜面错流速度为13m / s , 有报道高达87m/ s。在不同膜面流速下，TMP与通量J的关系如图31 7所示。开始通量J随TMP成直线增加，直到临界点，通量不再增加， 如错流速度从4 m / s变到2 m / s ,临界点从90L / (m2 h ), 0 9 b a r 变为466 L / (m 2 h ), 03 b a r e一体式M B R操作压力为00 303 b a r ,因此无论是平板膜还是中空纤维，操作通量

22、都比较低，不超过临界通量，可在较长时间内保持通量的稳 定，由于一体式MBR是依靠曝气产生的向上流动的气液混合物产生的膜而剪切 力及膜面的振动來控制膜污染，因此适当增加曝气量是有益的。4. 能耗MB R的能耗主要用于进料泵，或透过液吸出泵、曝气等。有研究报道，分 置式能耗约为21 OkWh/m3, 体式为020 4kWh/m3 ,能耗为03 k Wh / m 3的浸入式中空纤维M B R ,曝气所需能耗占TO 2 8 kWh/m3,在分置式装置中，曝气的能耗只占总能耗2 0 % 5 0%,而一体式往往占9 0 %以上。®Mbr处理污水的典型流程城市污水（下水）处理过程平膜用于城市污水处

23、理的流程。Kubota平膜用V城ilJ污水处理的淀E此污水处理工艺采用合流式，即雨水混流入下水中，流量调节椚中可贮存6倍 的设计流量，超过6倍的下水经过滤后排放。调节槽中贮存的下水经6mm滤筛 后，进入反硝化（脱氮）槽。在脱氮槽后设置沉砂池，再经过1 mm细筛过滤后进入硝化憎，从硝化權出 来的活性污泥送回脱氮槽。放入大海的处理水水质BOD为1 Omg/L, S S 为5mg / L, NH3 N为5 mg / L,粪大肠杆菌数1 0个/ m L。夏天 该排放液可放入海水浴场使用，这也是采用MB R的理由，在这里膜起了杀灭细 菌、预防传染病的作用。在满潮时，排水可暂存于“潮水池”中，再通过泵打出

24、。一体式M B R处理大楼中水的流程。中水槽体丄弋MBR处珅人惓中水的漩W極扌房寸非水爭物所 闻业讼他厨房排水之类的含油废水需先经除油装置除去油从流最调整槽出来的污水 经I m m 0动细目筛过滤后进入放置了膜分离装置的曝气槽。出水加次氯酸钠后 进入中水贮槽，作为中水回用。在大楼中水的处理中，膜过滤可在重力作用下进行。曝气槽水位与滤出液管 出口间的水位即为过滤压头。若要增加过滤压力可提高曝气槽的水位。在曝气槽 水位一定时，可通过降低滤出液出水口位置来提高过滤床头膜。七、MBR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

25、远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈， 悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的 生活杂用水水质标准(CJ25. 1-89),可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。 同时，膜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 高的微生物浓度，不但提高了反应装置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出水水质。2. 剩余污泥产量少。该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低，为常规工 艺的30%50%,降低了污泥处理费用.3. 占地面积小，不受

26、设置场合限制。生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地而积大 大节省：该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，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. 可去除氨氮及难降解有机物。MBR工艺的污泥泥龄可达30天左右，可以使生化池中的硝化菌含星远远高 于常规工艺。同时，由于采用膜过滤的泥水分离方式，使在常规工艺中不易沉淀 的硝化菌全部被截留在生化处理池中。由于这两个原因，使MBR匸艺具有很好的 硝化和反硝化能力，使其具有很高的氨氮和总氮的去除率，毎氮的去除率可达 95%以上。5. 操作管理方便，易于实现自动控制，无需专人负责运行维护。该工艺实现了水

27、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定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机白 动控制，从而使操作管理更为方便。尤其对于一些新建社区或季节性的度假场所， 即使进水量远低于设计水最，通过PLC编程调节运行周期，使运行不受影响。6. 易于从传统工艺进行改造。该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂 出水深度处理（从而实现城市污水的大最回用）等领域有着广阔的应用前景。 7 .膜生物反应器也存在一些不足。主要表现在以下几个方面： 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； 膜污染容易出现，给操作管理带來不便

28、： 能耗高：首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动圧力，其次是MBR 池中MLSS浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了 加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比 传统的生物处理匚艺高。8.膜过程的主要故障膜过程的主要故障是膜分离性能的下降，即膜渗透通量衰减和/或截留率下 降，使分离过程无法正常进行。导致膜分离性能下降主要有以下原因。 膜本ft的化学变化，包括膜的水解，游离氯的氧化，生物降解及强酸、强碱、有机溶剂的作用，使膜结构遭到破坏。 膜本身的物理变化，如反渗透膜的斥密、背压、水锤作用，使膜或组件 结构受到破坏。 膜污染，使渗透阻力增

29、加，膜渗透通量下降，分离性能变差。八、MBR工艺用膜膜可以由很多种材料制备，可以是液相、固相其至是气相的。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 可以是均质或非均质的，可以是荷电的或电屮性的。广泛用于废水处理的膜主要 是由有机高分子材料制备的固相非对称膜。膜的分类依据及分类：1. MBR膜材质 高分子有机膜材料：聚烯烧类、聚乙烯类、聚丙烯月青、聚飒类、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

30、污染、强度低、使 用寿命短。 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、 多孔玻璃、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 = 014、圧力P10MPa、温度350 °C 的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具有很大竞 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0.1 0.4 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、

31、聚偏二氟乙烯、聚 矶、聚四緘乙烯、聚氮乙烯、聚離酰亚胺、聚丙烯、聚瞇瞇酮、聚酰胺等。 超滤常用聚合物材料有：聚矶、聚瞇矶、聚酰胺、聚丙烯腊（PAN ）、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醛醛酮、聚亚酰胺、聚醛酰胺等。3. MBR膜组件为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大 的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下, 完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件(Module ) o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(TubularMod

32、ule)、中空纤维式 (Hollow Fiber Module)和毛细管式(Capillary Module)。前两种使用平板膜, 后三者使用管式膜。圆管式膜直径10mm:毛细管式一 0. 510. 0mm :中空纤维 式0. 5mm o表：各种膜组件特性名称/项目中空纤维式毛细管式螺旋卷式平板式圆管式价格(元/m3)40150150800250-80080025004001500冲填密度高中中低低清洗难易中易易压力降高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

33、的 板框式压滤机。优点是：制造组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更换。缺 点是：密封较复杂，床力损失大，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。 实际中多采用内圧型，即进水从管内流入，渗透液从管外流岀。膜直径在624mm Z间。圆管式膜优点是：料液可以控制湍流流动，不易堵塞，易清洗，床力损失 小。缺点是：装填密度小。 中空纤维式：组装形式如下图所示：柱形中空纤维膜外径一般为40250 Pm ,内径为2542um。优点是：耐圧强度高，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

34、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尽可能髙的装填密度，安装，清洗、更换方便：o具有足够的机械强度、化学和热稳定性。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、膜污染 及清洗、使用寿命等。九、MBR的应用领域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-Oli

35、ver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口本的 一幢高层建筑中得到实际应用。1980年，口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多处的高楼采用MBR将污 水处理后回用于中水道。1997年，英国Wessex公司在英国Porlock建立了 当时世界上最大的MBR系统，口处理量达2 , 000m 3 , 1999年乂在Dorset 的 Swanage 建成了 13 ,000m 3 /d 的 MBR 工厂14。1998年5月，

36、清华大学进行的一体式膜-生物反应器中试系统通过了 国家鉴定。2000年初，清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，天津大学杨造燕教授及其领导的科研小组在天津新技术产业 园区普辰大厦建成了一个MBR示范工程，该系统口处理污水25吨，处理后的 污水全部用于卫生间的冲洗及绿地浇洒，占地面积为10平方米，处理每吨污水 的能耗为0. 7kWh。2. 工业废水处理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，如处理食品工业废水、 水

37、产加工废水、养殖废水、化妆品生产废水、染料废水、石油化工废水，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 6. 3kgC0D/m 3d , COD去除率为94%,绝大部分的油与油脂被降解。在荷 兰，一脂肪提取加丄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

38、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建成了口产饮用 水400m 3的工厂。出水中氮浓度低于0. lmgNO 2 /L,杀虫剂浓度低于0. 02 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高污泥浓 度，固液分离不稳定，彫响了三级处理效果。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。口本已开发出被称之为NS系统的屎尿处理技术，最核心部分是平板膜装 置与好氧高浓度活性污泥生物反应器组合的系统。NS系统于1985年在口本琦 玉县越谷市建成，生产规模为10kL/d ,1989年乂先后在长崎县、熊本县建成新的屎尿处理设施。NS系统中的平板膜每组约0. 4m 2共几十组并列安装，做 成能动打开的框架装置，并能自动冲洗。膜材料为截流分子量20000的聚矶 超滤膜。反应器内污泥浓度保持在1500018000mg