污水化学与物理化学处理-膜析法

第一页，共19页。膜析法：是利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作用推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的统称。基本方法：扩散渗析、电渗析、反渗透(RO)、微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)等三种动力：分子扩散作用、电力、压力第二页，共19页。第三页，共19页。第四页，共19页。第五页，共19页。膜生物反应器（MBR）第六页，共19页。第七页，共19页。膜生物反应器（MBR）膜生物反应器中常用的是MF(微滤)、UF(超滤)或NF(纳滤)膜,由这几种膜制成的膜组件与生物反应器组合而成膜生物反应器。根据膜组件在生物反应器中功能作用的不同,可以将MBR分为三类,分别是膜-曝气生物反应器(MABR)：无泡曝气,用于高需氧量的废水处理;萃取膜生物反应器(EMBR):用于工业废水中优先污染物的萃取;膜分离生物反应(BSMBR,简称MBR)：截留和分离固体。其中,膜分离生物反应器是应用最广泛的一种MBR类型。第八页，共19页。膜生物反应器技术起源于20世纪60年代的美国。其研究与应用可分为三个阶段:第一阶段(1966年～1980年):1966年,美国的Dorroliver公司首先将MBR用于废水处理的研究;1968年,Smith等将好氧活性污泥法与超滤膜相结合的MBR用于处理城市污水;1969年Budd等的分离式MBR技术获得了美国专利。20世纪70年代初期,好氧分离式MBR处理城市污水的试验规模进一步扩大,同时,厌氧MBR研究也相继开始进行,实验室规模的研究与中试规模的研究均取得了较满意的结果。这一时期MBR的应用由于受当时膜生产技术的限制,直到20世纪70年代后期,大规模好氧膜生物反应器才开始在北美应用。第九页，共19页。第二阶段(1980年～1995年):20世纪70年代末期,日本由于国土面积小,地面水体因径流距离较短而导致其自净能力差、生态系统脆弱、易受污染。MBR由于具有占地面积小和出水水质优良的优势,使其应用有了很快的进展。自1983年到1987年,日本有13家公司使用好氧MBR处理大楼废水,经处理后的水做中水回用,处理规模达50m3/d一250m3/d。日本1985年开始的“水综合再生利用系统90年代计划”把MBR的研究在污水处理对象与规模方面都大大推进了一步。目前在日本运行(包括在建)的膜生物反应器占全球的66%。第三阶段(1995年—至今):进入20世纪90年代中后期,越来越多的欧洲国家将MBR用于生活污水和工业废水的处理。目前主要有四家大公司经营MBR,它们分别是加拿大Zenon公司,日本MitsubishiRayon公司,法国sue-LDE/IDI公司和日本Kubota公司。Zenon、MitsubishiRayon和Kub2ota公司生产一体式聚合物中空纤维膜组件,而Su2ez-LDE/IDI生产分体式管式陶瓷膜组件。加拿大的Zenon公司首先推出了超滤管式膜生物反应器,并将其应用于城市污水处理。目前,大部分应用于城市污水处理的MBR处理能力范围为不大于378.5m3/d,但处理能力高378.5m3/d-1892.5m3/d的MBR数量在逐步增加。第十页，共19页。我国对膜生物反应器污水处理工艺的研究起步较晚,对MBR的研究仅有十年,但发展十分迅速。第十一页，共19页。MBR的研究对象从生活污水扩展到石化污水、高浓度有机废水、食品废水、啤酒废水、港口污水、印染废水;生物反应器从活性污泥扩展到接触氧化法、生物膜法等工艺；生物处理流程从好氧发展到厌氧,并且对不同污水的处理效果、系统的稳定运行、操作条件的优化进行了研究。研究主要集中在城市废水及生活污水的回用,同时也开始涉及工业废水处理研究,其中主要是高浓度有机废水及难降解废水的研究,主要是采用膜生物反应器处理造纸废水、石抽化工污水、调味品厂高浓度有机废水、中药废水等工业废水。第十二页，共19页。第十三页，共19页。分置式膜生物反应器,生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件,在压力作用下膜过滤液成为系统处理出水,活性污泥、大分子物质等被膜截留,并回流到生物反应器内。分置式MBR通过料液循环错流运行;优点：运行稳定可靠,操作管理容易,易于膜的清洗、更换及增设。缺点：为了减少污染物在膜面的沉积,由循环泵提高的污水流速很高,为此动力消耗较高。且循环泵产生的剪切力会造成微生物的活性受损。第十四页，共19页。一体式膜生物反应器,根据生物处理的工艺要求,有多种组合形式,常见的有两种组成形式:第一种有两个生物反应器,其中一个为硝化池,另一个为反硝化池。膜组件浸没于硝化反应器中,两池之间通过泵来更新要过滤的混合液。第二种组合非常简单,直接将膜组件置于生物反应器内,通过泵抽吸,得到过滤液。一体式最大特点是运行能耗低,但是在运行稳定性、操作管理方面和清洗更换上不及分置式。第十五页，共19页。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,从而改变了膜生物反应器的某些性状,形成复合式膜生物反应器。复合式膜生物反应器运行稳定,在脱氮除磷方面具有优势。第十六页，共19页。未来MBR应用可能获得迅速发展的重点领域和方向:(1)应用于高浓度、有毒、难降解工业污水的处理。如全国造纸、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行业每年排放的大量高浓度有机物水的。(2)现有的城市污水处理厂的更新升级。适应进水的流量剧增现状、出水的高标准新要求以及污水处理厂占地面积的限制。(3)应用于有污水回用需求的地区和场所,如洗车业、宾馆、流动公厕等。(4)垃圾填埋渗滤液的处理及回用。(5)在小规模的污水处理厂的应用，膜价格低廉的属性决定。