膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)

膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)

1目錄

概述

MBR技術(shù)簡介

MBR研究進(jìn)展

MBR膜污染及因素分析

MBR應(yīng)用現(xiàn)狀

MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析前景展望21．SBR--Sequencingbatchreactor2．UASB—Upflowanaerobicsludgeblanket3．ABR—Anaerobicbaffledreactor4．EGSB—Expandedgranularsludgebed5.BAF—Biologicalaeratedfilter6.MBR—Membranebioreactor

水處理新技術(shù)1.概述34MBR與污水資源化：

1．出水水質(zhì)好、可直接回用作中水；

2．占地面積??；

3．污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)量低；

4．操作管理簡便。52.MBR技術(shù)簡介:

膜生物反應(yīng)器是一種由膜分離單元與生物處理工藝相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)，它以膜組件取代活性污泥法中的二沉池在生物反應(yīng)器中保持較高的污泥濃度，從而減少了處理設(shè)施占地面積，并且通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥產(chǎn)量。6MBR工藝組成

膜組件曝氣出水曝氣進(jìn)水抽吸泵

出水進(jìn)水循環(huán)泵分置式MBR一體式MBR7優(yōu)/缺點(diǎn)：8污染物去除效率高，不僅對(duì)懸浮物、有機(jī)物去除效率高，且可以去除細(xì)菌、病毒等；膜分離可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥齡的完全分離，使運(yùn)行控制更加靈活、穩(wěn)定；生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，耐沖擊負(fù)荷；有利于世代時(shí)間長的微生物（如硝化細(xì)菌）的截留和生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高，同時(shí)可提高難降解有機(jī)物的降解效率。

MBR的工藝特點(diǎn)

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膜污染嚴(yán)重膜造價(jià)昂貴運(yùn)行費(fèi)用高M(jìn)BR存在不足：10MBR在國外的研究進(jìn)展

1969年美國的Smith首次報(bào)道了活性污泥生物膜法和超濾膜結(jié)合處理城市生活污水的方法，80年代末以來，MBR處理的對(duì)象擴(kuò)寬到工業(yè)廢水、石油廢水、發(fā)酵廢水等廢水處理方面。1989年Tamamoto等將中空纖維應(yīng)用于活性污泥法以來，使組合工藝運(yùn)行成本大大降低，擴(kuò)展了其應(yīng)用前景。3.MBR研究進(jìn)展1190年代初，MBR開始應(yīng)用于廢水的脫氮除磷研究，Hideki進(jìn)行了MBR的高效氨氮硝化與工業(yè)廢水去除磷酸鹽的研究。90年代中后期，MBR在國外進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。加拿大的Zenon公司和日本的Kubota公司在MBR的推廣方面做了許多的工作。目前這種MBR已應(yīng)用美國、德國、法國和埃及等多個(gè)國家和地方，處理規(guī)模從10m3/d到100000m3/d。

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MBR在國內(nèi)的研究進(jìn)展

1991中科院生態(tài)中心王菊思啟動(dòng)了MBR的研究；1995年樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究；邢傳紅（1997）采用無機(jī)MBR進(jìn)行了處理生活污水的實(shí)驗(yàn)研究；何義亮（1999）采用厭氧MBR進(jìn)行高濃度食品廢水處理；王連軍（2000）用無機(jī)MBR處理啤酒廢水；范彬（2002）研究微網(wǎng)動(dòng)態(tài)膜對(duì)生活污水的處理效果；趙方波（2006）用MBR進(jìn)行脫氮除磷研究；國家863科技攻關(guān)項(xiàng)目（2002-2005）——新型MBR的研究與示范工程建設(shè)。2005.8膜法水處理國際研討會(huì)（北京，清華大學(xué)）2009.9,5thIWASpecialisedMembraneTechnologyConferenceforWaterandWastewaterTreatment（北京，清華大學(xué)）13MBR國內(nèi)研究狀況科研單位反應(yīng)器類型廢水類型清華大學(xué)分離式抽吸淹沒式生活污水，洗浴廢水，醫(yī)院廢水同濟(jì)大學(xué)分離式高濃度有機(jī)廢水中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心分離式印染廢水，石化廢水哈爾濱工業(yè)大學(xué)重力淹沒式生活污水天津大學(xué)重力淹沒式生活污水其他高校及科研單位分離式、抽吸淹沒式生活污水，啤酒廢水，港口廢水等14MBR商業(yè)化公司加拿大Zenon

公司

加拿大的ZENON公司的ZenoGem

工藝是Zenon

市政系統(tǒng)公司開發(fā)的具有專利權(quán)的淹沒式MBR工藝，其開發(fā)的抗氯微濾中空纖維ZeeWeed

膜孔徑為0.1μm，外徑為1.9mm，過濾從管外向內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)膜過濾壓力為10-50kPa時(shí)，膜通量為40-70L/m2.h。其主要業(yè)務(wù)是在世界范圍內(nèi)提供先進(jìn)的膜產(chǎn)品、提供水的純化、城市和工業(yè)廢水的處理和再利用等服，在世界上已經(jīng)20多個(gè)國家?guī)装賯€(gè)工程使用了ZENON公司的MBR設(shè)備。ZENON公司分布在世界各地：7個(gè)在北美，6個(gè)在歐洲，亞洲、拉丁美洲和中東各有1個(gè)分部。

15日本三菱公司三菱公司主要開發(fā)了兩種中空纖維微濾膜，其性能比較如表2-7。SADF膜是三菱公司繼SUR膜是近年來開發(fā)的新一代膜組件，和目前膜相比，其通量提高3倍以上；柔韌性增加60倍以上；化學(xué)穩(wěn)定性和壽命更長。類別孔徑外部直徑材質(zhì)適用處理規(guī)模SUR膜0.4um540umPP中、小SADF膜0.4um2.8mmPVDF大SUR膜和SADF膜特征比較16日本KUBOTA公司KUBOTA公司的技術(shù)核心是Kobota

平板式淹沒式MBR，其MBR第一次商業(yè)應(yīng)用是在1990年，到1998年世界上已經(jīng)有200多個(gè)污水廠正在使用其產(chǎn)品（見表2-8）。在過去的5年里，KUBOTA公司的MBR市場(chǎng)占有情況，無論是在數(shù)量上還是在規(guī)模上都急劇增長。其在英國用于家居污水處理的流量已超過10000m3/d。這些實(shí)際應(yīng)用的浸沒式MBR系統(tǒng)經(jīng)過近10年的運(yùn)行，證明該流程運(yùn)行可靠，操作簡單。

17國內(nèi)MBR技術(shù)公司自90年代以來，MBR技術(shù)在國內(nèi)也受到高度重視，不僅涌現(xiàn)了一批MBR的研究單位，貢獻(xiàn)比較突出的有清華大學(xué)、浙江大學(xué)、中科院生態(tài)中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等，同時(shí)國內(nèi)也出現(xiàn)了一些從事MBR技術(shù)咨詢、設(shè)計(jì)、施工的環(huán)保公司，如天津膜天膜集團(tuán)、北京碧水源科技有限公司、天津清華德人環(huán)境工程有限公司、北京永新環(huán)?？萍加邢薰镜龋鼈?cè)谕七M(jìn)MBR的工程應(yīng)用上發(fā)揮著重要的作用。18天津工大膜天集團(tuán)天津工大膜天集團(tuán)是天津工業(yè)大學(xué)和中國紡織工業(yè)對(duì)外經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作公司共同出資組建的高科技企業(yè)，是國內(nèi)膜行業(yè)中歷史最長、規(guī)模最大的公司，我國第一支中空纖維膜組件就誕生在這里。公司在中空纖維微濾膜、超濾膜、反滲透膜的研究開發(fā)方面居國內(nèi)領(lǐng)先地位，已成為我國膜技術(shù)研究和開發(fā)的重要基地，為我國膜科學(xué)技術(shù)發(fā)展做出了重大貢獻(xiàn)，現(xiàn)為中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事及副秘書長單位、中國膜工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)主任、國家教育部中空纖維膜材料與膜過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主持制定了中空纖維微濾膜、超濾膜、反滲透膜組件及測(cè)試方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及部分國家標(biāo)準(zhǔn)。公司“年產(chǎn)100萬平方米中空纖維膜產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”被評(píng)為重大高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，已列入國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，總投資額1.20億元人民幣，廠區(qū)占地面積6.7萬平方米，目前為我國乃至亞洲最大的中空纖維膜生產(chǎn)基地。19北京碧水源科技有限公司北京碧水源科技發(fā)展有限公司，是專業(yè)從事環(huán)境保護(hù)和資源再生化利用事業(yè)的高科技公司，業(yè)務(wù)涉及城市污水處理和再生利用、給水及純水處理、工業(yè)給水及廢水處理、城市垃圾處理及綜合利用等領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)、工程設(shè)計(jì)、工程施工和設(shè)備制造。公司在膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)領(lǐng)域擁有多項(xiàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并列入國家“863”計(jì)劃，獲得國家科技創(chuàng)新基金和多項(xiàng)國家級(jí)榮譽(yù)，已承擔(dān)了幾十項(xiàng)污水資源化應(yīng)用工程。

目前碧水源公司生產(chǎn)的膜生物反應(yīng)器包括三個(gè)系列產(chǎn)品：

1、MBRU膜生物反應(yīng)器組器：適合于處理規(guī)模5000噸/天以上的較大規(guī)模城鎮(zhèn)污水、食品廢水、屠宰廢水、石油化工廢水、電廠廢水等。出水水質(zhì)達(dá)到再生水回用標(biāo)準(zhǔn)。

2、MBR膜生物反應(yīng)器成套設(shè)備：適合于50噸/天－5000噸污水處理回用。

3、CWT智能小型污水處理設(shè)備：適合于2－50噸/天污水處理，特別對(duì)于農(nóng)村、旅游點(diǎn)、公廁等分散性污染點(diǎn)的污水處理回用。20MBR商業(yè)化公司加拿大Zenon

公司

加拿大的ZENON公司的ZenoGem

工藝是Zenon

市政系統(tǒng)公司開發(fā)的具有專利權(quán)的淹沒式MBR工藝，其開發(fā)的抗氯微濾中空纖維ZeeWeed

膜孔徑為0.1μm，外徑為1.9mm，過濾從管外向內(nèi)進(jìn)行，當(dāng)膜過濾壓力為10-50kPa時(shí)，膜通量為40-70L/m2.h。其主要業(yè)務(wù)是在世界范圍內(nèi)提供先進(jìn)的膜產(chǎn)品、提供水的純化、城市和工業(yè)廢水的處理和再利用等服，在世界上已經(jīng)20多個(gè)國家?guī)装賯€(gè)工程使用了ZENON公司的MBR設(shè)備。ZENON公司分布在世界各地：7個(gè)在北美，6個(gè)在歐洲，亞洲、拉丁美洲和中東各有1個(gè)分部。

212223242526

國家重大課題支持

?2009年863計(jì)劃資源環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域“水處理新材料制備和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)與工程示范”重點(diǎn)項(xiàng)目“新型膜材料及膜組器的制備和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)與工程示范”。27

“十二五規(guī)劃”建議稿中的環(huán)境保護(hù)發(fā)展先進(jìn)環(huán)保技術(shù)和裝備，包括污水、垃圾處理，脫硫脫硝，高濃度有機(jī)廢水治理，土壤修復(fù)，監(jiān)測(cè)設(shè)備等，重點(diǎn)攻克膜生物反應(yīng)器、反硝化除磷、湖泊藍(lán)藻治理和污泥無害化處理技術(shù)裝備等；發(fā)展環(huán)保產(chǎn)品，包括環(huán)保材料、環(huán)保藥劑，重點(diǎn)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化示范膜材料、高性能防滲材料、脫硝催化劑、固廢處理固化劑和穩(wěn)定劑、持久性有機(jī)污染物替代產(chǎn)品等。28膜污染形成機(jī)理濾餅層：主要是水透過膜被截流下來的部分活性污泥和膠體物質(zhì)，沒來得及送走就在濾壓差和透過水流的作用下堆積在膜表面，形成膜污染，屬于可逆污染。凝膠層：它可以透過凝膠層卻被膜內(nèi)微孔表面所吸附或形成結(jié)晶，堵塞孔道，使膜通量下降。研究表明，膜表面堵塞的主要物質(zhì)為微生物正常代謝產(chǎn)生的粘性多糖類物質(zhì)，粘性多肽分子和蛋白質(zhì)分子等。微生物污染：膜面和膜內(nèi)的微孔中有微生物所需的營養(yǎng)物質(zhì)，因而不可避免的會(huì)有大量微生物滋生。4.MBR膜污染及因素分析29

膜污染阻力分布示意圖

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膜污染阻力表達(dá)式

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影響膜污染的主要因子

膜材質(zhì)——表面親/疏水性、荷電性等。

料液性質(zhì)——混合液特性、污泥濃度高低及其成分構(gòu)成。操作條件

——曝氣量大小，運(yùn)行方式設(shè)置以及膜清洗。32

影響膜污染的因子

333435膜污染的形成機(jī)理流程快速污染，TMP急劇增加緩慢污染快速污染，TMP跳躍發(fā)展污泥混合液EPS和SMP生物顆粒絮體小膜組件膜孔堵塞生物相在膜表面的吸附膜孔進(jìn)一步堵塞，孔徑變小，凝膠層析出生物相在膜表面的滋生；生物絮體在膜表面剪切力小的地方沉積，膜有效面積和孔徑減少局部通量增加局部通量〉臨界通量凝膠層、沉積層加速生成加速污染開始第一階段第二階段第三階段膜的化學(xué)清洗36膜污染后的清洗和再生物理方法：（1）超聲波清洗。超聲波能夠在清洗溶液中形成極大的擾動(dòng)，破壞膜表面和吸附物質(zhì)的連接，松散膜面上的顆粒，除去膜表面的沉積層。但是超聲波對(duì)膜是否有損壞作用尚需進(jìn)一步研究。（2）物理反沖洗。物理反沖洗包括水反沖洗和氣水反沖洗。反沖洗能減少膜結(jié)垢，可形成優(yōu)化的水力操作條件。但反洗能夠縮短膜的工作壽命。（3）空曝氣。當(dāng)膜面附著的污泥層對(duì)膜通量影響很大時(shí)，空曝能有效地解決膜污染問題。37化學(xué)方法：化學(xué)清洗能夠破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)或改變污染物與膜表面分子間的吸引力，當(dāng)膜污染程度較深時(shí)，物理方法清洗不能達(dá)到所需要的結(jié)果，而化學(xué)清洗則可以使膜通量恢復(fù)得比較好。常用化學(xué)試劑包括酸液、堿液、螯合劑、氧化劑、酶和表面活性劑等。化學(xué)方法雖然能夠除去污染物，但也有可能引入新的污染物。并且同一種清洗劑，在不同的操作條件和操作方式下，清洗效果差別很大。組合清洗法由于造成膜污染的原因很多，使用單一的清洗方法，難以達(dá)到最佳效果，故通常采用物理—化學(xué)清洗相結(jié)合或使用多種化學(xué)試劑組合進(jìn)行清洗。38化學(xué)方法：化學(xué)清洗能夠破壞污染物的分子結(jié)構(gòu)或改變污染物與膜表面分子間的吸引力，當(dāng)膜污染程度較深時(shí)，物理方法清洗不能達(dá)到所需要的結(jié)果，而化學(xué)清洗則可以使膜通量恢復(fù)得比較好。常用化學(xué)試劑包括酸液、堿液、螯合劑、氧化劑、酶和表面活性劑等。化學(xué)方法雖然能夠除去污染物，但也有可能引入新的污染物。并且同一種清洗劑，在不同的操作條件和操作方式下，清洗效果差別很大。39405.MBR應(yīng)用現(xiàn)狀GeometricparametersDimensionsReactorheight:Htot(m)Reactorlength:L(m)Reactorwidth:W(m)Reactorcross-sectionalarea:A(m2)Up-flowcross-sectionalarea:Ar(m2)Down-flowcross-sectionalarea:Ad(m2)Internalbaffleheight:hp(m)Heightbelowinternalbaffle:hb(m)Non-aeratedliquidlevel:hL(m)2.81.00.80.7440.1320.6121.80.32.2/2.62541MaterialPE(Polyethylene)Nominalporesize0.4μmOuterdiameter540μmInnerdiameter270μmProfile(W×H×D)446×1034×18mmUnitmembranearea3m2

Totalmembranearea30m2

ManufacturerMitsubishiRaynonCo.,Ltd.Japan42國外：生活污水,工業(yè)廢水,城市污水和垃圾滲濾液的處理。處理規(guī)模：從100m3/d到100000m3/d.國內(nèi)：處理規(guī)模從10m3/d到100000m3/d。

MBR在污水處理與回用中的應(yīng)用實(shí)例

43MBR在不同類型廢水處理中的應(yīng)用比例

廢水類型百分比（%）工業(yè)廢水27大樓廢水24生活污水27城市污水13垃圾填埋場(chǎng)滲濾液944MBR在我國的應(yīng)用實(shí)例

項(xiàng)目名稱工程規(guī)模密云污水再生工程45000m3/d中關(guān)村西區(qū)中水道工程2000m3/d北京海淀溫泉第二污水回用2000m3/d北京懷柔湯河口鎮(zhèn)污水資源化工程600m3/d北京渤海鎮(zhèn)污水資源化工程300m3/d北京高碑店污水廠中水處理工程500m3/d北京中關(guān)村科技園區(qū)軟件園污水回用350m3/d北京中環(huán)廣場(chǎng)（市政府辦公樓）中水回用工程350m3/d北京鋒尚國際公寓中水回用工程300m3/d沈家營污水處理工程1000m3/d北京密云高齡鎮(zhèn)污水處理工程800m3/d北京清上園居民小區(qū)中水回用工程300m3/d北京百強(qiáng)大廈中水回用工程400m3/d北京金宸公寓中水回用工程200m3/d北京西府景園中水回用工程200m3/d密云高嶺污水處理工程800m3/d北京懷柔湯河口污水處理站800m3/d天津泰達(dá)會(huì)館中水回用工程150m3/d徐州大屯煤電集團(tuán)生活污水回用工程240m3/d天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水處理廠150m3/d中國石化集團(tuán)廣州分公司污水回用12000m3/d中國石化洛陽分公司污水回用5000m3/d中國石化岳陽分公司污水回用8000m3/d天津武清印染有限公司污水回用5000m3/d北京匯聯(lián)食品有限公司污水回用125m3/d青島流亭機(jī)場(chǎng)中水回用工程2700m3/d大連火車站中水回用工程75m3/d鄂爾多斯羊絨集團(tuán)中水回用工程500m3/d天津市凱德置業(yè)中水回用工程20m3/d天津利德醫(yī)用設(shè)備公司中水回用工程15m3/d天津泰達(dá)國際酒店中水回用工程150m3/d承德露露大酒店中水回用工程50m3/d滄州市政府招待處中水回用工程40m3/d滄州頤和莊園中水回用工程400m3/d天津市第三醫(yī)院中水回用工程25m3/d45國家應(yīng)用單位膜供應(yīng)廠家處理規(guī)模

（m3/d）處理對(duì)象荷蘭Beberwijk污水處理廠

240生活污水荷蘭Varsseveld污水處理廠

18000生活污水英國Porlock污水處理廠Kubota1900生活污水英國Swanage污水處理廠Kubota13000生活污水英國Daldowie污水處理廠Kubota10800生活污水英國Wraxall污水處理廠Kubota290生活污水德國Buechel污水處理廠Kubota960生活污水德國Markranstadt污水處理廠Zenon6000生活污水德國Erftverband污水處理廠

1500生活污水德國Moonheim污水處理廠

5000生活污水德國Kaarst污水處理廠

40000生活污水MBR在國外的應(yīng)用實(shí)例

46愛而蘭Avonmore公司Kubota7100生活污水愛而蘭Minchmalt廠Kubota1720生活污水比利時(shí)Heist污水處理廠

30000生活污水比利時(shí)Schilde污水處理廠

14000生活污水奧地利Halbenrain污水處理廠

100垃圾滲濾液奧地利

Zenon270生活污水瑞士

Zenon5000生活污水以色列Jerusalem污水處理廠

4000生活污水美國24座污水處理廠Zenon7500城市污水加拿大9座污水處理廠Zenon

城市污水日本300余座

小區(qū)污水回用日本150余座

工業(yè)廢水MBR在國外的應(yīng)用實(shí)例

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膜組件及反應(yīng)器4849505152“北京匯聯(lián)食品有限公司食品加工廢水處理工程(250m3/d)”5354555657585960616263646566676869“北京市密云縣污水處理工程(45000m3/d)”706、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析1、技術(shù)分析：(1)工藝流程原水→毛發(fā)過濾器/調(diào)節(jié)池→MBR池→消毒→中水池→中水原水→格柵/調(diào)節(jié)池→生物接觸氧化池→沉淀池→過濾池→消毒→中水池→中水71項(xiàng)目COD(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)SS(mg/L)進(jìn)水200–400100-22015-35100-300生物接觸氧化法30-45<106<10膜出水<25<3<1檢不出兩工藝對(duì)污染的的去除效果722、投資經(jīng)濟(jì)效益分析膜生物反應(yīng)器與生物接觸氧化法工藝中水工程投資經(jīng)濟(jì)性分析項(xiàng)目膜生物反應(yīng)器生物接觸氧化法處理能力（m3/d）240240土建投資（萬元）2526設(shè)備投資（萬元）4532征地費(fèi)用2234工程總投資（萬元）含征地費(fèi)8992不含征地費(fèi)6758噸水投資（元）含征地費(fèi)37083833不含征地費(fèi)27922417總占地面積（m2）90m2150m273運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析

膜生物反應(yīng)器與生物接觸氧化法中水工程運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析項(xiàng)目膜生物反應(yīng)器接觸氧化法日耗電費(fèi)93.6125日藥劑費(fèi)8.59.6日人員管理費(fèi)3030日維護(hù)費(fèi)2025直接噸水運(yùn)行費(fèi)0.630.78折舊費(fèi)（4a）0.850.35噸水運(yùn)行成本1.481.13743、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析采用膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了廢水的資源化，減少了污水排放產(chǎn)生的環(huán)境污染，也減少了排污成本，同時(shí)每天可以產(chǎn)生清潔水，其可以代替自來水用于小區(qū)的綠化、澆灌和道路噴灑等場(chǎng)合，從而節(jié)約了寶貴的水資源，也美化了小區(qū)的自然環(huán)境。目前自來水的價(jià)格在2-3元/噸，可見一個(gè)處理能力為240噸/天中水處理站年生產(chǎn)中水87600噸，其經(jīng)濟(jì)成本為17.5-26.3萬元，可見，中水回用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。757、前景展望隨著現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)的迅猛發(fā)展，城市用水量和廢水量急劇增加，水資源情況日趨緊張，這已經(jīng)成為世界各國共同面臨的問題。在水資源緊缺的現(xiàn)實(shí)下,將污水進(jìn)行深度處理后作為再生資源是必然的發(fā)展趨勢(shì),污水資源化利用技術(shù)的推廣應(yīng)用勢(shì)在必行。中水回用是國際公認(rèn)的“城市第二水源”。據(jù)有關(guān)資料顯示，美國20世紀(jì)80年代利用回用水量達(dá)9.37億立方米，德國、奧地利、以色列等國的污水處理回用量也都很高。中水回用是實(shí)現(xiàn)污水資源化的有效途徑，運(yùn)作得好，可實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益及資源效益四豐收。76研究表明，膜技術(shù)是最適合廢水循環(huán)和再利用的技術(shù)，而且是廢水深度處理的首選技術(shù)。膜技術(shù)在污水治理及回用中作為一項(xiàng)回用技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是幾乎可完全脫除SS、一般的細(xì)菌、病毒、大腸桿菌等，且可脫色，減少生成三氯甲烷(THM)的前驅(qū)物，出水水質(zhì)優(yōu)良，由于膜裝置占用的空間小，特別適合于老廠改造升級(jí)或建廠場(chǎng)地受限制的條件下采用。77

膜生物反應(yīng)器工藝的研究重點(diǎn)（1）加強(qiáng)適應(yīng)于污水處理的高通量、耐污染、長壽命和低價(jià)格的膜材料與組件的開發(fā)。（2）加強(qiáng)膜生物反應(yīng)器應(yīng)用過程中膜污染及控制對(duì)策的研究。（3）加強(qiáng)新型膜生物反應(yīng)器的研制與開發(fā)，以拓展膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用范圍。（4）加強(qiáng)膜生物反應(yīng)器在工業(yè)廢水上的研究和應(yīng)用。（5）結(jié)合現(xiàn)代工藝，開發(fā)高效的膜生物反應(yīng)器脫氮除磷工藝。78水體富營養(yǎng)化問題的日趨嚴(yán)重，城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)日益嚴(yán)格，研發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的城市污水(特別是低碳源污水)除磷脫氮技術(shù)，以提高城市污水的除磷脫氮效能、防治水體的富營養(yǎng)化，是當(dāng)今環(huán)境工程與科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。MBR工藝是將現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來的一種新型高效污水處理工藝，因其特有的高污泥濃度和生物種群多樣性的特征，在提高生物脫氮除磷效率方面具有較大潛力。MBR強(qiáng)化除磷脫氮研究進(jìn)展79在MBR中，污泥停留時(shí)間(SRT)可以不依賴于水力停留時(shí)間(HRT)而單獨(dú)加以控制，可保證如硝化菌這類生長速度緩慢的微生物在系統(tǒng)中被完全保留，滿足硝化菌的生長周期要求。通過DO控制和強(qiáng)化生物段的功能，在MBR中還發(fā)現(xiàn)存在反硝化除磷菌(DPB)，在脫氮的同時(shí)也能有效除磷。膜過濾取代了傳統(tǒng)生物工藝中的二沉池，使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，還可獲得高質(zhì)量的出水并回用。將生物脫氮除磷工藝與膜分離技術(shù)相結(jié)合，形成具有脫氮除磷功能的MBR具有廣闊的應(yīng)用前景。80A2/O-MBR工藝MBR脫氮除磷工藝進(jìn)展

81A2-O-A-MBR工藝

82833A-MBR(Anoxic-Anaerobic-AnoxicMBR)工藝843AMBR工藝具有如下特點(diǎn)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高，品質(zhì)穩(wěn)定，超過國家一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。生物反應(yīng)器MLSS濃度高，達(dá)8000-12000mg/L；脫氮率和除磷率可達(dá)80%以上；生物反應(yīng)器MLSS濃度高，污泥產(chǎn)率系數(shù)比傳統(tǒng)方法小1/4～1/3；工藝流程短，容積負(fù)荷高，水力停留時(shí)間比傳統(tǒng)縮短25％以上，占地減少30％以上；易于舊廠改造升級(jí)。在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上改造升級(jí)，在保證出水標(biāo)準(zhǔn)的前提下，可使原系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水量擴(kuò)容50％以上。8586序批式膜生物反應(yīng)器(SMBR)87SMBR運(yùn)行模式Ⅰ88交替O/A(min/min)ASPUR(mg·(gVSS·h)-1)NSPUR(mg·(gVSS·h)-1)RDPAOs(%)O/A-MBRAO/A-MBRA2/O-MBR22.78.425.929.58.930.232.49.240.6不同運(yùn)行模式中污泥的DPAOs比例89SMBR運(yùn)行模式Ⅱ90交替O/A(min/min)ASPUR(mg·(gVSS·h)-1)NSPUR(mg·(gVSS·h)-1)RDPAOs(%)30/3026.018.3732.1815/1522.549.4141.7510/1020.9311.2353.635/521.0410.5350.06不同交替時(shí)間系統(tǒng)中污泥的DPAOs比例91反硝化除磷技術(shù)是在缺氧的條件下利用硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行反硝化除磷，從根本上解決了傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝中脫氮和除磷兩個(gè)過程在碳源競爭上的矛盾。從化學(xué)計(jì)量學(xué)上分析，亞硝化反硝化除磷可縮短傳統(tǒng)反硝化除磷的路徑，節(jié)省40%COD和25%O2消耗，并具有周期短、吸磷和放磷速度快的特點(diǎn)，亞硝化反硝化除磷引起國內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。脫氮除磷機(jī)理研究進(jìn)展92NO2-對(duì)缺氧反硝化吸磷存在一個(gè)抑制閾值，其大小與系統(tǒng)所處的環(huán)境及其工藝參數(shù)有關(guān)，且在抑制閾值范圍內(nèi)，NO2-不僅不會(huì)抑制反硝化吸磷，且可以作為聚磷菌除O2和NO3-以外的替代電子受體形式。93張小玲等（2006）采用連續(xù)投加NO2-N的方式，DPAO可以利用NO2-N作為電子受體吸磷，缺氧吸磷量占總除磷總量的97%以上。高大文等（2009）采用兩段SBR雙污泥亞硝化反硝化除磷工藝，實(shí)現(xiàn)了亞硝酸鹽氮的積累率達(dá)94.23%，達(dá)到了以NO2-N為電子受體的反硝化聚磷菌的富集。94在一定pH和溫度條件下，通過控制較低的DO濃度(0.3～0.7mg/L)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定(85%～95%)的亞硝酸鹽積累。低DO水平有利于反硝化除磷菌的生長與繁殖,課題組（MSBR）的研究也得到了相似的結(jié)論。當(dāng)DO處于較低水平(0.5~0.8mg/L)，亞硝酸鹽達(dá)到20mg/L也沒有對(duì)污泥的缺氧反硝化吸磷產(chǎn)生明顯的抑制作用。95Saito等（2004）把除磷菌分為利用氧氣、利用氧氣與硝酸鹽和同時(shí)利用氧氣、硝酸鹽