水利工程論文-MBR技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用 .doc

水利工程論文-MBR技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用摘要：介紹了MBR在國內(nèi)外污水處理中的研究及應(yīng)用，以及MBR技術(shù)的分類及特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器污水處理特點(diǎn)膜生物反應(yīng)器（MembraneBioreactor，簡稱MBR），是由膜分離和生物處理結(jié)合而成的一種新型、高效的污水處理技術(shù)。膜分離技術(shù)最早應(yīng)用于微生物發(fā)酵工業(yè)，隨著膜材料和制膜技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，已經(jīng)涉及到化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品、石油化工和污水處理等多個領(lǐng)域。1、MBR技術(shù)在國外污水處理中的研究及應(yīng)用膜分離技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用開始于20世紀(jì)60年代末#1969年美國的Smith等人首次將活性污泥法與超濾膜組件相結(jié)合用于處理城市污水的工藝研究，該工藝大膽地提出了用膜分離技術(shù)取代常規(guī)活性污泥法中的二沉池，利用膜具有高效截留的物理特性，使生物反應(yīng)器內(nèi)維持較高的污泥濃度，在F/M低比值下工作，這樣就可以使有機(jī)物盡可能地得到氧化降解，提高了反應(yīng)器的去除效率，這就是MBR的最初雛形。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，有關(guān)MBR的研究進(jìn)一步深入開展#1970年，Hardt等人使用完全混合生物反應(yīng)器與超濾膜組合工藝處理生活污水，獲得了98%的COD去除率和100%去除細(xì)菌的結(jié)果。1971年，Bemberis等人在污水處理廠進(jìn)行了MBR試驗(yàn)，取得了良好的試驗(yàn)結(jié)果。1978年，Bhattacharyya等人將超濾膜用于處理城市污水，獲得了非飲用回用水。1978年，Grethlein利用厭氧消化池與膜分離進(jìn)行了處理生活污水的研究，BOD和TN的去除率分別為90%和75%.在這一時期，盡管各國學(xué)者對MBR工藝做了大量的研究工作，并獲得了一定的研究成果，但是由于當(dāng)時膜組件的種類很少，制膜工藝也不是十分成熟，膜的壽命通常很短，這就限制了MBR工藝長期穩(wěn)定的運(yùn)行，從而也就限制了MBR技術(shù)在實(shí)際工程中的推廣應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)80年代以后，隨著材料科學(xué)的發(fā)展與制膜水平的提高，推動了膜生物反應(yīng)器技術(shù)的向前發(fā)展，MBR工藝也隨之得到迅速發(fā)展。日本研究者根據(jù)本國國土狹??！地價高的特點(diǎn)對MBR技術(shù)進(jìn)行了大力開發(fā)和研究，并在MBR技術(shù)的研究和開發(fā)上走在了前列，使MBR技術(shù)開始走向?qū)嶋H應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以后，MBR技術(shù)得到了最為迅猛的發(fā)展，人們對MBR在生活污水處理！工業(yè)廢水處理！飲用水處理等方面的應(yīng)用都進(jìn)行了研究，MBR已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段，并得到了快速的推廣。20世紀(jì)的最后幾年，人們圍繞著膜生物反應(yīng)器的關(guān)鍵問題進(jìn)行了較多的研究，并取得了一些成果。有關(guān)膜生物反應(yīng)器的研究從實(shí)驗(yàn)室小試！中試規(guī)模走向了生產(chǎn)性試驗(yàn)，應(yīng)用MBR的中、小型污水處理廠也逐漸見諸報道。1998年初，歐洲第一座應(yīng)用一體式膜生物反應(yīng)器的生活污水處理廠在英國的Porlock建成運(yùn)行，成為英國膜生物反應(yīng)器技術(shù)的里程碑。本世紀(jì)初，人們對膜生物反應(yīng)器的研究方興未艾，使得該項(xiàng)技術(shù)正在逐漸趨于成熟。2、MBR技術(shù)在國內(nèi)污水處理中的研究及應(yīng)用我國對膜生物反應(yīng)器的研究雖然起步較晚，但發(fā)展速度很快。1991年，芩運(yùn)華對膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，介紹了MBR在日本的研究狀況，這是我國學(xué)者對膜生物反應(yīng)器做的較早的報道。隨后，江成璋等人進(jìn)行了中空纖維超濾膜在生物技術(shù)中的應(yīng)用研究。1995年，樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究，研制出一套實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的好氧分離式MBR.從1995年以來，我國對膜生物反應(yīng)器污水處理技術(shù)的研究工作開始全面展開，多家科研院所進(jìn)行了此方面的研究，清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心、天津大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等對膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行特性、膜通量的影響因素、膜污染的防止與清洗等方面做了大量細(xì)致的研究工作。2000年，顧平采用國產(chǎn)中空纖維膜對生活污水做了中試規(guī)模的MBR研究，結(jié)果表明：MBR工藝出水懸浮物為零，細(xì)菌總數(shù)優(yōu)于飲用水標(biāo)準(zhǔn)，COD和氨氮的去除率都高于95%，出水可直接回用。2001年，張立秋等對一體式MBR處理生活污水的主要設(shè)計(jì)參數(shù)HRT、SRT等進(jìn)行了理論推導(dǎo)，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供了參考，并對膜堵塞機(jī)理進(jìn)行了深入研究探討，提出了膜內(nèi)部生物堵塞的存在。雖然，我國在MBR技術(shù)的研究探討方面取得了顯著的成績，但是同日本、英國、美國等國家相比，我國的研究試驗(yàn)水平還比較落后，由于國產(chǎn)膜組件的種類較少，膜質(zhì)量較差，壽命通常較短，因此在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的問題。雖然在我國膜生物反應(yīng)器用于處理生活污水已有應(yīng)用，但到目前為止，設(shè)計(jì)完善、運(yùn)行良好的應(yīng)用膜生物反應(yīng)器的生活污水處理廠還未見報道。3、MBR工藝的分類膜生物反應(yīng)器主要是由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成#根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式可將膜生物反應(yīng)器分為以下三種類型：分置式膜生物反應(yīng)器、一體式膜生物反應(yīng)器和復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。3.1分置式膜生物反應(yīng)器分置式膜生物反應(yīng)器是指膜組件與生物反應(yīng)器分開設(shè)置，相對獨(dú)立，膜組件與生物反應(yīng)器通過泵與管路相連接#分置式膜生物反應(yīng)器的工藝流程如圖1所示。該工藝膜組件和生物反應(yīng)器各自分開，獨(dú)立運(yùn)行，因而相互干擾較小，易于調(diào)節(jié)控制，而且，膜組件置于生物反應(yīng)器之外，更易于清洗更換#但其動力消耗較大，加壓泵提供較高的壓力，造成膜表面高速錯流，延緩膜污染，這是其動力費(fèi)用大的原因，每噸出水的能耗為210kWh，約是傳統(tǒng)活性污泥法能耗的1020倍，因此能耗較低的一體式膜生物反應(yīng)器的研究逐漸得到了人們的重視。3.2一體式膜生物反應(yīng)器一體式膜生物反應(yīng)器起源于日本，主要用于處理生活污水，近年來，歐洲一些國家也熱衷于它的研究和應(yīng)用#一體式膜生物反應(yīng)器是將膜組件直接安置在生物反應(yīng)器內(nèi)部，有時又稱為淹沒式膜生物反應(yīng)器（SMBR），依靠重力或水泵抽吸產(chǎn)生的負(fù)壓或真空泵作為出水動力#一體式膜生物反應(yīng)器工藝流程如圖2所示。該工藝由于膜組件置于生物反應(yīng)器之中，減少了處理系統(tǒng)的占地面積，而且該工藝用抽吸泵或真空泵抽吸出水，動力消耗費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分置式膜生物反應(yīng)器，每噸出水的動力消耗約是分置式的1/10.如果采用重力出水，則可完全節(jié)省這部分費(fèi)用。但由于膜組件浸沒在生物反應(yīng)器的混合液中，污染較快，而且清洗起來較為麻煩，需要將膜組件從反應(yīng)器中取出。3.3復(fù)合式膜生物反應(yīng)器復(fù)合式膜生物反應(yīng)器也是將膜組件置于生物反應(yīng)器之中，通過重力或負(fù)壓出水，但生物反應(yīng)器的型式不同#復(fù)合式MBR，是在生物反應(yīng)器中安裝填料，形成復(fù)合式處理系統(tǒng)。在復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中安裝填料的目的有兩個：一是提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷，保證系統(tǒng)的處理效果；二是降低反應(yīng)器中懸浮性活性污泥濃度，減小膜污染的程度，保證較高的膜通量。復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中，由于填料上附著生長著大量微生物，能夠保證系統(tǒng)具有較高的處理效果并有抵抗沖擊負(fù)荷的能力，同時又不會使反應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥濃度過高，影響膜通量。4、MBR工藝的特點(diǎn)4.1對污染