MBR膜生物反應器

膜—生物反應器(Membrane Bio-Reactor,MBR)為膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池,在生物反應器中保持高活性污泥濃度,提高生物處理有機負荷,從而減少污水處理設施占地面積,并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內之膜分離設備截流槽內的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥(MLSS)濃度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥齡(SRT)可延長至30天以上。

膜生物反應器因其有效的截留作用,可保留世代周期較長的微生物,可實現對污水深度凈化,同時硝化菌在系統內能充分繁殖,其硝化效果明顯,對深度除磷脫氮提供可能。

用途介紹

污水處理:中國是一個缺水國家,污水處理及回用是開發利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水、工業污水通過膜生物反應器等設備處理之后,將其用于綠化、沖洗、補充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用于飲用等高水質要求的用途。城市污水、工業污水就近可得,可免去長距離輸水,而實現就近處理實現水資源的充分利用,同時污水經過就近處理,也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏,導致污染地下水源。污水回用已經在世界上許多缺水的地區廣泛采用,被認為是21世紀污水處理最實用技術。


進出水水質比較:

一般城市污水設計進水水質:BOD,5300mg/l;CODcr,500mg/l;SS,300mg/l;T-N,45mg/l

出水水質:BOD,510mg/l;NH4-N,10.0mg/l;CODcr<30mg/l;濁度,5NTU;總大腸細菌總數3個/L;

膜的種類繁多,按分離機理進行分類,有反應膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質分類,有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無機膜);按膜的結構型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。


工藝信息:

MBR是膜分離技術與生物處理法的高效結合,其起源是用膜分離技術取代活性污泥法中的二沉池,進行固液分離。這種工藝不僅有效地達到了泥水分離的目的,而且具有污水三級處理傳統工藝不可比擬的優點:

1、高效地進行固液分離,其分離效果遠好于傳統的沉淀池,出水水質良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實現了污水資源化。

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運行控制靈活穩定。

3、由于MBR將傳統污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級處理的全部工藝設施,因此可大幅減少面積,節省土建投資。

4、利于硝化細菌的截留和繁殖,系統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氮除磷功能。

5、由于泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有機物的降解效率。

6、反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行,剩余污泥產量極低,由于泥齡可無限長,理論上可實現零污泥排放。

7、系統實現PLC控制,操作管理方便

膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術,以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污泥處理設施占地,并通過保持低污泥負荷減少污泥量。


與傳統的生化水處理技術相比,MBR具有以下主要特點:

處理效率高、出水水質好;設備緊湊、占地面積??;易實現自動控制、運行管理簡單。


我國對MBR的研究還不到十年,但進展十分迅速。國內對MBR的研究大致分為幾個方面:

(1)探索不同生物處理工藝與膜分離但與的組合形式,生物反應處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、活性污泥與生物膜相結合的復合式工藝、兩相厭氧工藝;

(2)影響處理效果與膜污染的因素、機理及數學模型的研究,探求合適的操作條件與工藝參數,盡可能減輕膜污染,提高膜組件的處理能力和運行穩定性;

(3)擴大MBR的應用范圍,MBR的研究對象從生活污水擴展到高濃度有機廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業廢水(石化污水、印染廢水等),但以生活污水的處理為主。


在我國,MBR同時應用在生活污水與工業廢水處理的研究。這些研究結果都表面:MBR對各種高濃度有機廢水與難降解廢水的COD、NH3-N、SS、濁度等都達到良好的去除效果。


技術優點:

高MLSS與微濾膜過濾下,出水水質穩定、高品質。高容積負荷下,停留時間端、MBR流程較傳統系統簡單,占地面積減小完全取代沉淀池、砂濾單元,占地面積較傳統方式節省30%,無污泥沉降性問題反應池內MLSS濃度可達10000mg/l以上,耐負荷沖擊能力強,有效處理高濃度有機廢水,在微濾膜過濾下,分離效果遠優于傳統沉淀池及砂濾等處理單元,出水水質良好穩定,懸浮物和濁度低,一般低污染度市政廢水處理后,可直接作為中水道用水或現場資源回收水使用有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖,系統的硝化效率得以提高,A/O反應下具高效脫氮的功能。A/O、A2O法可有效去除氨氮與磷,尤其適用于水質管制區內使用微濾膜可攔除大部分細菌等微生物,減少消毒藥劑添加量及獲得安全的回用水。低能耗,操作運轉費用低,生物攔截在池內,可取得較長的SRT高污泥齡之運轉下,在生物自解下污泥量減少1/2以上。低廢棄污泥量低于傳統活性污泥法、排泥周期長、操作彈性大,生物膜管系統屬于絕對過濾系統及高MLSS,可輕易克服變異性大之廢水系統PLC控制設計,操作維護容易,可實現自動化控制,便于管理高生物污泥操作濃度:MLSS=6000~10000mg/l,可減少生物好氧污泥池之體積,可作封閉式設計,低公害,低噪音,低臭味;膜分離大大提高了污水的大分子難降解的物質處理效率標準移動式模組化設計,快速簡單的安裝,易于分期擴充適用于對于舊有污水處理廠進行改造,僅需增設MBR膜組設備。


原有程序加入MBR程序


流程變動:

原程序中有沉淀池兩座、快混池、慢混池、加壓浮除、上流式過濾一組、活性炭塔兩座等程序。幾乎可全被MBR取代。將其中一池沉淀改為平底,置入MBR模組。即可取代原有其他程序。


處理水質更佳:

原先至加壓浮除后排放水質:

COD=182mg/l,SS=6.5mg/l,

NH4-H=0.4mg/l,NO3-N=31.4mg/l經MBR處理后水質:

COD=165.5mg/l,NO3-N=25mg/l


操作維護更容易,成本更低:

原先程序復雜,池體與機械眾多,人員操作技術性與復雜度高。所需人力多。由MBR池取代后,反洗由PLC自動控制?;闖絳虻ゴ?,各組分別實施。人員操作管理極容易。


設置成本:

池體多、機械多原有沉淀池體空間運用。


耗材:由于機械眾多,復雜,耗材數量大。也必須活化或更新活性炭?;凳可?,形式單純。


應用方式:


總述

為上世紀90年代國際上新興的水處理技術,它將污水生物處理技術與膜分離技術相結合,首先利用生化技術降解水中的有機物,馴養優勢菌類,然后利用膜技術過濾懸浮物和水溶性大分子物質,降低水濁度,達到排放標準。膜生物反應器技術可廣泛用于污水處理和中水回用等領域。


CCAS處理技術

即連續循環曝氣系統工藝(Continuous Cycle Aeratian System),是一種連續進水式SBR曝氣系統。污水處理工藝CCAS是在SBR(Sequencing Batch Reactor,序批式處理法)的基礎上改進而成。CCAS污水處理工藝對污水預處理要求不高,只設間隙15mm的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應池,除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內完成,出水可達標排放。


污水處理工藝CCAS上獨特的優勢:


(1)曝氣時,CCAS污水處理的污水和污泥處于完全理想混合狀態,保證了BOD、COD的去除率,去除率高達95%。


(2)“好氧—缺氧”及“好氧—厭氧”的反復運行模式強化了磷的吸收和硝化—反硝化作用,使氮、磷去除率達80%以上,保證了出水指標合格。


(3)沉淀時,整個CCAS反應池處于完全理想沉淀狀態,使出水懸浮物極低,低的值也保證了磷的去除效果。


CCAS污水處理工藝的缺點是各池子同時間歇運行,人工控制幾乎不可能,全依賴電腦控制,對處理廠的管理人員素質要求很高,對設計、培訓、安裝、調試等工作要求較嚴格。


連續微濾技術

采用超微濾膜對液體進行選擇性過濾分離,在操作壓力范圍下對液體混合物進行截流而達到分離、濃縮、凈化的目的。目前,連續超微濾技術受到市場和用戶的廣泛關注及使用,為一成熟技術。公司的聚丙烯中空纖維膜元件在凈水領域、河川水、深井水及工業制程濃縮的處理有豐富的經驗。膜系統匯總原水在膜外側,凈化水走膜內側,回流比高,水在膜管內的流速大,有利于減小膜污染。同時采用氣水混合反洗工藝,通過空氣對膜表面的擦洗,能夠有效的?;つぴ?,膜清洗效果好,可有效去除水中的細菌、微生物和懸浮物等雜質,出水濁度近于零。


可作為RO、NF的前處理,可使RO、NF進水的SDI≤2,大大的延長了RO、NF膜元件的使用壽命,確保膜系統的長時間的穩定運行。


線上清洗,結合膜材料的優良機械性能,可采用氣水反沖洗技術和錯流工藝,占地面積小。


傳統的方法需要復雜的工藝處理才能達到RO、NF進水的要求,CMF只需一步過濾就可得到高品質的預處理水,直接作為RO、NF的進水,產水率95%以上。


投資成本低。減少前處理設備和藥劑的費用。


延長RO、NF的清洗周期。使RO、NF的清洗周期從1~3各月延長到半年以上,壽命從2~3年延長到5年以上。


可實現自動控制及遠端監控


模組化設備


本公司提供模組化設備可直接放置于生物處理池中,使用上無論是新建或舊有污水處理廠改善皆非常便利,模組化經由精確的計算與設計可有效降低膜污染及延長使用壽命,并在長期的設備運行中得到驗證。


模組化的設計,易于擴充,可設計為移動式廢水處理單元;


可依業主需求,配合產能,進行分期處理之擴充;


分期擴充處理能力,降低初期成本投資;


克服低負荷造成生物系統運轉不易操作等問題;


模組化設計,可依水量設計或需求隨時增加于處理池內;


安裝簡易,施工期短


一體化控制,自動操作


線上清洗設備,操作便利


依據池體容積及需求選用PP及PVDF膜設備;


中水,即城市污水經三級處理后的再生水。常用于灌溉、洗滌、環衛、造景等非引用功能。本公司纖維膜為MBR中空纖維膜系統供應公司,提供膜技術運用經驗。公司經過多年MBR膜生物反應器為市政污水最終可行的中水回用技術。


偏遠地區飲用水的水源通常取用地下水或地表水(如河川水、雨水、湖泊等),由于原水中存在著不同的雜質,故規劃流程亦為兩套主架構。


參數介紹


總述

膜生物反應器是常見的水處理設備之一,膜生物反應器研究的重要內容是在保證出水水質的前提下,膜通量應盡可能大,這樣減少膜的使用面積,降低膜生物反應器的基建費用和運行費用,這些都是由膜生物反應器參數決定的,下面我們就來了解一下膜生物反應器的參數內容。


膜生物反應器的材料分為有機膜和無機膜兩種。膜生物反應器曾普遍采用有機膜,常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式膜生物反應器通常采用超濾膜組件,截留分子量一般在2~30萬。膜生物反應器截留分子量越大,初始膜通量越大,但長期運行膜通量未必越大。


操作方式

當膜選定后,生物化 性質也就確定了,因此,操作方式就成為影響膜生物反應器膜污染的主要因素。不僅污泥濃度、混合液粘度等影響膜通量,混合液本身的過濾性能,如活性污泥性狀、生物相也影響膜生物反應器膜通量的衰減。有研究表明:粉末活性炭(PAC)與絮凝劑的加入有助于改善泥水分離性能,形成體積更大、粘性更小的污泥絮體,減少了膜堵塞的機會。但絮凝劑的過量加入會造成污泥活性受到限制,影響反應器的處理能力和處理效果。


水力學特性

改善膜面附近料液的流體力學條件,如提高流體的進水流速,減少濃差極化,使被截留的溶質及時被帶走。分離式膜生物反應器中,一般均采用錯流過濾的方式;而一體式膜生物反應器實質上是一種死端過濾方式。與死端過濾相比,錯流過濾更有助于防止膜面沉積污染。因此設計合理的流道結構,提高膜間液體上升流速,使較大的暖氣量起到了沖刷膜表面的錯流過濾效果對于淹沒式膜生物反應器顯得尤為重要。


應用領域

高濃度事業廢水

各類飲料工廠、酒廠、食品廠、畜牧、屠宰廢水處理、皮革、紙漿廠;

制藥業、高濃度有機等之廢水處理;


舊有污水廠制程改善;


逆滲透系統之前處理;


污水中水回用


大型市政廢水處理及再利用、社區生活中水回用、百貨、辦公大樓中水回用;

餐廳或風景區廢水處理及再利用;

地表水凈化處理;

洗車廠船舶污水回收再利用;

放流水直接過濾,完全取代砂濾。操作人力省、逆洗超快、無逆洗水出現。 降低SS保證至10以下,但往往逼近0;

取代傳統RO前處理。取代純水制造的前處理。

地下水砂粒過濾。

配合MBR工法,不用沉淀池、污泥濃縮池、砂濾池等用地節省。更大大去除COD與BOD。尤其對于BOD去除率超顯著,20以下為正常值。

MBR工藝再配合A/O、A2/O工藝,可大舉降低氮與磷,適用在水質與水源?;で?。


分類介紹


目前在水處理行業中,膜生物反應器投入大規模實際應用,膜生物反應器依據膜組件,及原理有不同的分類。下面我們就來了解一下膜生物反應器分類。


從整體上來講,膜生物反應器分類有以下幾種:


膜分離生物反映放棄:膜分離生物反應器用于污水處理中的固液分離。


膜曝氣生物反應器:膜曝氣生物反應器中膜被用于氣體質量傳遞,通常是為好氧工藝供氧,可以實現生物反應器的無泡曝氣,大大提升反應器的傳氧效率。


萃取膜生物反應器:萃取膜生物反應器主要用于工業中優先污染物的處理,選擇性透過膜被用于萃取特定的污染物。


按照膜組件的放置方式可分為:分體式和一體式膜生物反應器


分體式膜生物反應器把生物反應器與膜組件分開放置,膜生物反應器的混合液經增壓后進入膜組件,在壓力作用下混合液中的液體透過膜得到系統出水,活性污泥則被截留,并隨濃縮液回流到生物反應器內。


一體式系統則直接將膜組件置于反應器內,通過的抽吸得到過濾液,膜表面清洗所需的錯流由空氣攪動產生,設置在膜的正下方,混合液隨氣流向上流動,在膜表面產生剪切力,以減少膜的污染。一體式膜生物反應器工藝是污水生物處理技術與膜分離技術的有機結合。


按照膜生物反應器是否需氧:可分為好氧和厭氧膜生物反應器


好氧膜生物反應器一般用于城市和工業的處理,好氧MBR用于城市污水處理通常是為了使出水達到回用的目的,而用于處理工業的主要為了去除一些特別的污染物,如油脂類污染物。


厭氧膜生物發生器中,通過膜的高效截留,不僅解決了厭氧污泥容易從膜生物反應器流失導致出水水質降低的問題,同時膜分離的作用還體現在對厭氧反應器的構造與處理效果的強化方面。以UASB與膜單元相結合為例,厭氧膜生物反應器不再需要設計的三相分離器來實現固液氣的分離;而對與兩相厭氧MBR,由于膜分離的作用使產酸反應器中的產酸菌濃度增加,提高了水解發酵能力,同時膜將大分子有機物截留在產酸反應器中使水解發酵,因此保持較高的酸化率。厭氧膜生物反應器常用于高濃度有機分水的處理效果,由于膜生物反應器缺少曝氣,為了使厭氧污泥處于懸浮狀態,處理高濃度有機的厭氧膜生物反應器均采用分體式。


構造信息


進水井

進水井里設置溢流口和進水閘門,在來水量超過系統負荷或者處理系統發生事故的情況下,關閉進水閘門,污水直接通過溢流口就近排入河道或者市政管網。


格柵

污水中經常含有大量雜物,為了保證膜生物反應器的正常運行,必須將各種纖維、渣物、廢紙等雜物攔截在系統之外,因此在膜生物反應器前設置格柵,定期將柵渣清理干凈。


調節池

收集的污水水量和水質都是隨著時間變化的,為了保證后續處理系統的正常運行,降低運行負荷,需要對污水的水量和水質進行調解,因此在進入生物處理系統前設計調節池。調節池內需要定期清理沉淀物。調節池一般設置溢流,在負荷過大的情況下,保證系統的運行正常。


毛發聚集器

在中水處理系統內,由于收集的洗浴廢水內含有少量的毛發和纖維,不清理干凈,會對水泵和膜生物反應器造成堵塞,降低處理效率,并可能最終造成整個系統的癱瘓,因此在中水處理系統內需要設置毛發聚集器。


反應器反應池

在膜生物反應池里進行著有機污染的降解和泥水的分離。作為處理系統的核心部分,反應池里面包括微生物菌落、膜組件、集水系統、出水系統、曝氣系統。


消毒裝置

根據出水的要求,膜生物反應器設計有消毒裝置,可自動控制加藥量。


計量裝置

為了能夠保證系統運行良好,需要采用一定的計量裝置進行系統的參數控制。計量控制儀器包括流量計和水表等。


反應器電控裝置

電控箱安裝與設備機房內。主要控制進水泵、風機和抽吸泵??刂樸惺侄刂坪妥遠刂屏街中問?。進水泵在PLC控制下,根據各反應池水位情況,自動運行。抽吸泵按預設時間周期間歇控制,當膜生物反應器反應池低水位時,抽吸泵自動停止,以?;つぷ?。


特點介紹

1)對污染物的去除率高,抗污泥膨脹能力強,出水水質穩定可靠,出水中沒有懸浮物;

2)膜生物反應器實現了反應器污泥齡STR和水力停留時間HRT的分別控制,因而其設計和操作大大簡化;

3)膜的機械截留作用避免了微生物的流失,生物反應器內可保持高的污泥濃度,從而能提高體積負荷,降低污泥負荷,具有極強的抗沖擊能力;

4)由于SRT很長,生物反應器又起到了“污泥消化池”的作用,從而顯著減少污泥產量,剩余污泥產量低,污泥處理費用低;

5)由于膜的截流作用使SRT延長,營造了有利于增殖緩慢的微生物。如硝化細菌生長的環境,可以提高系統的硝化能力,同時有利于提高難降解大分子有機物的處理效率和促使其徹底的分解;

6)MBR曝氣池的活性污泥不會隨出水流失,在運行過程中,活性污泥會因進入有機物濃度的變化而變化,并達到一種動態平衡,這使系統出水穩定并有耐沖擊負荷的特點;

7)較大的水力循環導致了污水的均勻混合,因而使活性污泥有很好的分散性,大大提高活性污泥的比表面積。MBR系統中活性污泥的高度分散是提高水處理的效果的又一個原因。這是普通生化法水處理技術形成較大的菌膠團所難以相比的;

8)膜生物反應器易于一體化,易于實現自動控制,操作管理方便;

9)MBR工藝省略了二沉池,減少占地面積。


應用范圍


膜生物反應器廣泛適用于生活小區、賓館飯店、度假區、學校、寫字樓等分散用戶的日常生活污水處理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行業的有機污水處理。膜生物反應器的產水常用于灌溉、洗滌、環衛、造景等非飲用功能。適用于各類工業企業、賓館、飯店、學校、醫院、住宅區、洗衣房等的污廢水處理、中水處理及原有污水設施的升級改造等。


膜生物反應器(Membrane Bioreactor,簡稱MBR)水處理技術是一種生物技術與膜技術相結合的高效生化水處理技術,膜生物反應器是結合了膜分離技術和傳統的污泥法的一種高效水處理技術,由于膜的過濾作用,生物完全被截留在生物反應器中,實現了水力停留時間和污泥齡的徹底分離,使生物反應器內保存較高的MLSS。消化能力強,污染物去除率高。


膜生物反應器是一種高效膜分離技術與活性污泥法相結合的新型水處理技術。中空纖維膜的應用取代活性污泥法中的二沉池,進行固液分離,有效的達到了泥水分離的目的。充分利用膜的高效截留作用,能夠有效地截留硝化菌,完全保留在生物反應器內,使硝化反應保證順利進行,有效去除氨氮,避免污泥的流失,并且可以截留一時難于降解的大分子有機物,延長其在反應器的停留時間,使之得到最大限度的分解。應用MBR技術后,主要污染物的去除率可達:COD≥93%、SS=100%。產水懸浮物和濁度幾近于零,處理后的水質良好且穩定,可以直接回用,實現了污水資源化。


發展前瞻:


應用的重點領域和方向

(1)現有城市污水處理廠的更新升級,特別是出水水質難以達標或處理流量劇增而占地面積無法擴大的水廠。

(2)無排水管網系統的小區,如居民點、旅游度假區、風景區等。

(3)有污水回用需求的地區或場所,如賓館、洗車業、客機、流動廁所等充分發揮MBR占地面積小、設備緊湊、自動控制、靈活方便的特點。

(4)高濃度、有毒、難降解工業廢水處理。如造紙、制糖、酒精、皮革、合成脂肪等行業,是一種普遍的點源污染。MBR可以對這些常規處理工藝無法達標的廢水進行有效的處理,并實現回用。

(5)垃圾填埋廠滲透液的處理及回用。

(6)小規模污水廠(站)的應用。膜技術的特點十分適合處理小規模污水。


未來的研究重點:

(1)膜污染的機理及防治。

(2)工藝流程形式及運行條件的優化。

(3)污泥產率與運行條件的關系,以合理減少污泥產量,降低污泥處理費用。

(4)反應器內微生物的代謝特性及其對出水水質、污泥活性等的影響,從而確定適宜的微生物生長及代謝條件。

(5)工藝經濟研究。在目前國內經濟發展水平、膜產品供應狀況和規范設計要求的條件下,MBR用于污水處理的最大經濟流量的確定。

(6)以節能、處理特殊水質對象、兼具脫氮除磷、操作維護簡單、可以長期穩定運行等為目標,開發新型的膜生物反應器。


2016年10月18日

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