膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的應(yīng)用

1、膜生物反應(yīng)器在廢水處膜生物反應(yīng)器在廢水處 理中的應(yīng)用理中的應(yīng)用 目錄目錄contentscontents mbr工藝簡介工藝簡介 1 mbr在廢水處理中的應(yīng)用在廢水處理中的應(yīng)用 2 展望及發(fā)展方向展望及發(fā)展方向 3 膜生物反應(yīng)器（膜生物反應(yīng)器（membrane-biology reactor，簡稱，簡稱mbr）是將膜分）是將膜分 離技術(shù)與生物反應(yīng)器結(jié)合而成的一種新的污水處理工藝離技術(shù)與生物反應(yīng)器結(jié)合而成的一種新的污水處理工藝 ，它利用膜，它利用膜 分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉 二沉池。膜二沉池。膜-生物反應(yīng)

2、器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng) 器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時(shí)間（器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時(shí)間（hrt） 和污泥停留時(shí)間（和污泥停留時(shí)間（srt）可以分別控制。）可以分別控制。 1.1 1.1 mbr含義及其工作原理含義及其工作原理 定義定義 1.mbr1.mbr工藝簡介工藝簡介 傳統(tǒng)活性污傳統(tǒng)活性污 泥法流程泥法流程 mbr法流程法流程 1.1 1.1 mbr含義及其工作原理含義及其工作原理 1.1.mbr工藝簡介工藝簡介 在傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離在傳

3、統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)中，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，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， 一般在一般在 1.53.5g/l 左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間

4、（左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間（ hrt）與污泥齡）與污泥齡 （ srt ）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。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中）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。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中 還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的 25% 40% 。傳統(tǒng)。傳統(tǒng) 活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。 1.1 1.1 mbr含義及其工作原理含義及其工作原理 1.1.mbr工藝簡介工

5、藝簡介 mbr 工藝通過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，工藝通過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， 不僅省去了二沉池的建設(shè)，而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性不僅省去了二沉池的建設(shè)，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特效菌污泥濃度的增大和污泥中特效菌 ( 特別是優(yōu)勢菌群特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。 同時(shí)，通過降低同時(shí)，通過降低 f/m 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活 性污泥

6、法存在的許多突出問題。性污泥法存在的許多突出問題。 1.1 1.1 mbr含義及其工作原理含義及其工作原理 1.1.mbr工藝簡介工藝簡介 分類依據(jù)分類依據(jù)種類種類 膜組件與生物反應(yīng)器 組合方式 分置式、一體式、（一體）復(fù)合式分置式、一體式、（一體）復(fù)合式 膜組件管式、板框式、中空纖維式等 膜材料有機(jī)膜、無機(jī)膜 壓力驅(qū)動(dòng)形式外壓式、抽吸式 生物反應(yīng)器好氧、厭氧 曝氣生物反應(yīng)器、萃取膜生物反應(yīng)器、膜分離生物反應(yīng)器 1.2 1.2 mbr工藝分類工藝分類 1.1.mbr工藝簡介工藝簡介 分置式膜生物反應(yīng)器分置式膜生物反應(yīng)器 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)膜組件和生物反應(yīng)器分

7、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濾端，在壓力作用下混合液中的液體泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體 透過膜，成為系統(tǒng)處理水。透過膜，成為系統(tǒng)處理水。 1.mbr工藝簡介工藝簡介 一體式膜生物反應(yīng)器一體式膜生物反應(yīng)器 膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部，進(jìn)水進(jìn)入膜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 用下由膜過濾出水用下由膜過濾出水 。 1.mbr工藝簡介工藝簡介 復(fù)合式膜生物反應(yīng)器復(fù)合式膜生物反應(yīng)器 形式上也屬于一體

8、式膜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，改變了生物反應(yīng)器，改變了 反應(yīng)器的某些性狀反應(yīng)器的某些性狀 。 1.mbr工藝簡介工藝簡介 出水水質(zhì)好出水水質(zhì)好 易于自動(dòng)控制易于自動(dòng)控制 管理管理 污泥產(chǎn)率低污泥產(chǎn)率低 mbr進(jìn)水與出水對比 1.mbr工藝簡介工藝簡介 1.3 1.3 mbr工藝特點(diǎn)工藝特點(diǎn) 設(shè)備緊湊，占設(shè)備緊湊，占 地少地少 抗沖擊負(fù)荷能抗沖擊負(fù)荷能 力強(qiáng)力強(qiáng) mbr污水處理系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1.mbr工藝簡介工藝簡介 膜污染膜污染 成本高，運(yùn)行成

9、本高，運(yùn)行 費(fèi)用高，使用費(fèi)用高，使用 壽命短壽命短 mbr系統(tǒng)運(yùn)行時(shí) 1.mbr工藝簡介工藝簡介 飲用水處理飲用水處理工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理 城市污水處理城市污水處理 及中水回用及中水回用 2.mbr在廢水處理中的應(yīng)用在廢水處理中的應(yīng)用 壓差推動(dòng)壓差推動(dòng) 膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器 氣體傳遞膜氣體傳遞膜 生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器 離子交換膜離子交換膜 生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器 飲用水處理 2.mbr在廢水處理中的應(yīng)用在廢水處理中的應(yīng)用 壓差推動(dòng)系統(tǒng)的主要壓差推動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢優(yōu)勢 ： 1.使反應(yīng)器中的生物體濃度達(dá)到很高，這樣就可以縮小設(shè)使反應(yīng)器中的生物體濃度達(dá)到很高，這樣就可以縮小設(shè) 備的體積備的體積

10、 2.薄膜分離導(dǎo)致反應(yīng)器中的生物停留時(shí)間與水壓保持時(shí)間薄膜分離導(dǎo)致反應(yīng)器中的生物停留時(shí)間與水壓保持時(shí)間 無關(guān)，這樣可使生長緩慢的微生物能夠在反應(yīng)器中存活無關(guān)，這樣可使生長緩慢的微生物能夠在反應(yīng)器中存活 缺陷：缺陷： 1.膜表面的一層沉淀物和局部或全部的微孔堵塞，膜分離膜表面的一層沉淀物和局部或全部的微孔堵塞，膜分離 效果會(huì)受到影響效果會(huì)受到影響 2.水中微生物污染物可以避免，但離子和小分子化合物水中微生物污染物可以避免，但離子和小分子化合物(如如 代謝副產(chǎn)物代謝副產(chǎn)物)一般達(dá)不到嚴(yán)格的飲用水標(biāo)準(zhǔn)一般達(dá)不到嚴(yán)格的飲用水標(biāo)準(zhǔn) 2.mbr在廢水處理中的應(yīng)用在廢水處理中的應(yīng)用 2.1.1 壓差推動(dòng)膜生

11、物反應(yīng)器壓差推動(dòng)膜生物反應(yīng)器 處理地下水中的硝酸鹽和次氯處理地下水中的硝酸鹽和次氯 酸鹽酸鹽 當(dāng)?shù)叵滤鬟^膜時(shí)，把氫氣通當(dāng)?shù)叵滤鬟^膜時(shí)，把氫氣通 入到中空纖維膜中。氫氣通入入到中空纖維膜中。氫氣通入 后溶于水中，并作為氫氣自養(yǎng)后溶于水中，并作為氫氣自養(yǎng) 型微生物的電子供體，型微生物的電子供體， 來還原來還原 微污染物陰離子微污染物陰離子 局限性：局限性： 1.生物膜的形成也會(huì)阻礙氣體傳輸生物膜的形成也會(huì)阻礙氣體傳輸 2.地下水的自然傳送能力差地下水的自然傳送能力差 3.礦物質(zhì)在膜表面的沉淀，也會(huì)降礦物質(zhì)在膜表面的沉淀，也會(huì)降 低氣體傳輸率低氣體傳輸率 4.處理后水的質(zhì)量，仍未達(dá)到可接處理后水

12、的質(zhì)量，仍未達(dá)到可接 受的水平受的水平 氫氣傳遞膜處理系統(tǒng) 2.1 mbr2.1 mbr在飲用水處理中的應(yīng)用在飲用水處理中的應(yīng)用 2.1.2 氣體傳遞膜生物反應(yīng)器氣體傳遞膜生物反應(yīng)器 離子運(yùn)輸機(jī)制離子運(yùn)輸機(jī)制 該方法用于除去并生物轉(zhuǎn)化飲用該方法用于除去并生物轉(zhuǎn)化飲用 水中硝酸鹽，亞硝酸鹽及高氯酸水中硝酸鹽，亞硝酸鹽及高氯酸 鹽鹽 。在與生物反應(yīng)器接觸的膜表。在與生物反應(yīng)器接觸的膜表 面上，形成一層由微生物構(gòu)成的面上，形成一層由微生物構(gòu)成的 生物膜，可確保在膜表面附近的生物膜，可確保在膜表面附近的 碳源濃度相當(dāng)?shù)?，且能避免化合碳源濃度相?dāng)?shù)停夷鼙苊饣?物滲透到水流中物滲透到水流中 。 該方法

13、的主要難題是離子選擇性該方法的主要難題是離子選擇性 膜非常昂貴，比用壓差推動(dòng)反應(yīng)膜非常昂貴，比用壓差推動(dòng)反應(yīng) 器上的膜貴的多。器上的膜貴的多。 2.1 mbr在飲用水處理中的應(yīng)用在飲用水處理中的應(yīng)用 2.1.3 離子交換膜生物反應(yīng)器離子交換膜生物反應(yīng)器 工業(yè)廢水特點(diǎn)工業(yè)廢水特點(diǎn)： 工業(yè)廢水中有機(jī)物濃度很高工業(yè)廢水中有機(jī)物濃度很高, 有的還含有毒性物質(zhì)有的還含有毒性物質(zhì), 此外許此外許 多工業(yè)廢水中含有烴類化合物和表面活性劑等污染物質(zhì)。多工業(yè)廢水中含有烴類化合物和表面活性劑等污染物質(zhì)。 膜分離技術(shù)和厭氧工藝的結(jié)合使得較高的微生物的濃度、膜分離技術(shù)和厭氧工藝的結(jié)合使得較高的微生物的濃度、 較長的泥

14、齡、較長的泥齡、 較短的水力停留時(shí)間這些問題得到解決。較短的水力停留時(shí)間這些問題得到解決。 膜組件能夠?qū)⑺械纳锕腆w截留在生物反應(yīng)器中膜組件能夠?qū)⑺械纳锕腆w截留在生物反應(yīng)器中 , 同時(shí)同時(shí) 也能將大分子污染物截留在反應(yīng)器中也能將大分子污染物截留在反應(yīng)器中, 這樣可使廢水在高這樣可使廢水在高 污泥濃度和很長的污泥停留時(shí)間下最終被生物降解。污泥濃度和很長的污泥停留時(shí)間下最終被生物降解。 2.2 2.2 mbr在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用 局限性：局限性： 在實(shí)際運(yùn)行中還有諸如污泥活性、膜通量、膜污在實(shí)際運(yùn)行中還有諸如污泥活性、膜通量、膜污 染等因素影響廢水處理效果染等因素影響

15、廢水處理效果, , 在實(shí)際運(yùn)行中工藝在實(shí)際運(yùn)行中工藝 參數(shù)和運(yùn)行成本也是膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用中值得參數(shù)和運(yùn)行成本也是膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用中值得 考慮的因素。因此考慮的因素。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, , 探求合適的探求合適的 工藝參數(shù)工藝參數(shù), , 降低處理工藝的運(yùn)行成本等方面。降低處理工藝的運(yùn)行成本等方面。 2.2 2.2 mbr在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用 無錫市城北污水處理廠四期工程工藝流程 目前全國已形成基本配套的幾千人的目前全國已形成基本配套的幾千人的 研究和技術(shù)開

16、發(fā)隊(duì)伍，已有膜工業(yè)企研究和技術(shù)開發(fā)隊(duì)伍，已有膜工業(yè)企 業(yè)數(shù)百家。從研究規(guī)模來看，大部分業(yè)數(shù)百家。從研究規(guī)模來看，大部分 工作主要集中在實(shí)驗(yàn)室小試或中試階工作主要集中在實(shí)驗(yàn)室小試或中試階 段雖然有一些研究成果已從實(shí)驗(yàn)室走段雖然有一些研究成果已從實(shí)驗(yàn)室走 向工程應(yīng)用，但應(yīng)用規(guī)模比較小，日向工程應(yīng)用，但應(yīng)用規(guī)模比較小，日 處理幾十噸居多，日處理量上百噸規(guī)處理幾十噸居多，日處理量上百噸規(guī) 模的較少，而且在規(guī)模型工程應(yīng)用中模的較少，而且在規(guī)模型工程應(yīng)用中 ，尚未完全解決膜污染的控制問題，尚未完全解決膜污染的控制問題， 致使其在城市污水處理過程中出現(xiàn)一致使其在城市污水處理過程中出現(xiàn)一 些有待改進(jìn)的問題，同

17、時(shí)在能耗和膜些有待改進(jìn)的問題，同時(shí)在能耗和膜 處理能力方面也還存在改進(jìn)的空間處理能力方面也還存在改進(jìn)的空間 。 2.3 mbr在城市污水處理及中水回用中的應(yīng)用在城市污水處理及中水回用中的應(yīng)用 由于受使用目的和城市建筑限制，一般要求回用水必須要由于受使用目的和城市建筑限制，一般要求回用水必須要 有良好的水質(zhì)，不能產(chǎn)生衛(wèi)生、安全上的問題，不能有視有良好的水質(zhì)，不能產(chǎn)生衛(wèi)生、安全上的問題，不能有視 覺上或嗅覺上的不快感，同時(shí)要求處理系統(tǒng)簡單，占地少，覺上或嗅覺上的不快感，同時(shí)要求處理系統(tǒng)簡單，占地少， 穩(wěn)定性高，且易于管理。穩(wěn)定性高，且易于管理。mbrmbr工藝正是具備了這些特點(diǎn)，工藝正是具備了這些特點(diǎn)， 而在中水回用中有著很大的優(yōu)勢。而在中水回用中有著很大的優(yōu)勢。 工程應(yīng)用正日益增多，規(guī)模不斷擴(kuò)大，回用水源也超出了工程應(yīng)用正日益增多，規(guī)模不斷擴(kuò)大，回用水