膜生物反应器讲义

膜生物反响器〔MembraneBioreactor〕主要内容MBR原理1MBR类型2MBR的经济技术分析4MBR工艺设计5MBR运用6MBR运转的影响要素3一、MBR的原理膜生物反响器(英文称号为MembraneBioreactor，缩写为MBR)。MBR将生物反响器和膜分别过程相结合的一种新型工艺，其最大的特点就是采用膜组件替代传统生物处置中的二沉池。污水中的污染物首先在生物反响器中进展生物降解，同时生物反响器内的混合液在膜两侧压力差的作用下，水和小于膜孔径的小分子溶质透过膜，即为处置后出水。微生物及大分子溶质被膜截留，从而替代沉淀池完成其与处置出水的分别过程。一、MBR的原理一、MBR的原理和特点一、MBR原理1、出水水质好在MBR中，降解时间较长的可溶性大分子化合物可以被膜截留下来并与污泥一同前往到生物反响器中，使这些化合物在生物反响器中的停留时间变长，从而有利于微生物对这些化合物的降解；同时较长的SRT可以使世代时间较长的硝化细菌可以在生物反响器中积累，提高了硝化效果。因此MBR出水有机物含量较低，且总氮和总磷的含量也远远低于传统活性污泥法。同时，由于膜单元采用微滤膜或超滤膜，因此不仅对水中悬浮物截留率高，而且可以去除细菌。MBR特点：一、MBR原理2、工艺参数易于控制在MBR中，用膜组件替代二沉池，可以同时实现较短的HRT和很长的SRT。同时，MBR中由于膜对污泥的截留，可以在很大程度上消除污泥膨胀景象。3、耐冲击负荷MBR中生物反响器中的微生物浓度比普通生物反响器高得多，安装处置容积负荷大，同时当进水中有机物浓度变化较大时，有机负荷率(单位质量的微生物在单位时间内接受的有机物质量)变化不大，系统去除有机物的效果变化不大MBR特点：一、MBR原理4、污泥产生量少生物反响器中的污泥浓度很高，因此污泥负荷F/M较低，污泥产量很低。5、易于自动控制MBR系统构造简单，运转灵敏稳定，容易操作和实现自动化。但MBR也存在缺陷：由于存在膜污染，需求定期反冲洗和化学清洗；膜需求定期改换；能耗较普通生化处置方法要高。MBR特点：二、MBR工艺类型优点：(1)膜组件与生物反响器之间的相互影响小(2)单位面积膜的水通量大(3)运转稳定可靠，操作管理容易(4)易于膜的清冼、改换和增设缺陷：(1)为减少污染物在膜外表的堆积，需求较高的膜面流速，因此配置的超滤循环泵需求较高的流量，能耗很高，普通为6～8Kw∙h/m3(2)循环泵内的高剪切力会引起生物絮体的破坏，导致生物活性的降低二、MBR工艺类型优点：(1)体积小，整体性强。膜组件直接置于生物反响器中，大大减少了占地面积(2)运转动力费用低。膜外表的错流是靠空气搅动产生的，混合液随气流向上流动，在膜外表产生剪切应力，在这种剪切应力的作用下，堆积在膜外表的颗粒容易脱离膜外表，因此不需求功率较大的循环泵缺陷：(1)需求定期将膜组件取出生物反响器进展化学清洗，因此管理方面上不及分置式；(2)出水不延续；(3)单位膜面积膜的产水量较低，普通仅为5-10L/m2∙h。二、MBR工艺类型MBR处置系统实景照片二、MBR工艺类型MBR处置系统实景照片二、MBR工艺类型MBR系统中所用的膜三、MBR运转的影响要素有机负荷：在好氧MBR中，污泥浓度随容积负荷的添加迅速升高，有机物去除速率加快，污泥负荷根本坚持不变，从而抑制出水水质的恶化；而在厌氧MBR中，污泥浓度升高缓慢，污泥负荷与容积负荷几乎呈正相关关系，因此厌氧MBR出水水质易受容积负荷的影响。1、影响MBR稳定运转的生物动力学参数三、MBR运转的影响要素污泥浓度：污泥浓度是MBR系统的重要参数，不仅影响有机物的去除才干，还对膜通量产生影响。研讨成果阐明：一定条件下污泥浓度越高，膜通量愈低。但国内学者在一体式MBR处置生活污水的研讨却发现：当曝气强度足够大时〔气水比近似100：1〕，MLSS由10g／L变化到35g/L时，MLSS与膜通量没有明显的相关性；但假设降低曝气强度，MLSS对膜通量能够产生一定的影响。1、影响MBR稳定运转的生物动力学参数三、MBR运转的影响要素膜的选择：膜资料分为有机膜和无机膜两种。由于较高的投资本钱限制了无机膜在我国的广泛运用，国内MBR普遍采用有机膜，常用的膜资料为聚乙烯、聚丙烯等。分别式MBR通常采用超滤膜组件，截留分子量普通在2～30万。截留分子量越大，初始膜通量越大，但长期运转膜通量未必越大。对于一体式MBR，既可用超滤膜，也可运用微滤膜。2、膜分别参数三、MBR运转的影响要素操作方式的优化：对于分体式MBR，为了减缓膜污染，反冲洗是维持MBR稳定运转的重要操作。对于一体式MBR，缩短抽吸时间或延伸停吸时间和添加曝气量均有利于减缓膜污染，抽吸时间对膜阻力的上升影响最大，曝气量其次。水力学特性的改善：对于分体式MBR，可以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。对于一体式MBR，设计合理的流道构造，提高曝气强度，使较大的曝气量起到了冲刷膜外表的错流过滤效果显得尤为重要。2、膜分别参数四、MBR技术经济分析对MBR和传统生物处置方法〔以生物接触氧化为例〕进展技术经济比较：1、锋尚国际公寓中水处置工程：原水为洗浴废水，水量240m3/d，采用一体式MBR工艺，采用日本三菱公司消费的中空纤维膜，要求处置出水到达回用规范。2、阳光100国际公寓中水处置工程：原水为洗浴废水，水量240m3/d，采用碧水源公司消费的pwbx-240一体式中水接触氧化设备一套，要求处置出水到达回用规范。四、MBR技术经济分析锋尚国际公寓膜生物反响器出水水质明显优质稳定，平均出水COD为17.25mg/l,平均去除率91％。虽然原水COD变化较大，出水水质均能坚持在45mg/l以下。阳光100生物接触氧化工艺出水虽然也能满足中水规范，但平均出水COD较高，为36mg/l，平均COD去除率75％并且变化较大，出水明显受原水水质情况的影响。四、MBR技术经济分析LAS是洗浴废水中主要的污染成分，对LAS去除的效果是中水处置工艺优劣的重要目的。从监测结果看，锋尚国际公寓膜生物反响器出水LAS一直低与0.25mg/l，平均0.16mg/l，平均去除率97.5%，远优于阳光100的接触氧化工艺〔平均出水LAS0.9mg/l〕。四、MBR技术经济分析膜生物反响器对氨氮有很好的去除效果，出程度均氨氮为0.75mg/L，去除率达95％，接触氧化法工艺氨氮去除效果较差，出水氨氮平均5.75mg/l，去除率44％。由于膜分别对硝化细菌的高效截留作用，生物反响器内可以维持高浓度的硝化细菌，因此可以获得非常高的硝化效果，氨氮去除率可以到达95%以上。四、MBR技术经济分析项目锋尚国际公寓（MBR）阳光100国际公寓（生物接触氧化）处理能力（m3/d）240240土建投资（万元）2526设备投资（万元）4532工程总投资（万元）6758吨水投资（元）27922417总占地面积（m2）110170膜生物反响器投资明显高于生物接触氧化工艺，吨水投资约高出16％以上，主要是设备投资明显增大，前者要比后者设备投资高出40％。但从设备占地面积看，前者只需后者的一半。假设将占地所产生的本钱折算，应可抵消膜生物反响器的设备投资添加部分，因此从投资经济性来看，两种工艺应根本相当。四、MBR技术经济分析项目锋尚国际公寓（MBR）阳光100国际公寓（生物接触氧化）日耗电费93.6156日药剂费8.59.6日人员管理费3030日维护费(1年平均)2025直接吨水运行费0.630.91设备折旧(吨水折旧)0.510.45吨水运行成本1.141.37四、MBR技术经济分析大连香格里拉大饭店中水回用工程运转费用项目定额单价运行费用(元/m3)电费0.95kW·h/m30.6元/(kW·h)0.57折旧费

1.052消毒剂3g/m312元/kg0.036营养剂3.5g/m3

2元/kg0.007运行成本

1.665五、MBR工艺设计反响器主体膜资料与组件附属安装与系统预处置系统污泥处置设备自控系统MBR五、MBR工艺设计1、工艺道路的选择生活污水针对生活污水的引荐工艺流程五、MBR工艺设计工业废水针对工业废水有机物去除为主的引荐工艺流程五、MBR工艺设计工业废水针对工业废水氨氮去除为主的引荐工艺流程五、MBR工艺设计2、膜池的设计〔1〕〔2〕五、MBR工艺设计3、膜元件的选择五、MBR工艺设计4、MBR产水系统五、MBR工艺设计5、MBR反洗气洗系统空气五、MBR工艺设计6、化学清洗系统五、MBR工艺设计五、MBR工艺设计7、自动控制系统五、MBR工艺设计好氧膜-生物反响器处置城市和工业废水一些参数项目城市污水工业污水进水COD(mg/L)44.2~8001333~68000COD去除率(%)90~9890~99.8污泥浓度(g/L)10~20,最高50>20容积负荷（kgCOD/(m3•d))1.2~5.780.25~16污泥负荷(kgCOD/(kgVSS•d))0.03~0.550.012~2.72污泥产率(kgMLSS/kgCOD)0~0.340.05~0.35水力停留时间(h)2~2414~389污泥龄(d)5~∝6.2~600传统活性污泥法：容积负荷：0.6~1.8kgCOD/(m3•d)污泥负荷：0.4~0.8kgCOD/(kgVSS•d)污泥龄：5～15d六、MBR运用六、MBR运用1、北小河再生水厂〔6万吨/日〕曝气池膜处置车间六、MBR运用原水出水晶莹剔透，杂质比自来水还少1、北小河再生水厂〔6万吨/日〕六、MBR运用2、密云再生水厂〔4.5万吨/日〕MBR反响器出水水质六、MBR运用3、中关村科技园区软件园培训中心污水处置工程六、MBR运用4、沈阳一致集团食品废水处置六、MBR运用5、金威啤酒污水处置厂六、MBR运用6、石化污水处置中石化洛阳分公司PTA污水处置与回用工程，5000吨/日中石化巴陵分公司己内酰胺污水处置项，7200吨/日六、MBR运用7、天津富强集团公司污水处置工程染料废水有机物组分复杂、浓度高、难降解物质多、色度高和毒性大，采用传统处置方法，效果不理想。常用染料主要以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团及极性基团，染料构造日趋复杂，染色性能固然越来越稳定，但给印染废水的处置带来了更大的困难，尤其是带有乙烯砜基的活性染料更是生物难降解染料。

膜生物反响器作为一种高效水处置技术，在难降解废水处置方面表达出了相当的优越性．在印染废水处置领域具有重要的研讨和运用价值。天津富强集团公司印染废水处置工程5000吨/日吨水运转费用为1.41元/吨。六、MBR运用8、河南华兰生物工程制药废水MBR处置工程废水量：300m3／d膜组件：SMBR150型膜元件500片，总膜面积750米2，装配成10个膜组件。水质情况：进水BOD2000mg／L，出水达二级排放水规范。效果：达标排放。六、MBR运用9、御桥渣滓熄灭厂渗滤液处置厂日处置渗滤液300吨采用MBR＋碟管式反浸透的工艺六、MBR运用10、其它六、MBR运用我国人均水资源拥有量仅为2250m3/人.年，缺乏世界平均程度的1／4。在我国600多个城市中，有300余座城市缺水。华北地域人均水资源低于全国人均程度的1／5，这一地域的一切城市几乎都面临缺水问题。膜生物反响器技术以其优质的出水水质被以为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注。虽然还存在较高的运转费用问题，但随着膜制造技术的提高，膜质量的提高和膜制造本钱的降低，MBR的投资也会随之降低。六、MBR运用