MBR技术在污水处理应用[工程类精品文档]

1、MBR 技术在污水处理应用工程类精品文档本文内容极具参考价值，如若有用，请打赏支持，谢谢！【学员问题】MBR 技术在污水处理应用？【解答】摘要：介绍了 MBR&国内外污水处理中的研究及应用，以及MBR 技术的分类及特点。关键词：膜生物反应器污水处理特点膜生物反应器（MembraneBioreactor，简称 MBR,是由膜分离和生物处理结合而成 的一种新型、高效的污水处理技术。膜分离技术最早应用于微生物发酵工业，随着 膜材料和制膜技术的发展，其应用领域不断扩大，已经涉及到化工、电子、轻工、 纺织、冶金、食品、石油化工和污水处理等多个领域。1、MBF 技术在国外污水处理中的研究及应用膜分

2、离技术在污水处理中的应用开始于 20 世纪 60 年代末#1969 年美国的 Smith 等人 首次将活性污泥法与超滤膜组件相结合用于处理城市污水的工艺研究， 该工艺大胆 地提出了用膜分离技术取代常规活性污泥法中的二沉池，利用膜具有高效截留的物 理特性，使生物反应器内维持较高的污泥浓度，在F/M 低比值下工作，这样就可以使有机物尽可能地得到氧化降解，提高了反应器的去除效率，这就是MBR 勺最初雏形。进入 20 世纪 70 年代，有关 MBF 的研究进一步深入开展#1970 年，Hardt 等人使用完全混合生物反应器与超滤膜组合工艺处理生活污水， 获得了 98%勺 CODfe 除率和 100%去

3、除细菌的结果。1971 年，Bemberis 等人在污水处理厂进行了 MBR 试验，取得了良 好的试验结果。1978 年，Bhattacharyya 等人将超滤膜用于处理城市污水，获得了 非饮用回用水。1978 年，Grethlein 利用厌氧消化池与膜分离进行了处理生活污水 的研究，B0 併口 TN的去除率分别为 90 呀口 75%.在这一时期，尽管各国学者对 MBF 工艺做了大量的研究工作，并获得了一定的研究 成果，但是由于当时膜组件的种类很少，制膜工艺也不是十分成熟，膜的寿命通常 很短，这就限制了 MBF 工艺长期稳定的运行，从而也就限制了 MBF 技术在实际工程 中的推广应用。进入 2

4、0 世纪 80 年代以后，随着材料科学的发展与制膜水平的提高，推动了膜生物 反应器技术的向前发展，MBR 工艺也随之得到迅速发展。日本研究者根据本国国土狭 小！地价高的特点对 MBF 技术进行了大力开发和研究，并在 MBR 技术的研究和开发 上走在了前列，使 MBR 技术开始走向实际应用。20 世纪 90 年代以后，MBR 技术得到了最为迅猛的发展，人们对 MBF 在生活污水处理! 工业废水处理！饮用水处理等方面的应用都进行了研究，MBF 已经进入实际应用阶段， 并得到了快速的推广。20 世纪的最后几年，人们围绕着膜生物反应器的关键问题进行了较多的研究，并取 得了一些成果。有关膜生物反应器的研

5、究从实验室小试！中试规模走向了生产性试 验，应用 MBR勺中、小型污水处理厂也逐渐见诸报道。1998 年初，欧洲第一座应用 一体式膜生物反应器的生活污水处理厂在英国的Porlock 建成运行，成为英国膜生物反应器技术的里程碑。本世纪初，人们对膜生物反应器的研究方兴未艾，使得该项技术正在逐渐趋于成熟。2、MBF 技术在国内污水处理中的研究及应用我国对膜生物反应器的研究虽然起步较晚，但发展速度很快。1991 年，芩运华对膜生物反应器的应用进行了综述，介绍了 MBF 在日本的研究状况，这是我国学者对膜 生物反应器做的较早的报道。随后，江成璋等人进行了中空纤维超滤膜在生物技术 中的应用研究。1995

6、年，樊耀波将 MBR 用于石油化工污水净化的研究，研制出一套 实验室规模的好氧分离式 MBR.从 1995 年以来，我国对膜生物反应器污水处理技术的研究工作开始全面展开，多家 科研院所进行了此方面的研究，清华大学、哈尔滨工业大学、中国科学院生态环境 研究中心、天津大学、同济大学等对膜生物反应器的运行特性、膜通量的影响因素、膜污染的防止与清洗等方面做了大量细致的研究工作。2000 年，顾平采用国产中空纤维膜对生活污水做了中试规模的 MBF 研究，结果表明：MBRT 艺出水悬浮物为零， 细菌总数优于饮用水标准，CO 丙氨氮的去除率都高于 95%出水可直接回用。2001 年，张立秋等对一体式 MBR

7、 处理生活污水的主要设计参数 HRT SRT 等进行了理论推 导，为实际工程设计提供了参考，并对膜堵塞机理进行了深入研究探讨，提出了膜 内部生物堵塞的存在。虽然，我国在 MBRi 术的研究探讨方面取得了显著的成绩，但是同日本、英国、美 国等国家相比，我国的研究试验水平还比较落后，由于国产膜组件的种类较少，膜 质量较差，寿命通常较短，因此在实际应用中存在一定的问题。虽然在我国膜生物 反应器用于处理生活污水已有应用，但到目前为止，设计完善、运行良好的应用膜 生物反应器的生活污水处理厂还未见报道。3、MBRE 艺的分类膜生物反应器主要是由膜组件和生物反应器两部分组成 #根据膜组件与生物反应器 的组合

8、方式可将膜生物反应器分为以下三种类型：分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器和复合式膜生物反应器。3.1 分置式膜生物反应器分置式膜生物反应器是指膜组件与生物反应器分开设置，相对独立，膜组件与生物 反应器通过泵与管路相连接#分置式膜生物反应器的工艺流程如图 1 所示。该工艺膜组件和生物反应器各自分开，独立运行，因而相互干扰较小，易于调节控 制，而且，膜组件置于生物反应器之外，更易于清洗更换 #但其动力消耗较大，加压 泵提供较高的压力，造成膜表面高速错流，延缓膜污染，这是其动力费用大的原因， 每吨出水的能耗为 210kWh 约是传统活性污泥法能耗的 1020 倍， 因此能耗较低 的一体式膜生物反

9、应器的研究逐渐得到了人们的重视。3.2 一体式膜生物反应器一体式膜生物反应器起源于日本，主要用于处理生活污水，近年来，欧洲一些国家 也热衷于它的研究和应用#一体式膜生物反应器是将膜组件直接安置在生物反应器 内部，有时又称为淹没式膜生物反应器（SMB）依靠重力或水泵抽吸产生的负压或 真空泵作为出水动力#一体式膜生物反应器工艺流程如图 2 所示。该工艺由于膜组件 置于生物反应器之中，减少了处理系统的占地面积，而且该工艺用抽吸泵或真空泵 抽吸出水，动力消耗费用远远低于分置式膜生物反应器，每吨出水的动力消耗约是 分置式的 1/10.如果采用重力出水，则可完全节省这部分费用。 但由于膜组件浸没在 生物反

10、应器的混合液中， 污染较快， 而且清洗起来较为麻烦，需要将膜组件从反应 器中取出。3.3 复合式膜生物反应器复合式膜生物反应器也是将膜组件置于生物反应器之中，通过重力或负压出水，但 生物反应器的型式不同#复合式 MBR 是在生物反应器中安装填料，形成复合式处理系统 在复合式膜生物反应器中安装填料的目的有两个：一是提高处理系统的抗冲击负荷，保证系统的处理效果；二是降低反应器中悬浮性活性污泥浓度，减小膜污染的程度，保证较高的膜通量。复合式膜生物反应器中，由于填料上附着生长着大量微生物，能够保证系统具有较 高的处理效果并有抵抗冲击负荷的能力，同时又不会使反应器内悬浮污泥浓度过高， 影响膜通量。4、M

11、BRT 艺的特点4.1 对污染物的去除效率高MBR 寸悬浮固体（SS 浓度和浊度有着非常良好的去除效果。由于膜组件的膜孔径非 常小（0.011&mu；m，可将生物反应器内全部的悬浮物和污泥都截留下来，其固液 分离效果要远远好于二沉池，MBR 寸 SS 的去除率在 99%以上，甚至达到 100%浊度的去除率也在 90%以上，出水浊度与自来水相近。由于膜组件的高效截留作用，将全部的活性污泥都截留在反应器内，使得反应器内 的污泥浓度可达到较高水平，最高可达 4050g/L.这样，就大大降低了生物反应器 内的污泥负荷，提高了 MBR 寸有机物的去除效率，对生活污水 COD 勺平均去除率在 94

12、%以上, BOD 勺平均去除率在 96%以上。同时，由于膜组件的分离作用，使得生物反应器中的水力停留时间（HRT 和污泥停留时间（SRT 是完全分开的，这样就可以使生长缓慢、世代时间较长的微生物（如 硝化细菌）也能在反应器中生存下来，保证了 MBF 除具有高效降解有机物的作用外， 还具有良好的硝化作用。研究表明，MBR 在处理生活污水时，对氨氮的去除率平均在 98%以上，出水氨氮浓度低于 1mg/L.此外，选择合适孔径的膜组件后，MBR 寸细菌和病毒也有着较好的去除效果，这样就 可以省去传统处理工艺中的消毒工艺，大大简化了工艺流程。另外，在 DO 浓度较低时，在菌胶团内部存在缺氧或厌氧区，为反

13、硝化创造了条件。 仅采用好氧 MBRC 艺，虽然对 TP 的去除效率不高，但如果将其与厌氧进行组合，则 可大大提高TP 的去除率。研究表明，采用 A/O 复合式 MBRE 艺，对 TP 的去除率可 达 70%以上。4.2 具有较大的灵活性和实用性在城市污水或工业废水处理中，传统的处理工艺（格栅 +沉砂池+初沉池+曝气池+二 沉池+消毒池）流程较长，占地面积大，而出水水质又不能保证。而MBRC 艺（筛网过滤+MBR 则因流程短、占地面积小！处理水量灵活等特点，而呈现出明显优势#MBR 的出水量根据实际情况，只需增减膜组件的片数就可完成产水量调整，非常简单、 方便。对于传统的活性污泥法工艺中出现的

14、污泥膨胀现象，MBF 由于不用二沉池进行固液分离，可以轻松解决。这样，就大大减轻了管理操作的复杂程度，使优质！稳定的出 水成为可能。同时，MBRT 艺非常易于实现自动控制，提高了污水处理的自动化水平。4.3 解决了剩余污泥处置难的问题剩余污泥的处置问题，是污水处理厂运行好坏的关键问题之一#MBRX 艺中，污泥负荷非常低，反应器内营养物质相对缺乏，微生物处在内源呼吸区，污泥产率低，因 而使得剩余污泥的产生量很少，SRT 得到延长，排除的剩余污泥浓度大，可不用进行 污泥浓缩，而直接进行脱水，这就大大节省了污泥处理的费用。有研究得出，在处 理生活污水时，MBRt佳的排泥时间在 35d 左右。由上述可知，MBRT 艺所具有的优越性，是目前其他处理工艺无法比拟的 #该工艺在 城市污水或生活污水处理！高浓度有机废水、难降解有机废水