MBR工藝相關(guān)基礎(chǔ)知識

MBR工藝培訓(xùn)大綱第一章MBR工藝簡介第二章MBR工藝用膜、膜組件第一章.MBR工藝簡介MBR工藝分類

1.2

MBR含義及其工作原理1.1MBR工藝優(yōu)越性1.3MBR工藝的不足1.4MBR發(fā)展歷史1.5MBR發(fā)展前瞻1.6第一章.MBR工藝簡介

MBR為膜生物反應(yīng)器（MembraneBio-Reactor）的簡稱,是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機結(jié)合的新型水處理技術(shù)，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物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強化了生物反應(yīng)器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制。1.1MBR含義及其工作原理定義第一章.MBR工藝簡介傳統(tǒng)活性污泥法流程MBR法流程1.1MBR含義及其工作原理第一章.MBR工藝簡介1.1MBR含義及其工作原理在傳統(tǒng)的污水生物處理技術(shù)中，泥水別離是在二沉池中靠重力作用完成的，其別離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水別離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，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。由于二沉池固液別離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反響速率。水力停留時間〔HRT〕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)在運行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的25%～40%。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。第一章.MBR工藝簡介1.1MBR含義及其工作原理MBR工藝通過將別離工程中的膜別離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機結(jié)合，不僅省去了二沉池的建設(shè)，而且大大提高了固液別離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優(yōu)勢菌群)的出現(xiàn)，提高了生化反響速率。同時，通過降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量〔甚至為零〕，從而根本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。第一章.MBR工藝簡介1.2MBR工藝分類分類依據(jù)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)合式膜組件管式、板框式、中空纖維式等膜材料有機膜、無機膜壓力驅(qū)動形式外壓式、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)器第一章.MBR工藝簡介膜組件和生物反響器分開設(shè)置。生物反響器中的混合液經(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透過膜，成為系統(tǒng)處理水。膜組件置于生物反響器內(nèi)部，進水進入膜-生物反響器，其中的大局部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。分置式一體式復(fù)合式形式上也屬于一體式膜-生物反響器，所不同的是在生物反響器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜-生物反響器，改變了反響器的某些性狀。1.2MBR工藝分類第一章.MBR工藝簡介1、高效的固液別離，出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定。2、剩余污泥產(chǎn)量少。MBR的優(yōu)勢3、占地面積小，無需二沉池，工藝設(shè)備集中。4、可去除氨氮及難降解有機物。

5、克服了傳統(tǒng)活性污泥法易發(fā)生污泥膨脹的弊端。6、操作管理方便，易于實現(xiàn)自動控制。1.3MBR工藝優(yōu)越性第一章.MBR工藝簡介1.4MBR工藝的缺乏1、投資大：膜組件的造價高，導(dǎo)致工程的投資比常規(guī)處理方法增加約30％－50％。MBR的缺乏2、能耗高：泥水別離的膜驅(qū)動壓力;高強度曝氣；為減輕膜污染需增大流速。3、膜污染清洗。

4、膜的壽命及更換，導(dǎo)致運行本錢高。膜組件一般使用壽命在5年左右，到期需更換。第一章.MBR工藝簡介1.5MBR開展歷史歷史第一階段(1966年～1980年)1966年，美國的Dorroliver公司首先將MBR用于廢水處理研究1968年，Smith等人在活性污泥法工藝中用超濾取代二次池。20世紀(jì)70年代，膜生物反應(yīng)器工藝首次進入日本市場。第二階段(1980年～1995年)1989年日本政府政府聯(lián)合許多大公司共同投資研發(fā)。90年代Kubota公司研制了平板式浸沒MBR。在80年代末到90年代初，Zenon環(huán)境公司研制成功了兩個注冊產(chǎn)品。Zenon環(huán)境公司商業(yè)化的產(chǎn)品系統(tǒng)——ZenonGem在1982年進入市場。第三階段(1995年至今)20世紀(jì)90年代中后期。越來越多的歐洲國家將MBR用于生活污水和工業(yè)廢水的處理。目前主要有四家大公司經(jīng)營MBR，它們分別是加拿大Zenon公司，13本MitsubishiRayon公司，法國Suez．LDE/IDI公司和日本Kubota公司。第一章.MBR工藝簡介1.6MBR開展前瞻應(yīng)用領(lǐng)域1.現(xiàn)有城市污水處理廠的更新升級。2.無排水管網(wǎng)系統(tǒng)地區(qū)的污水處理，如居民點、旅游度假區(qū)、風(fēng)景區(qū)等。3.有污水回用需求的地區(qū)或場所，如賓館、洗車業(yè)、客機、流動廁所等。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.垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用6.小規(guī)模污水廠（站）的應(yīng)用。第一章.MBR工藝簡介1.6MBR開展前瞻研究重點1、膜污染的機理及防治。2、MBR工藝流程形式及運行條件的優(yōu)化.3、MBR工藝經(jīng)濟性研究。4、以節(jié)能、處理特殊水質(zhì)對象開發(fā)新型的膜生物反應(yīng)器。5、成熟、系統(tǒng)MBR的工藝設(shè)計方法。6、形形色色的生物反應(yīng)器

MBR膜組件

2.2

MBR用膜介紹2.1常見MBR膜組件介紹

2.3第二章.MBR工藝用膜、膜組件不足：運行過程易污染、強度低、使用壽命短優(yōu)點：成本相對較低，造價便宜，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膜材料2.1MBR用膜介紹不足：造價昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難

優(yōu)點（陶瓷膜為例）：耐酸

、抗壓、抗溫，其通量高、能耗相對較低

材質(zhì)：金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無機高分子材料等無機膜第二章.MBR工藝用膜、膜組件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

第二章.MBR工藝用膜、膜組件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.2.1MBR用膜介紹

第二章.MBR工藝用膜、膜組件

目前MBR膜組件中使用量較大的只有聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）和聚丙?。≒P）。其中聚偏二氟乙烯（PVDF）由于其優(yōu)良的物理和化學(xué)性能（強度和耐腐蝕性）在國內(nèi)和國外用量均最大。2.1MBR用膜介紹第二章.MBR工藝用膜、膜組件海綿狀支撐層致密表皮層PVDF(聚偏氟乙烯)材質(zhì)中空纖維膜，PVDF是一種氟化聚合物，具有300萬～400萬的分子量，有很強的物理強度和化學(xué)穩(wěn)定性.膜外表放大照片膜橫斷面放大照片2.1MBR用膜介紹第二章.MBR工藝用膜、膜組件2.1MBR用膜介紹陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等無機材料制備的多孔膜，其孔徑為0.1－50μm。具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑:機械強度大，可反向沖洗:抗微生物能力強:耐高溫:孔徑分布窄，別離效率高等特點。陶瓷膜與同類的有機高分子膜相比具有許多優(yōu)點：它堅硬、承受力強、耐用、不易阻寨，對具有化學(xué)侵害性液體和高溫清潔液有更強的抵抗能力，其主要缺點就是價格昂貴目，制造過程復(fù)雜。2.2MBR膜組件第二章.MBR工藝用膜、膜組件中空纖維具有高壓下不變形的強度，勿需支撐材料。把大量(多達幾十萬根)中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內(nèi)。纖維束的開口端用環(huán)氧樹脂鑄成管板。外徑一般為40～250μm，內(nèi)徑為25～42μm。在MBR中，常把組件直接放入反響器中，不需耐壓容器，構(gòu)成浸沒式膜-生物反響器。一般為外壓式膜組件。優(yōu)點：裝填密度高，一般可達16000－30000m2/m3；造價相對較低；壽命較長；可以采用物化性能穩(wěn)定，透水率低的尼龍中空纖維膜；膜耐壓性能好，不需要支撐材料。

缺點：對堵塞敏感，污染和濃差極化對膜的別離性能有很大影響,壓力降較大；再生清洗困難；原料的前處理本錢高。2.2MBR膜組件第二章.MBR工藝用膜、膜組件板框式是MBR工藝最早應(yīng)用的一種膜組件形式，外形類似于普通的板框式壓濾機。優(yōu)點：優(yōu)點是：制造組裝簡單，操作方便，易于維護、清洗、更換。缺點：密封較復(fù)雜，壓力損失大，裝填密度小。

第二章.MBR工藝用膜、膜組件

由膜和膜的支撐體構(gòu)成，有內(nèi)壓型和外壓型兩種運行方式。實際中多采用內(nèi)壓型，即進水從管內(nèi)流入，滲透液從管外流出。膜直徑在6~24mm之間。管狀膜被放在一個多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內(nèi)，每個膜器中膜管數(shù)目一般為4－18根。管狀膜目前主要有燒結(jié)聚乙烯微孔濾膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，價格較高，但耐污染且易清洗。尤其對高溫介質(zhì)適用。

優(yōu)點：料液可以控制湍流流動，不易堵塞，易清洗，壓力損失小。

缺點：裝填密度小，一般低于300m2/m3。2.2MBR膜組件第二章.MBR工藝用膜、膜組件

主要部件為多孔支撐材料，兩側(cè)是膜，三邊密封，開放邊與一根多孔的中心產(chǎn)品水收集管密封連接，在膜袋外部的原水側(cè)墊一層網(wǎng)眼型間隔材料，把膜袋－隔網(wǎng)依次迭合，繞中心集水管緊密地卷起來，形成一個膜卷，裝進圓柱形壓力容器內(nèi)，就制成了一個螺旋卷式膜組件。優(yōu)點：膜的裝填密度高；膜支撐結(jié)構(gòu)簡單；濃差極化??；容易調(diào)整膜面流態(tài)。

缺點：中心管處易泄漏；膜與支撐材料的粘結(jié)處膜易破裂而泄漏；膜的安裝和更換困難。2.2MBR膜組件第二章.MBR工藝用膜、膜組件

名稱/項目中空纖維式毛細(xì)管式螺旋卷式平板式圓管式價格（元/m3）40~150150~800250~800800~2500400~1500充填密度高中中低低清洗難易中易易壓力降高中中中低可否高壓操作可否可較難較難膜形式限制有有無無無2.2MBR膜組件各種膜組件特性表第二章.MBR工藝用膜、膜組件2.2MBR膜組件中空纖維膜組件板式膜組件中空纖維膜膜絲柔性,可反沖洗支撐板式平板膜:膜片為剛性,不可反沖洗獨立的清洗獨立的清洗填充密度

160m2/m3填充密度

80m2/m3典型膜通量：15L/m2h典型膜通量：20L/m2h纏繞式纖維物質(zhì)，污泥堵塞,卡在纖維間，無法通過反沖去除。溝槽式,低填充密度，堆積在板間，始于板固定處，沒有反沖洗化學(xué)清洗?；瘜W(xué)及機械清洗。中空纖維膜組件和板式膜組件的比較第二章.MBR工藝用膜、膜組件以MitsubishiR