MBR工藝技術(shù)介紹

目錄

一、MBR工藝簡(jiǎn)介二、MBR膜類型及膜組件介紹三、MBR系統(tǒng)設(shè)計(jì)

MBR含義及其工作原理1.1MBR工藝優(yōu)越性1.2MBR工藝的不足1.3MBR發(fā)展前瞻1.4

一、MBR工藝簡(jiǎn)介

膜生物反應(yīng)器（簡(jiǎn)稱MBR）是高效膜分離技術(shù)與活性污泥法相結(jié)合的污水處理技術(shù)。中空纖維膜的應(yīng)用，取代生化工藝中的二沉池，進(jìn)行固液分離。膜的高效截留作用，可以有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，有效去除氨氮；同時(shí)可以截留難于降解的大分子有機(jī)物，延長(zhǎng)其在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，使之得到最大限度的分解。應(yīng)用MBR技術(shù)后，主要污染去除率可以得到很大的提高，特別是產(chǎn)水濁度＜1，出水達(dá)到可以直排標(biāo)準(zhǔn)甚至可以回用。1.1MBR含義及其工作原理（1）傳統(tǒng)污水生物處理技術(shù)，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5-3.5g/L左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間與污泥齡相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，造成出水水質(zhì)惡化。傳統(tǒng)生化工藝流程1.1MBR含義及其工作原理（2）MBR工藝流程

MBR工藝是將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，它的最大不同就在于取代了二沉池的位置，換成了膜池，同時(shí)擔(dān)當(dāng)著生化處理和二沉池的任務(wù)。而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中優(yōu)勢(shì)菌群的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時(shí)，通過(guò)降低污泥負(fù)荷減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問(wèn)題。1.1MBR含義及其工作原理（3）1.2MBR工藝優(yōu)勢(shì)性

1.進(jìn)行固液分離效率高，其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池，出水水質(zhì)良好，出水懸浮物和濁度接近于零，甚至可以直接回用。2.膜組件的高效截留作用，使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，保證反應(yīng)器內(nèi)的高污泥濃度，使得處理系統(tǒng)能夠耐沖擊負(fù)荷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間和污泥齡的完全分離。3.由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一，并取代了三級(jí)處理的全部工藝設(shè)施，因此可大幅減少占地面積，節(jié)省土建投資。

4.能夠在長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行，可基本實(shí)現(xiàn)無(wú)剩余污泥排放，同時(shí)也有利于增殖緩慢的硝化菌的生長(zhǎng)、繁殖，確保了系統(tǒng)的硝化效率。

5.系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制，操作管理方便。1.3MBR工藝不足1、成本較高，膜的制作成本高導(dǎo)致MBR工藝的投資較高，但隨著制膜技術(shù)的進(jìn)步，其成本已經(jīng)有了很大的降低空間。2、容易形成膜污染，混合液中的懸浮污染物、溶解性有機(jī)物、微生物在膜表面的沉積以及活性污泥中的纖維、雜物等折疊纏繞都會(huì)不同程度上降低膜的通透性。

3、運(yùn)行費(fèi)用高，膜的壽命及更換，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。膜組件一般使用壽命在5年左右，到期需更換1.4MBR應(yīng)用領(lǐng)域1.城市污水處理新建及升級(jí)改造。2.無(wú)排水管網(wǎng)系統(tǒng)地區(qū)的污水處理，如居民點(diǎn)、旅游度假區(qū)、風(fēng)景區(qū)等。3.有污水回用需求的地區(qū)或場(chǎng)所等。4.高濃度、有毒、難降解工業(yè)廢水處理。如造紙、制糖、皮革等行業(yè)5.化肥行業(yè)廢水處理，排放標(biāo)準(zhǔn)要求直排。6.小規(guī)模污水廠（站）的應(yīng)用。應(yīng)用領(lǐng)域

MBR工藝因其高效的處理效果，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域的污水處理。尤其在中水回用上受到很高評(píng)價(jià)，是中水回用比較好的選擇。

二、MBR膜類型及膜組件介紹

MBR膜分類2.1

MBR用膜介紹

2.22.1MBR膜分類分類依據(jù)種類孔徑超濾膜、微濾膜膜組件與生物反應(yīng)器組合方式分置式、一體式、復(fù)合式物理形態(tài)中空纖維膜、平板膜、管式膜膜材料有機(jī)膜、無(wú)機(jī)膜壓力驅(qū)動(dòng)形式外壓式、內(nèi)壓式使用狀態(tài)浸沒(méi)式、外置式MBR工藝中用膜一般為微濾膜（MF）和超濾膜（UF），大都采用0.1～0.4μm膜孔徑微濾常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纖維素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亞胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等.超濾常用聚合物材料有：聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯、纖維素酯、聚醚醚酮、聚亞酰胺、聚醚酰胺等.2.2MBR用膜介紹

目前MBR膜組件中使用量較大的只有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）和聚丙稀（PP）。其中聚偏氟乙烯（PVDF）由于其優(yōu)良的物理和化學(xué)性能（強(qiáng)度和耐腐蝕性）在國(guó)內(nèi)外用量均最大。2.2

MBR用膜介紹膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過(guò)濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過(guò)膜，成為系統(tǒng)處理水。

膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部，進(jìn)水進(jìn)入膜-生物反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在負(fù)壓作用下由膜過(guò)濾出水。分置式一體式復(fù)合式形式上也屬于一體式膜-生物反應(yīng)器，所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜-生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀。不足：運(yùn)行過(guò)程易污染、強(qiáng)度低、使用壽命短優(yōu)點(diǎn)：成本相對(duì)較低，造價(jià)便宜，膜的制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應(yīng)用廣泛.材質(zhì)：聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等

高分子有機(jī)膜2.2MBR用膜介紹不足：造價(jià)昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難優(yōu)點(diǎn)（陶瓷膜為例）：耐酸、抗壓、抗溫，其通量高、能耗相對(duì)較低材質(zhì)：金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無(wú)機(jī)高分子材料等無(wú)機(jī)膜2.2MBR用膜介紹

由于膜組件性質(zhì)不同，MBR可分為內(nèi)壓式與外壓式。內(nèi)壓式水滲透方向是由膜內(nèi)部向外部出水，而外壓式剛好相反。但是，在實(shí)際應(yīng)用中外壓式MBR還是比較普遍的，因?yàn)閮?nèi)壓式的MBR容易堵塞，造成膜通量的減少，從而降低了MBR膜的處理效果。

2.2MBR用膜介紹A.中空纖維簾式膜B.平板簾式膜2.2MBR用膜介紹平板膜與中空纖維膜的比較表項(xiàng)目平板膜中空纖維膜抗污染能力強(qiáng)弱機(jī)械強(qiáng)度高低，易斷絲清洗周期長(zhǎng)短清洗方式在線清洗即可需要離線沖洗使用壽命長(zhǎng)短成本高低

1.中空纖維膜的成本是平板膜的1/2至1/3，但中空膜易污堵、易斷絲，使用壽命一般只有1-3年，而平板膜壽命達(dá)5-10年，長(zhǎng)3-5倍左右。2.中空纖維膜需頻繁清洗，1-4個(gè)月一次，而且要從水池中拆出來(lái)清洗（離線清洗），后期維護(hù)工作量較大；而平板膜可在線清洗（不用拆出來(lái)），且僅需6-12個(gè)月一次，操作非常簡(jiǎn)便，僅1人即可操作。

三、MBR系統(tǒng)設(shè)計(jì)MBR工藝組成3.2MBR工藝設(shè)計(jì)需求信息3.1MBR工藝路線選擇3.4膜元件的選擇與安裝3.5MBR產(chǎn)水系統(tǒng)3.6MBR反洗系統(tǒng)3.8MBR曝氣系統(tǒng)3.7MBR化學(xué)清洗系統(tǒng)3.9MBR系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)3.3MBR設(shè)備選擇3.103.1MBR工藝設(shè)計(jì)需求信息廢水水質(zhì)最少的水質(zhì)條件包括：COD、BOD、氨氮、總氮、TDS、硬度、SS、PH值等?，F(xiàn)場(chǎng)條件包括：環(huán)評(píng)報(bào)告、場(chǎng)地要求；如果是改造項(xiàng)目，還需要了解客戶現(xiàn)有的處理工藝和水質(zhì)指標(biāo)。處理量根據(jù)處理量選擇處理工藝和膜的數(shù)量。出水水質(zhì)要求該要求影響處理工藝流程的選擇。MBR工藝設(shè)計(jì)信息需求表3.2MBR工藝組成預(yù)處理系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)，可以通過(guò)格柵、隔油、除硬、初沉池、沉砂池等進(jìn)行預(yù)處理生化處理系統(tǒng)根據(jù)水質(zhì)特性，選擇合適的生化處理工藝MBR系統(tǒng)根據(jù)膜進(jìn)出水水質(zhì)要求和選用的膜廠家，計(jì)算合適的膜數(shù)量剩余污泥處理系統(tǒng)剩余污泥經(jīng)壓濾機(jī)壓濾外運(yùn)無(wú)害化處理3.3MBR系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)典型數(shù)值生化池污泥濃度8000-10000mg/LMBR膜池污泥濃度8000-15000mg/L污泥回流比300%~500%膜通量12-25L/m2.h氣水比6：1~12：1系統(tǒng)開停比例8：2~12：23.4MBR工藝路線選擇A2O+MBR組合工藝

由A2O工藝與膜分離技術(shù)結(jié)合而成的具有同步脫氮除磷功能的A2O+MBR工藝，工藝中高濃度的污泥濃度、獨(dú)立控制的水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間、回流比及污泥負(fù)荷率等都會(huì)產(chǎn)生與傳統(tǒng)A2O工藝不同的影響，具有較好的脫氮除磷效率。3.4MBR工藝路線選擇A2O/A+MBR工藝流程

A2O/A+MBR工藝是一種強(qiáng)化內(nèi)源反硝化的新型工藝，此工藝是針對(duì)進(jìn)水碳源不足，而同時(shí)又有較高脫氮要求的污水處理項(xiàng)目。該工藝在普通A2O工藝后再設(shè)一級(jí)缺氧池，在利用進(jìn)水碳源完成生物除磷和脫氮后，再利用第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化，進(jìn)一步去除TN，之后再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水。3.4MBR工藝路線選擇AO/A+MBR工藝流程3.5MBR膜元件的選擇選擇合適的膜通量確定所需要的膜面積根據(jù)單支元件的膜面積確定膜元件的數(shù)量根據(jù)膜架數(shù)量確定膜池的大小3.6MBR產(chǎn)水系統(tǒng)產(chǎn)水系統(tǒng)可采用連續(xù)運(yùn)行或間歇運(yùn)行兩種不同的運(yùn)行方式；

對(duì)于微污染源水或MBR池MLSS濃度低的系統(tǒng)可連續(xù)產(chǎn)水；

對(duì)于高污泥濃度的系統(tǒng)，可選用抽吸與停抽相結(jié)合的運(yùn)行方式。3.7MBR曝氣系統(tǒng)曝氣系統(tǒng)作用主要有一下兩個(gè)方面：1、氣水混合、沖刷膜表面，減緩或防止膜污染。2、為微生物生長(zhǎng)代謝提供氧氣。3.8MBR反洗系統(tǒng)

MBR膜反洗水量的確定，一般根據(jù)膜面積，25-40L/m2，在反洗過(guò)程中將化學(xué)加強(qiáng)反洗程序引入進(jìn)來(lái)，結(jié)合有機(jī)物污染通過(guò)堿洗效果明顯、鹽結(jié)垢通過(guò)酸洗效果明顯的原理，將藥劑打入反洗泵出口管路中，通過(guò)類似于低強(qiáng)度的化學(xué)清洗的操作，將MBR膜的污染消除在剛形成的階段，阻止膜污染惡化。3.9MBR清洗系統(tǒng)污染物化學(xué)藥劑清洗時(shí)間有機(jī)物10%次氯酸鈉20~30min有機(jī)物氫氧化鈉1h無(wú)機(jī)物鹽酸1~2h化學(xué)清洗的頻率和操作的條件與進(jìn)水的水質(zhì)有關(guān)。通常情況下運(yùn)行1～3個(gè)月或在相同的運(yùn)行條件下透過(guò)膜的壓差比初期上升的0.5bar以上時(shí)就應(yīng)該進(jìn)行化學(xué)清洗。管道及閥門1、MBR膜產(chǎn)水管道通常也是膜反洗進(jìn)水管道，而且膜的產(chǎn)水通常也作為膜的反洗進(jìn)水，因此對(duì)于MBR膜產(chǎn)水管道要求耐腐蝕，無(wú)污染。通常選用不銹鋼材質(zhì)和塑料材質(zhì)。預(yù)處理設(shè)備曝氣及分配設(shè)備構(gòu)筑物3.10MBR設(shè)備選擇管道及閥門1、通常包括兩大構(gòu)筑物：膜池和產(chǎn)水池。浸沒(méi)式超濾一般膜池就是生化池，因此選用鋼砼結(jié)構(gòu)較多。2、由于生化產(chǎn)水仍然存有有機(jī)物，而且通過(guò)膜池的曝氣，充氧條件充足，為了防止菌的繁殖而造成的一系列問(wèn)題，因此建議產(chǎn)水池容積盡量小，但必須滿足反洗要求。預(yù)處理設(shè)備曝氣及分配設(shè)備構(gòu)筑物3.10MBR設(shè)備選擇管道及閥門1、由于采用了膜元件，而且大多為中空纖維膜形式，因此對(duì)于預(yù)處理較常規(guī)生化要求要高。如細(xì)微的硬質(zhì)顆?？赡軙?huì)造成膜絲斷絲；頭發(fā)或軟質(zhì)絲狀物又可能附著在膜絲上