膜生物反應器講義

膜生物反響器〔MembraneBioreactor〕主要內容MBR原理1MBR類型2MBR的經濟技術分析4MBR工藝設計5MBR運用6MBR運轉的影響要素3一、MBR的原理膜生物反響器(英文稱號為MembraneBioreactor，縮寫為MBR)。MBR將生物反響器和膜分別過程相結合的一種新型工藝，其最大的特點就是采用膜組件替代傳統(tǒng)生物處置中的二沉池。污水中的污染物首先在生物反響器中進展生物降解，同時生物反響器內的混合液在膜兩側壓力差的作用下，水和小于膜孔徑的小分子溶質透過膜，即為處置后出水。微生物及大分子溶質被膜截留，從而替代沉淀池完成其與處置出水的分別過程。一、MBR的原理一、MBR的原理和特點一、MBR原理1、出水水質好在MBR中，降解時間較長的可溶性大分子化合物可以被膜截留下來并與污泥一同前往到生物反響器中，使這些化合物在生物反響器中的停留時間變長，從而有利于微生物對這些化合物的降解；同時較長的SRT可以使世代時間較長的硝化細菌可以在生物反響器中積累，提高了硝化效果。因此MBR出水有機物含量較低，且總氮和總磷的含量也遠遠低于傳統(tǒng)活性污泥法。同時，由于膜單元采用微濾膜或超濾膜，因此不僅對水中懸浮物截留率高，而且可以去除細菌。MBR特點：一、MBR原理2、工藝參數(shù)易于控制在MBR中，用膜組件替代二沉池，可以同時實現(xiàn)較短的HRT和很長的SRT。同時，MBR中由于膜對污泥的截留，可以在很大程度上消除污泥膨脹景象。3、耐沖擊負荷MBR中生物反響器中的微生物濃度比普通生物反響器高得多，安裝處置容積負荷大，同時當進水中有機物濃度變化較大時，有機負荷率(單位質量的微生物在單位時間內接受的有機物質量)變化不大，系統(tǒng)去除有機物的效果變化不大MBR特點：一、MBR原理4、污泥產生量少生物反響器中的污泥濃度很高，因此污泥負荷F/M較低，污泥產量很低。5、易于自動控制MBR系統(tǒng)構造簡單，運轉靈敏穩(wěn)定，容易操作和實現(xiàn)自動化。但MBR也存在缺陷：由于存在膜污染，需求定期反沖洗和化學清洗；膜需求定期改換；能耗較普通生化處置方法要高。MBR特點：二、MBR工藝類型優(yōu)點：(1)膜組件與生物反響器之間的相互影響小(2)單位面積膜的水通量大(3)運轉穩(wěn)定可靠，操作管理容易(4)易于膜的清冼、改換和增設缺陷：(1)為減少污染物在膜外表的堆積，需求較高的膜面流速，因此配置的超濾循環(huán)泵需求較高的流量，能耗很高，普通為6～8Kw?h/m3(2)循環(huán)泵內的高剪切力會引起生物絮體的破壞，導致生物活性的降低二、MBR工藝類型優(yōu)點：(1)體積小，整體性強。膜組件直接置于生物反響器中，大大減少了占地面積(2)運轉動力費用低。膜外表的錯流是靠空氣攪動產生的，混合液隨氣流向上流動，在膜外表產生剪切應力，在這種剪切應力的作用下，堆積在膜外表的顆粒容易脫離膜外表，因此不需求功率較大的循環(huán)泵缺陷：(1)需求定期將膜組件取出生物反響器進展化學清洗，因此管理方面上不及分置式；(2)出水不延續(xù)；(3)單位膜面積膜的產水量較低，普通僅為5-10L/m2?h。二、MBR工藝類型MBR處置系統(tǒng)實景照片二、MBR工藝類型MBR處置系統(tǒng)實景照片二、MBR工藝類型MBR系統(tǒng)中所用的膜三、MBR運轉的影響要素有機負荷：在好氧MBR中，污泥濃度隨容積負荷的添加迅速升高，有機物去除速率加快，污泥負荷根本堅持不變，從而抑制出水水質的惡化；而在厭氧MBR中，污泥濃度升高緩慢，污泥負荷與容積負荷幾乎呈正相關關系，因此厭氧MBR出水水質易受容積負荷的影響。1、影響MBR穩(wěn)定運轉的生物動力學參數(shù)三、MBR運轉的影響要素污泥濃度：污泥濃度是MBR系統(tǒng)的重要參數(shù)，不僅影響有機物的去除才干，還對膜通量產生影響。研討成果闡明：一定條件下污泥濃度越高，膜通量愈低。但國內學者在一體式MBR處置生活污水的研討卻發(fā)現(xiàn)：當曝氣強度足夠大時〔氣水比近似100：1〕，MLSS由10g／L變化到35g/L時，MLSS與膜通量沒有明顯的相關性；但假設降低曝氣強度，MLSS對膜通量能夠產生一定的影響。1、影響MBR穩(wěn)定運轉的生物動力學參數(shù)三、MBR運轉的影響要素膜的選擇：膜資料分為有機膜和無機膜兩種。由于較高的投資本錢限制了無機膜在我國的廣泛運用，國內MBR普遍采用有機膜，常用的膜資料為聚乙烯、聚丙烯等。分別式MBR通常采用超濾膜組件，截留分子量普通在2～30萬。截留分子量越大，初始膜通量越大，但長期運轉膜通量未必越大。對于一體式MBR，既可用超濾膜，也可運用微濾膜。2、膜分別參數(shù)三、MBR運轉的影響要素操作方式的優(yōu)化：對于分體式MBR，為了減緩膜污染，反沖洗是維持MBR穩(wěn)定運轉的重要操作。對于一體式MBR，縮短抽吸時間或延伸停吸時間和添加曝氣量均有利于減緩膜污染，抽吸時間對膜阻力的上升影響最大，曝氣量其次。水力學特性的改善：對于分體式MBR，可以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。對于一體式MBR，設計合理的流道構造，提高曝氣強度，使較大的曝氣量起到了沖刷膜外表的錯流過濾效果顯得尤為重要。2、膜分別參數(shù)四、MBR技術經濟分析對MBR和傳統(tǒng)生物處置方法〔以生物接觸氧化為例〕進展技術經濟比較：1、鋒尚國際公寓中水處置工程：原水為洗浴廢水，水量240m3/d，采用一體式MBR工藝，采用日本三菱公司消費的中空纖維膜，要求處置出水到達回用規(guī)范。2、陽光100國際公寓中水處置工程：原水為洗浴廢水，水量240m3/d，采用碧水源公司消費的pwbx-240一體式中水接觸氧化設備一套，要求處置出水到達回用規(guī)范。四、MBR技術經濟分析鋒尚國際公寓膜生物反響器出水水質明顯優(yōu)質穩(wěn)定，平均出水COD為17.25mg/l,平均去除率91％。雖然原水COD變化較大，出水水質均能堅持在45mg/l以下。陽光100生物接觸氧化工藝出水雖然也能滿足中水規(guī)范，但平均出水COD較高，為36mg/l，平均COD去除率75％并且變化較大，出水明顯受原水水質情況的影響。四、MBR技術經濟分析LAS是洗浴廢水中主要的污染成分，對LAS去除的效果是中水處置工藝優(yōu)劣的重要目的。從監(jiān)測結果看，鋒尚國際公寓膜生物反響器出水LAS一直低與0.25mg/l，平均0.16mg/l，平均去除率97.5%，遠優(yōu)于陽光100的接觸氧化工藝〔平均出水LAS0.9mg/l〕。四、MBR技術經濟分析膜生物反響器對氨氮有很好的去除效果，出程度均氨氮為0.75mg/L，去除率達95％，接觸氧化法工藝氨氮去除效果較差，出水氨氮平均5.75mg/l，去除率44％。由于膜分別對硝化細菌的高效截留作用，生物反響器內可以維持高濃度的硝化細菌，因此可以獲得非常高的硝化效果，氨氮去除率可以到達95%以上。四、MBR技術經濟分析項目鋒尚國際公寓（MBR）陽光100國際公寓（生物接觸氧化）處理能力（m3/d）240240土建投資（萬元）2526設備投資（萬元）4532工程總投資（萬元）6758噸水投資（元）27922417總占地面積（m2）110170膜生物反響器投資明顯高于生物接觸氧化工藝，噸水投資約高出16％以上，主要是設備投資明顯增大，前者要比后者設備投資高出40％。但從設備占地面積看，前者只需后者的一半。假設將占地所產生的本錢折算，應可抵消膜生物反響器的設備投資添加部分，因此從投資經濟性來看，兩種工藝應根本相當。四、MBR技術經濟分析項目鋒尚國際公寓（MBR）陽光100國際公寓（生物接觸氧化）日耗電費93.6156日藥劑費8.59.6日人員管理費3030日維護費(1年平均)2025直接噸水運行費0.630.91設備折舊(噸水折舊)0.510.45噸水運行成本1.141.37四、MBR技術經濟分析大連香格里拉大飯店中水回用工程運轉費用項目定額單價運行費用(元/m3)電費0.95kW·h/m30.6元/(kW·h)0.57折舊費

1.052消毒劑3g/m312元/kg0.036營養(yǎng)劑3.5g/m3

2元/kg0.007運行成本

1.665五、MBR工藝設計反響器主體膜資料與組件附屬安裝與系統(tǒng)預處置系統(tǒng)污泥處置設備自控系統(tǒng)MBR五、MBR工藝設計1、工藝道路的選擇生活污水針對生活污水的引薦工藝流程五、MBR工藝設計工業(yè)廢水針對工業(yè)廢水有機物去除為主的引薦工藝流程五、MBR工藝設計工業(yè)廢水針對工業(yè)廢水氨氮去除為主的引薦工藝流程五、MBR工藝設計2、膜池的設計〔1〕〔2〕五、MBR工藝設計3、膜元件的選擇五、MBR工藝設計4、MBR產水系統(tǒng)五、MBR工藝設計5、MBR反洗氣洗系統(tǒng)空氣五、MBR工藝設計6、化學清洗系統(tǒng)五、MBR工藝設計五、MBR工藝設計7、自動控制系統(tǒng)五、MBR工藝設計好氧膜-生物反響器處置城市和工業(yè)廢水一些參數(shù)項目城市污水工業(yè)污水進水COD(mg/L)44.2~8001333~68000COD去除率(%)90~9890~99.8污泥濃度(g/L)10~20,最高50>20容積負荷（kgCOD/(m3?d))1.2~5.780.25~16污泥負荷(kgCOD/(kgVSS?d))0.03~0.550.012~2.72污泥產率(kgMLSS/kgCOD)0~0.340.05~0.35水力停留時間(h)2~2414~389污泥齡(d)5~∝6.2~600傳統(tǒng)活性污泥法：容積負荷：0.6~1.8kgCOD/(m3?d)污泥負荷：0.4~0.8kgCOD/(kgVSS?d)污泥齡：5～15d六、MBR運用六、MBR運用1、北小河再生水廠〔6萬噸/日〕曝氣池膜處置車間六、MBR運用原水出水晶瑩剔透，雜質比自來水還少1、北小河再生水廠〔6萬噸/日〕六、MBR運用2、密云再生水廠〔4.5萬噸/日〕MBR反響器出水水質六、MBR運用3、中關村科技園區(qū)軟件園培訓中心污水處置工程六、MBR運用4、沈陽一致集團食品廢水處置六、MBR運用5、金威啤酒污水處置廠六、MBR運用6、石化污水處置中石化洛陽分公司PTA污水處置與回用工程，5000噸/日中石化巴陵分公司己內酰胺污水處置項，7200噸/日六、MBR運用7、天津富強集團公司污水處置工程染料廢水有機物組分復雜、濃度高、難降解物質多、色度高和毒性大，采用傳統(tǒng)處置方法，效果不理想。常用染料主要以芳烴和雜環(huán)化合物為母體，并帶有顯色基團及極性基團，染料構造日趨復雜，染色性能固然越來越穩(wěn)定，但給印染廢水的處置帶來了更大的困難，尤其是帶有乙烯砜基的活性染料更是生物難降解染料。

膜生物反響器作為一種高效水處置技術，在難降解廢水處置方面表達出了相當?shù)膬?yōu)越性．在印染廢水處置領域具有重要的研討和運用價值。天津富強集團公司印染廢水處置工程5000噸/日噸水運轉費用為1.41元/噸。六、MBR運用8、河南華蘭生物工程制藥廢水MBR處置工程廢水量：300m3／d膜組件：SMBR150型膜元件500片，總膜面積750米2，裝配成10個膜組件。水質情況：進水BOD2000mg／L，出水達二級排放水規(guī)范。效果：達標排放。六、MBR運用9、御橋渣滓熄滅廠滲濾液處置廠日處置滲濾液300噸采用MBR＋碟管式反浸透的工藝六、MBR運用10、其它六、MBR運用我國人均水資源擁有量僅為2250m3/人.年，缺乏世界平均程度的1／4。在我國600多個城市中，有300余座城市缺水。華北地域人均水資源低于全國人均程度的1／5，這一地域的一切城市幾乎都面臨缺水問題。膜生物反響器技術以其優(yōu)質的出水水質被以為是具有較好經濟、社會和環(huán)境效益的節(jié)水技術而倍受關注。雖然還存在較高的運轉費用問題，但隨著膜制造技術的提高，膜質量的提高和膜制造本錢的降低，MBR的投資也會隨之降低。六、MBR運用