MBR工藝相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

1、MBR工藝培訓(xùn)大綱第一章第一章MBR工藝工藝簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介第二章第二章MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介MBR工藝分類(lèi)工藝分類(lèi) 1.2 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理1.1MBR工藝優(yōu)越性工藝優(yōu)越性1.3MBR工藝的不足工藝的不足1.4MBR發(fā)展歷史發(fā)展歷史1.5MBR發(fā)展前瞻發(fā)展前瞻1.6第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介 MBR為膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor）的簡(jiǎn)稱,是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)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(jī)物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應(yīng)

2、器工藝通過(guò)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（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制。 1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理定義第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介傳統(tǒng)活性污 泥法流程MBR法流程1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理 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

3、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，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（ 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(yùn)行過(guò)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 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。 第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理 MBR 工藝通過(guò)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

4、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 ( 特別是優(yōu)勢(shì)菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時(shí)，通過(guò)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)活性污泥法存在的許多突出問(wèn)題。 第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1.2 MBR工藝分類(lèi)工藝分類(lèi)分類(lèi)依據(jù)分類(lèi)依據(jù)種類(lèi)種類(lèi)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(jī)膜、無(wú)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 第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介

5、 膜組件和生物反應(yīng)器分開(kāi)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(guò)濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過(guò)膜，成為系統(tǒng)處理水。 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(guò)濾出水 。分置式分置式一體式一體式復(fù)合式復(fù)合式 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，改變了反應(yīng)器的某些性狀 。1.2 MBR工藝分類(lèi)工藝分類(lèi)第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1、高效的固液分離，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(shì)的優(yōu)勢(shì) 3、占地面積小

6、，無(wú)需二沉池，工藝設(shè)備集中。4、可去除氨氮及難降解有機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。1.3 MBR工藝優(yōu)越性工藝優(yōu)越性第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1.4 MBR工藝的不足工藝的不足1、投資大：膜組件的造價(jià)高，導(dǎo)致工程的投資比常規(guī)處理方法增加約3050。 MBR的不足的不足 2、能耗高：泥水分離的膜驅(qū)動(dòng)壓力;高強(qiáng)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(yùn)行成本高。膜組件一般使用壽命在5年左右，到期需更換。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1.5 MBR發(fā)展歷史發(fā)展歷史歷史歷史第

7、一階段(1966 年1980年)1966年，美國(guó)的Dorr oliver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(jìn)入日本市場(chǎng)。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(méi)MBR。在80年代末到90年代初，Zenon環(huán)境公司研制成功了兩個(gè)注冊(cè)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(jìn)入市場(chǎng)。第三階段(1995年至今)20世紀(jì)90年代中后期。越來(lái)越多的歐洲國(guó)家將MBR用于生活污水和工業(yè)廢水的處理。目前

8、主要有四家大公司經(jīng)營(yíng) MBR ，它們分別是加拿大 Zenon 公司， 13本Mitsubishi Rayon公司，法國(guó) SuezLDE/IDI公司和日本Kubota公司。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝簡(jiǎn)介1.6 MBR發(fā)展前瞻發(fā)展前瞻應(yīng)用應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域1.現(xiàn)有城市污水處理廠的更新升級(jí) 。2.無(wú)排水管網(wǎng)系統(tǒng)地區(qū)的污水處理，如居民點(diǎn)、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(chǎng)所，如賓館、洗車(chē)業(yè)、客機(jī)、流動(dòng)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。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡(jiǎn)介工藝

9、簡(jiǎn)介1.6 MBR發(fā)展前瞻發(fā)展前瞻研究研究重點(diǎn)重點(diǎn)1、膜污染的機(jī)理及防治 。2、MBR工藝流程形式及運(yùn)行條件的優(yōu)化.3、MBR 工藝經(jīng)濟(jì)性研究 。4、以節(jié)能、處理特殊水質(zhì)對(duì)象開(kāi)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(jì)方法 。 6、形形色色的生物反應(yīng)器 MBR膜組件膜組件 2.2 MBR用膜介紹用膜介紹2.1常見(jiàn)常見(jiàn)MBR膜組件介紹膜組件介紹 2.3第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件不足：運(yùn)行過(guò)程易污染、強(qiáng)度低、使用壽命短 優(yōu)點(diǎn)：成本相對(duì)較低，造價(jià)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(lèi)、聚乙烯類(lèi)、聚丙烯腈、聚砜類(lèi)

10、、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等 高分子有機(jī)膜材料高分子有機(jī)膜材料2.1 MBR用膜介紹用膜介紹不足：造價(jià)昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難 優(yōu)點(diǎn)（陶瓷膜為例）：耐酸 、抗壓、抗溫，其通量高、能耗相對(duì)較低 材質(zhì)：金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無(wú)機(jī)高分子材料等 無(wú)機(jī)膜無(wú)機(jī)膜第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、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 0.4 m 膜孔徑 第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、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

11、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 .2.1 MBR用膜介紹用膜介紹第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件 目前目前MBR膜組件中使用量較大的只有聚偏二氟乙烯膜組件中使用量較大的只有聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（）、聚乙烯（PE）和聚丙稀（）和聚丙?。≒P）。其中聚偏）。其中聚偏二氟乙烯（二氟乙烯（PVDF）由于其優(yōu)良的物理和化學(xué)性能（強(qiáng)度）由于其優(yōu)良的物理和化學(xué)性能（強(qiáng)度和耐腐蝕性）在國(guó)內(nèi)和國(guó)外用量均最大。和耐腐蝕性）在國(guó)內(nèi)和

12、國(guó)外用量均最大。2.1 MBR用膜介紹用膜介紹第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件海綿狀支撐層致密表皮層PVDF(聚偏氟聚偏氟乙烯乙烯)材質(zhì)中材質(zhì)中空纖維膜空纖維膜，PVDF是一種是一種氟化聚合物，氟化聚合物，具有具有300萬(wàn)萬(wàn)400萬(wàn)的分子萬(wàn)的分子量，有很強(qiáng)的量，有很強(qiáng)的物理強(qiáng)度和化物理強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性學(xué)穩(wěn)定性.膜表面放大照片膜表面放大照片膜橫斷面放大照片膜橫斷面放大照片2.1 MBR用膜介紹用膜介紹第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.1 MBR用膜介紹用膜介紹 陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等無(wú)機(jī)材料制備的多孔膜，其

13、孔徑為0.150m。具有化學(xué)穩(wěn)定性好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑:機(jī)械強(qiáng)度大，可反向沖洗:抗微生物能力強(qiáng):耐高溫:孔徑分布窄，分離效率高等特點(diǎn) 。陶瓷膜與同類(lèi)的有機(jī)高分子膜相比具有許多優(yōu)點(diǎn)：它堅(jiān)硬、承受力強(qiáng)、耐用、不易阻寨，對(duì)具有化學(xué)侵害性液體和高溫清潔液有更強(qiáng)的抵抗能力，其主要缺點(diǎn)就是價(jià)格昂貴目，制造過(guò)程復(fù)雜。 2.2 MBR膜組件膜組件第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件 中空纖維具有高壓下不變形的強(qiáng)度，勿需支撐材料。中空纖維具有高壓下不變形的強(qiáng)度，勿需支撐材料。把大量把大量(多達(dá)幾十萬(wàn)根多達(dá)幾十萬(wàn)根)中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內(nèi)。中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內(nèi)。纖

14、維束的開(kāi)口端用環(huán)氧樹(shù)脂鑄成管板。纖維束的開(kāi)口端用環(huán)氧樹(shù)脂鑄成管板。 外徑一般為外徑一般為 40 250 m ，內(nèi)徑為，內(nèi)徑為 25 42m 。在。在 MBR 中，常把組件直接中，常把組件直接放入反應(yīng)器中，不需耐壓容器，構(gòu)成浸沒(méi)式膜放入反應(yīng)器中，不需耐壓容器，構(gòu)成浸沒(méi)式膜 - 生物反應(yīng)生物反應(yīng)器。一般為外壓式膜組件。器。一般為外壓式膜組件。 優(yōu)點(diǎn)：裝填密度高，裝填密度高，一般可達(dá)一般可達(dá)1600030000 m2/m3 ；造價(jià)；造價(jià)相對(duì)較低；壽命較長(zhǎng)；相對(duì)較低；壽命較長(zhǎng)；可以采用物化性能穩(wěn)可以采用物化性能穩(wěn)定，透水率低的尼龍定，透水率低的尼龍中空纖維膜；膜耐壓中空纖維膜；膜耐壓性能好性能好 ，不

15、需要支撐，不需要支撐材料。材料。 缺點(diǎn)：對(duì)堵塞敏感，對(duì)堵塞敏感，污染和濃差極化對(duì)膜污染和濃差極化對(duì)膜的分離性能有很大影的分離性能有很大影響響,壓力降較大；再生壓力降較大；再生清洗困難；原料的前清洗困難；原料的前處理成本高。處理成本高。 2.2 MBR膜組件膜組件第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件板框式是板框式是MBR 工藝最早應(yīng)用的一種膜組件形式，外形類(lèi)似于普通的板框式壓濾機(jī)。工藝最早應(yīng)用的一種膜組件形式，外形類(lèi)似于普通的板框式壓濾機(jī)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是：制造優(yōu)點(diǎn)是：制造組裝簡(jiǎn)單，操作方便，組裝簡(jiǎn)單，操作方便，易于維護(hù)、清洗、更易于維護(hù)、清洗、更換。換。缺點(diǎn)：密封較復(fù)雜，

16、密封較復(fù)雜，壓力損失大，裝填密壓力損失大，裝填密度小。度小。 第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、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(yùn)行方式。實(shí)際中多采用內(nèi)壓型，由膜和膜的支撐體構(gòu)成，有內(nèi)壓型和外壓型兩種運(yùn)行方式。實(shí)際中多采用內(nèi)壓型，即進(jìn)水從管內(nèi)流入，滲透液從管外流出。膜直徑在即進(jìn)水從管內(nèi)流入，滲透液從管外流出。膜直徑在 624mm 之間。管狀膜被放在一之間。管狀膜被放在一個(gè)多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內(nèi)，每個(gè)膜器中膜管數(shù)目一般為個(gè)多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內(nèi)，每個(gè)膜器中膜管數(shù)目一般為418根。管狀膜目根。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

17、，價(jià)格較高，但耐污染且易清前主要有燒結(jié)聚乙烯微孔濾膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，價(jià)格較高，但耐污染且易清洗。尤其對(duì)高溫介質(zhì)適用。洗。尤其對(duì)高溫介質(zhì)適用。 優(yōu)點(diǎn)：料液可以控制料液可以控制湍流流動(dòng)，不易堵塞，湍流流動(dòng)，不易堵塞，易清洗，壓力損失小。易清洗，壓力損失小。 缺點(diǎn)：裝填密度小裝填密度小 ，一般低于一般低于300m2/m3 。2.2 MBR膜組件膜組件第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件 主要部件為多孔支撐材料，兩側(cè)是膜，三邊密封，開(kāi)放邊與一根多孔的中心產(chǎn)品主要部件為多孔支撐材料，兩側(cè)是膜，三邊密封，開(kāi)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)

18、眼型間隔材料，把膜袋隔網(wǎng)依次水收集管密封連接，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(lái)，形成一個(gè)膜卷，裝進(jìn)圓柱形壓力容器內(nèi)，就制成迭合，繞中心集水管緊密地卷起來(lái)，形成一個(gè)膜卷，裝進(jìn)圓柱形壓力容器內(nèi)，就制成了一個(gè)螺旋卷式膜組件。了一個(gè)螺旋卷式膜組件。優(yōu)點(diǎn)：膜的裝填密度膜的裝填密度高；膜支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；高；膜支撐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；濃差極化??；容易調(diào)濃差極化小；容易調(diào)整膜面流態(tài)。整膜面流態(tài)。缺點(diǎn)：中心管處易泄中心管處易泄漏；膜與支撐材料的漏；膜與支撐材料的粘結(jié)處膜易破裂而泄粘結(jié)處膜易破裂而泄漏；膜的安裝和更換漏；膜的安裝和更換困難。困難。 2.2 MBR膜組件膜組件第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件名稱/項(xiàng)目中空纖維式毛細(xì)管式螺旋卷式平板式圓管式價(jià)格（元 /m 3）4015015080025080080025004001500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(wú)無(wú)無(wú)2.2 MBR膜組件膜組件