膜生物反应器在废水处理中的应用

1、膜生物反应器在废水处膜生物反应器在废水处 理中的应用理中的应用 目录目录contentscontents mbr工艺简介工艺简介 1 mbr在废水处理中的应用在废水处理中的应用 2 展望及发展方向展望及发展方向 3 膜生物反应器（膜生物反应器（membrane-biology reactor，简称，简称mbr）是将膜分）是将膜分 离技术与生物反应器结合而成的一种新的污水处理工艺离技术与生物反应器结合而成的一种新的污水处理工艺 ，它利用膜，它利用膜 分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，省掉 二沉池。膜二沉池。膜-生物反应

2、器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应 器的功能，使活性污泥浓度大大提高，其水力停留时间（器的功能，使活性污泥浓度大大提高，其水力停留时间（hrt） 和污泥停留时间（和污泥停留时间（srt）可以分别控制。）可以分别控制。 1.1 1.1 mbr含义及其工作原理含义及其工作原理 定义定义 1.mbr1.mbr工艺简介工艺简介 传统活性污传统活性污 泥法流程泥法流程 mbr法流程法流程 1.1 1.1 mbr含义及其工作原理含义及其工作原理 1.1.mbr工艺简介工艺简介 在传统的污水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离在传

3、统的污水生物处理技术中，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，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性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，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， 一般在一般在 1.53.5g/l 左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间

4、（左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（ hrt）与污泥龄）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）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。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。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。 1.1 1.1 mbr含义及其工作原理含义及其工作原理 1.1.mbr工艺简介工

5、艺简介 mbr 工艺通过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，工艺通过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， 不仅省去了二沉池的建设，而且大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性不仅省去了二沉池的建设，而且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污泥浓度的增大和污泥中特效菌 ( 特别是优势菌群特别是优势菌群 ) 的出现，提高了生化反应速率。的出现，提高了生化反应速率。 同时，通过降低同时，通过降低 f/m 比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活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

6、法存在的许多突出问题。性污泥法存在的许多突出问题。 1.1 1.1 mbr含义及其工作原理含义及其工作原理 1.1.mbr工艺简介工艺简介 分类依据分类依据种类种类 膜组件与生物反应器 组合方式 分置式、一体式、（一体）复合式分置式、一体式、（一体）复合式 膜组件管式、板框式、中空纤维式等 膜材料有机膜、无机膜 压力驱动形式外压式、抽吸式 生物反应器好氧、厌氧 曝气生物反应器、萃取膜生物反应器、膜分离生物反应器 1.2 1.2 mbr工艺分类工艺分类 1.1.mbr工艺简介工艺简介 分置式膜生物反应器分置式膜生物反应器 膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中的混合液经循环膜组件和生物反应器分

7、开设置。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。透过膜，成为系统处理水。 1.mbr工艺简介工艺简介 一体式膜生物反应器一体式膜生物反应器 膜组件置于生物反应器内部，进水进入膜膜组件置于生物反应器内部，进水进入膜 - - 生物反应器，其生物反应器，其 中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在负压作中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在负压作 用下由膜过滤出水用下由膜过滤出水 。 1.mbr工艺简介工艺简介 复合式膜生物反应器复合式膜生物反应器 形式上也属于一体

8、式膜形式上也属于一体式膜 - - 生物反应器，所不同的是在生物反生物反应器，所不同的是在生物反 应器内加装填料，从而形成复合式膜应器内加装填料，从而形成复合式膜 - - 生物反应器，改变了生物反应器，改变了 反应器的某些性状反应器的某些性状 。 1.mbr工艺简介工艺简介 出水水质好出水水质好 易于自动控制易于自动控制 管理管理 污泥产率低污泥产率低 mbr进水与出水对比 1.mbr工艺简介工艺简介 1.3 1.3 mbr工艺特点工艺特点 设备紧凑，占设备紧凑，占 地少地少 抗冲击负荷能抗冲击负荷能 力强力强 mbr污水处理系统内部结构 1.mbr工艺简介工艺简介 膜污染膜污染 成本高，运行成

9、本高，运行 费用高，使用费用高，使用 寿命短寿命短 mbr系统运行时 1.mbr工艺简介工艺简介 饮用水处理饮用水处理工业废水处理工业废水处理 城市污水处理城市污水处理 及中水回用及中水回用 2.mbr在废水处理中的应用在废水处理中的应用 压差推动压差推动 膜生物反应器膜生物反应器 气体传递膜气体传递膜 生物反应器生物反应器 离子交换膜离子交换膜 生物反应器生物反应器 饮用水处理 2.mbr在废水处理中的应用在废水处理中的应用 压差推动系统的主要压差推动系统的主要优势优势 ： 1.使反应器中的生物体浓度达到很高，这样就可以缩小设使反应器中的生物体浓度达到很高，这样就可以缩小设 备的体积备的体积

10、 2.薄膜分离导致反应器中的生物停留时间与水压保持时间薄膜分离导致反应器中的生物停留时间与水压保持时间 无关，这样可使生长缓慢的微生物能够在反应器中存活无关，这样可使生长缓慢的微生物能够在反应器中存活 缺陷：缺陷： 1.膜表面的一层沉淀物和局部或全部的微孔堵塞，膜分离膜表面的一层沉淀物和局部或全部的微孔堵塞，膜分离 效果会受到影响效果会受到影响 2.水中微生物污染物可以避免，但离子和小分子化合物水中微生物污染物可以避免，但离子和小分子化合物(如如 代谢副产物代谢副产物)一般达不到严格的饮用水标准一般达不到严格的饮用水标准 2.mbr在废水处理中的应用在废水处理中的应用 2.1.1 压差推动膜生

11、物反应器压差推动膜生物反应器 处理地下水中的硝酸盐和次氯处理地下水中的硝酸盐和次氯 酸盐酸盐 当地下水流过膜时，把氢气通当地下水流过膜时，把氢气通 入到中空纤维膜中。氢气通入入到中空纤维膜中。氢气通入 后溶于水中，并作为氢气自养后溶于水中，并作为氢气自养 型微生物的电子供体，型微生物的电子供体， 来还原来还原 微污染物阴离子微污染物阴离子 局限性：局限性： 1.生物膜的形成也会阻碍气体传输生物膜的形成也会阻碍气体传输 2.地下水的自然传送能力差地下水的自然传送能力差 3.矿物质在膜表面的沉淀，也会降矿物质在膜表面的沉淀，也会降 低气体传输率低气体传输率 4.处理后水的质量，仍未达到可接处理后水

12、的质量，仍未达到可接 受的水平受的水平 氢气传递膜处理系统 2.1 mbr2.1 mbr在饮用水处理中的应用在饮用水处理中的应用 2.1.2 气体传递膜生物反应器气体传递膜生物反应器 离子运输机制离子运输机制 该方法用于除去并生物转化饮用该方法用于除去并生物转化饮用 水中硝酸盐，亚硝酸盐及高氯酸水中硝酸盐，亚硝酸盐及高氯酸 盐盐 。在与生物反应器接触的膜表。在与生物反应器接触的膜表 面上，形成一层由微生物构成的面上，形成一层由微生物构成的 生物膜，可确保在膜表面附近的生物膜，可确保在膜表面附近的 碳源浓度相当低，且能避免化合碳源浓度相当低，且能避免化合 物渗透到水流中物渗透到水流中 。 该方法

13、的主要难题是离子选择性该方法的主要难题是离子选择性 膜非常昂贵，比用压差推动反应膜非常昂贵，比用压差推动反应 器上的膜贵的多。器上的膜贵的多。 2.1 mbr在饮用水处理中的应用在饮用水处理中的应用 2.1.3 离子交换膜生物反应器离子交换膜生物反应器 工业废水特点工业废水特点： 工业废水中有机物浓度很高工业废水中有机物浓度很高, 有的还含有毒性物质有的还含有毒性物质, 此外许此外许 多工业废水中含有烃类化合物和表面活性剂等污染物质。多工业废水中含有烃类化合物和表面活性剂等污染物质。 膜分离技术和厌氧工艺的结合使得较高的微生物的浓度、膜分离技术和厌氧工艺的结合使得较高的微生物的浓度、 较长的泥

14、龄、较长的泥龄、 较短的水力停留时间这些问题得到解决。较短的水力停留时间这些问题得到解决。 膜组件能够将所有的生物固体截留在生物反应器中膜组件能够将所有的生物固体截留在生物反应器中 , 同时同时 也能将大分子污染物截留在反应器中也能将大分子污染物截留在反应器中, 这样可使废水在高这样可使废水在高 污泥浓度和很长的污泥停留时间下最终被生物降解。污泥浓度和很长的污泥停留时间下最终被生物降解。 2.2 2.2 mbr在工业废水处理中的应用在工业废水处理中的应用 局限性：局限性： 在实际运行中还有诸如污泥活性、膜通量、膜污在实际运行中还有诸如污泥活性、膜通量、膜污 染等因素影响废水处理效果染等因素影响

15、废水处理效果, , 在实际运行中工艺在实际运行中工艺 参数和运行成本也是膜生物反应器的应用中值得参数和运行成本也是膜生物反应器的应用中值得 考虑的因素。因此考虑的因素。因此, ,目前目前,mbr,mbr的研究主要集中在的研究主要集中在 如何降低膜的污染如何降低膜的污染, , 提高膜的通量提高膜的通量, , 探求合适的探求合适的 工艺参数工艺参数, , 降低处理工艺的运行成本等方面。降低处理工艺的运行成本等方面。 2.2 2.2 mbr在工业废水处理中的应用在工业废水处理中的应用 无锡市城北污水处理厂四期工程工艺流程 目前全国已形成基本配套的几千人的目前全国已形成基本配套的几千人的 研究和技术开

16、发队伍，已有膜工业企研究和技术开发队伍，已有膜工业企 业数百家。从研究规模来看，大部分业数百家。从研究规模来看，大部分 工作主要集中在实验室小试或中试阶工作主要集中在实验室小试或中试阶 段虽然有一些研究成果已从实验室走段虽然有一些研究成果已从实验室走 向工程应用，但应用规模比较小，日向工程应用，但应用规模比较小，日 处理几十吨居多，日处理量上百吨规处理几十吨居多，日处理量上百吨规 模的较少，而且在规模型工程应用中模的较少，而且在规模型工程应用中 ，尚未完全解决膜污染的控制问题，尚未完全解决膜污染的控制问题， 致使其在城市污水处理过程中出现一致使其在城市污水处理过程中出现一 些有待改进的问题，同

17、时在能耗和膜些有待改进的问题，同时在能耗和膜 处理能力方面也还存在改进的空间处理能力方面也还存在改进的空间 。 2.3 mbr在城市污水处理及中水回用中的应用在城市污水处理及中水回用中的应用 由于受使用目的和城市建筑限制，一般要求回用水必须要由于受使用目的和城市建筑限制，一般要求回用水必须要 有良好的水质，不能产生卫生、安全上的问题，不能有视有良好的水质，不能产生卫生、安全上的问题，不能有视 觉上或嗅觉上的不快感，同时要求处理系统简单，占地少，觉上或嗅觉上的不快感，同时要求处理系统简单，占地少， 稳定性高，且易于管理。稳定性高，且易于管理。mbrmbr工艺正是具备了这些特点，工艺正是具备了这些特点， 而在中水回用中有着很大的优势。而在中水回用中有着很大的优势。 工程应用正日益增多，规模不断扩大，回用水源也超出了工程应用正日益增多，规模不断扩大，回用水