膜生物反應(yīng)器講義

膜生物反響器〔MembraneBioreactor〕主要內(nèi)容MBR原理1MBR類型2MBR的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析4MBR工藝設(shè)計(jì)5MBR運(yùn)用6MBR運(yùn)轉(zhuǎn)的影響要素3一、MBR的原理膜生物反響器(英文稱號(hào)為MembraneBioreactor，縮寫為MBR)。MBR將生物反響器和膜分別過程相結(jié)合的一種新型工藝，其最大的特點(diǎn)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(jìn)展生物降解，同時(shí)生物反響器內(nèi)的混合液在膜兩側(cè)壓力差的作用下，水和小于膜孔徑的小分子溶質(zhì)透過膜，即為處置后出水。微生物及大分子溶質(zhì)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(diǎn)一、MBR原理1、出水水質(zhì)好在MBR中，降解時(shí)間較長(zhǎng)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(shí)間變長(zhǎng)，從而有利于微生物對(duì)這些化合物的降解；同時(shí)較長(zhǎng)的SRT可以使世代時(shí)間較長(zhǎng)的硝化細(xì)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(jī)物含量較低，且總氮和總磷的含量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)活性污泥法。同時(shí)，由于膜單元采用微濾膜或超濾膜，因此不僅對(duì)水中懸浮物截留率高，而且可以去除細(xì)菌。MBR特點(diǎn)：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(shí)實(shí)現(xiàn)較短的HRT和很長(zhǎng)的SRT。同時(shí)，MBR中由于膜對(duì)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(fù)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(fù)荷大，同時(shí)當(dāng)進(jìn)水中有機(jī)物濃度變化較大時(shí)，有機(jī)負(fù)荷率(單位質(zhì)量的微生物在單位時(shí)間內(nèi)接受的有機(jī)物質(zhì)量)變化不大，系統(tǒng)去除有機(jī)物的效果變化不大MBR特點(diǎn)：一、MBR原理4、污泥產(chǎn)生量少生物反響器中的污泥濃度很高，因此污泥負(fù)荷F/M較低，污泥產(chǎn)量很低。5、易于自動(dòng)控制MBR系統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)靈敏穩(wěn)定，容易操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(xué)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(diǎn)：二、MBR工藝類型優(yōu)點(diǎn)：(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(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，操作管理容易(4)易于膜的清冼、改換和增設(shè)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(nèi)的高剪切力會(huì)引起生物絮體的破壞，導(dǎo)致生物活性的降低二、MBR工藝類型優(yōu)點(diǎn)：(1)體積小，整體性強(qiáng)。膜組件直接置于生物反響器中，大大減少了占地面積(2)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)力費(fèi)用低。膜外表的錯(cuò)流是靠空氣攪動(dòng)產(chǎn)生的，混合液隨氣流向上流動(dòng)，在膜外表產(chǎn)生剪切應(yīng)力，在這種剪切應(yīng)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(jìn)展化學(xué)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(chǎn)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(shí)景照片二、MBR工藝類型MBR處置系統(tǒng)實(shí)景照片二、MBR工藝類型MBR系統(tǒng)中所用的膜三、MBR運(yùn)轉(zhuǎn)的影響要素有機(jī)負(fù)荷：在好氧MBR中，污泥濃度隨容積負(fù)荷的添加迅速升高，有機(jī)物去除速率加快，污泥負(fù)荷根本堅(jiān)持不變，從而抑制出水水質(zhì)的惡化；而在厭氧MBR中，污泥濃度升高緩慢，污泥負(fù)荷與容積負(fù)荷幾乎呈正相關(guān)關(guān)系，因此厭氧MBR出水水質(zhì)易受容積負(fù)荷的影響。1、影響MBR穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的生物動(dòng)力學(xué)參數(shù)三、MBR運(yùn)轉(zhuǎn)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(jī)物的去除才干，還對(duì)膜通量產(chǎn)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(guó)內(nèi)學(xué)者在一體式MBR處置生活污水的研討卻發(fā)現(xiàn)：當(dāng)曝氣強(qiáng)度足夠大時(shí)〔氣水比近似100：1〕，MLSS由10g／L變化到35g/L時(shí)，MLSS與膜通量沒有明顯的相關(guān)性；但假設(shè)降低曝氣強(qiáng)度，MLSS對(duì)膜通量能夠產(chǎn)生一定的影響。1、影響MBR穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的生物動(dòng)力學(xué)參數(shù)三、MBR運(yùn)轉(zhuǎn)的影響要素膜的選擇：膜資料分為有機(jī)膜和無機(jī)膜兩種。由于較高的投資本錢限制了無機(jī)膜在我國(guó)的廣泛運(yùn)用，國(guó)內(nèi)MBR普遍采用有機(jī)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(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)膜通量未必越大。對(duì)于一體式MBR，既可用超濾膜，也可運(yùn)用微濾膜。2、膜分別參數(shù)三、MBR運(yùn)轉(zhuǎn)的影響要素操作方式的優(yōu)化：對(duì)于分體式MBR，為了減緩膜污染，反沖洗是維持MBR穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要操作。對(duì)于一體式MBR，縮短抽吸時(shí)間或延伸停吸時(shí)間和添加曝氣量均有利于減緩膜污染，抽吸時(shí)間對(duì)膜阻力的上升影響最大，曝氣量其次。水力學(xué)特性的改善：對(duì)于分體式MBR，可以提高流體的進(jìn)水流速，減少濃差極化，使被截留的溶質(zhì)及時(shí)被帶走。對(duì)于一體式MBR，設(shè)計(jì)合理的流道構(gòu)造，提高曝氣強(qiáng)度，使較大的曝氣量起到了沖刷膜外表的錯(cuò)流過濾效果顯得尤為重要。2、膜分別參數(shù)四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對(duì)MBR和傳統(tǒng)生物處置方法〔以生物接觸氧化為例〕進(jìn)展技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：1、鋒尚國(guó)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(fèi)的中空纖維膜，要求處置出水到達(dá)回用規(guī)范。2、陽光100國(guó)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(fèi)的pwbx-240一體式中水接觸氧化設(shè)備一套，要求處置出水到達(dá)回用規(guī)范。四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析鋒尚國(guó)際公寓膜生物反響器出水水質(zhì)明顯優(yōu)質(zhì)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(zhì)均能堅(jiān)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(zhì)情況的影響。四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析LAS是洗浴廢水中主要的污染成分，對(duì)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(cè)結(jié)果看，鋒尚國(guó)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(yuǎn)優(yōu)于陽光100的接觸氧化工藝〔平均出水LAS0.9mg/l〕。四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析膜生物反響器對(duì)氨氮有很好的去除效果，出程度均氨氮為0.75mg/L，去除率達(dá)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(duì)硝化細(xì)菌的高效截留作用，生物反響器內(nèi)可以維持高濃度的硝化細(xì)菌，因此可以獲得非常高的硝化效果，氨氮去除率可以到達(dá)95%以上。四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析項(xiàng)目鋒尚國(guó)際公寓（MBR）陽光100國(guó)際公寓（生物接觸氧化）處理能力（m3/d）240240土建投資（萬元）2526設(shè)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(shè)備投資明顯增大，前者要比后者設(shè)備投資高出40％。但從設(shè)備占地面積看，前者只需后者的一半。假設(shè)將占地所產(chǎn)生的本錢折算，應(yīng)可抵消膜生物反響器的設(shè)備投資添加部分，因此從投資經(jīng)濟(jì)性來看，兩種工藝應(yīng)根本相當(dāng)。四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析項(xiàng)目鋒尚國(guó)際公寓（MBR）陽光100國(guó)際公寓（生物接觸氧化）日耗電費(fèi)93.6156日藥劑費(fèi)8.59.6日人員管理費(fèi)3030日維護(hù)費(fèi)(1年平均)2025直接噸水運(yùn)行費(fèi)0.630.91設(shè)備折舊(噸水折舊)0.510.45噸水運(yùn)行成本1.141.37四、MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析大連香格里拉大飯店中水回用工程運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用項(xiàng)目定額單價(jià)運(yùn)行費(fèi)用(元/m3)電費(fèi)0.95kW·h/m30.6元/(kW·h)0.57折舊費(fèi)

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

2元/kg0.007運(yùn)行成本

1.665五、MBR工藝設(shè)計(jì)反響器主體膜資料與組件附屬安裝與系統(tǒng)預(yù)處置系統(tǒng)污泥處置設(shè)備自控系統(tǒng)MBR五、MBR工藝設(shè)計(jì)1、工藝道路的選擇生活污水針對(duì)生活污水的引薦工藝流程五、MBR工藝設(shè)計(jì)工業(yè)廢水針對(duì)工業(yè)廢水有機(jī)物去除為主的引薦工藝流程五、MBR工藝設(shè)計(jì)工業(yè)廢水針對(duì)工業(yè)廢水氨氮去除為主的引薦工藝流程五、MBR工藝設(shè)計(jì)2、膜池的設(shè)計(jì)〔1〕〔2〕五、MBR工藝設(shè)計(jì)3、膜元件的選擇五、MBR工藝設(shè)計(jì)4、MBR產(chǎn)水系統(tǒng)五、MBR工藝設(shè)計(jì)5、MBR反洗氣洗系統(tǒng)空氣五、MBR工藝設(shè)計(jì)6、化學(xué)清洗系統(tǒng)五、MBR工藝設(shè)計(jì)五、MBR工藝設(shè)計(jì)7、自動(dòng)控制系統(tǒng)五、MBR工藝設(shè)計(jì)好氧膜-生物反響器處置城市和工業(yè)廢水一些參數(shù)項(xiàng)目城市污水工業(yè)污水進(jìn)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(fù)荷（kgCOD/(m3?d))1.2~5.780.25~16污泥負(fù)荷(kgCOD/(kgVSS?d))0.03~0.550.012~2.72污泥產(chǎn)率(kgMLSS/kgCOD)0~0.340.05~0.35水力停留時(shí)間(h)2~2414~389污泥齡(d)5~∝6.2~600傳統(tǒng)活性污泥法：容積負(fù)荷：0.6~1.8kgCOD/(m3?d)污泥負(fù)荷：0.4~0.8kgCOD/(kgVSS?d)污泥齡：5～15d六、MBR運(yùn)用六、MBR運(yùn)用1、北小河再生水廠〔6萬噸/日〕曝氣池膜處置車間六、MBR運(yùn)用原水出水晶瑩剔透，雜質(zhì)比自來水還少1、北小河再生水廠〔6萬噸/日〕六、MBR運(yùn)用2、密云再生水廠〔4.5萬噸/日〕MBR反響器出水水質(zhì)六、MBR運(yùn)用3、中關(guān)村科技園區(qū)軟件園培訓(xùn)中心污水處置工程六、MBR運(yùn)用4、沈陽一致集團(tuán)食品廢水處置六、MBR運(yùn)用5、金威啤酒污水處置廠六、MBR運(yùn)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(nèi)酰胺污水處置項(xiàng)，7200噸/日六、MBR運(yùn)用7、天津富強(qiáng)集團(tuán)公司污水處置工程染料廢水有機(jī)物組分復(fù)雜、濃度高、難降解物質(zhì)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(tuán)及極性基團(tuán)，染料構(gòu)造日趨復(fù)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(shù)，在難降解廢水處置方面表達(dá)出了相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性．在印染廢水處置領(lǐng)域具有重要的研討和運(yùn)用價(jià)值。天津富強(qiáng)集團(tuán)公司印染廢水處置工程5000噸/日噸水運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用為1.41元/噸。六、MBR運(yùn)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(gè)膜組件。水質(zhì)情況：進(jìn)水BOD2000mg／L，出水達(dá)二級(jí)排放水規(guī)范。效果：達(dá)標(biāo)排放。六、MBR運(yùn)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(yùn)用10、其它六、MBR運(yùn)用我國(guó)人均水資源擁有量?jī)H為2250m3/人.年，缺乏世界平均程度的1／4。在我國(guó)600多個(gè)城市中，有300余座城市缺水。華北地域人均水資源低于全國(guó)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(shù)以其優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)被以為是具有較好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的節(jié)水技術(shù)而倍受關(guān)注。雖然還存在較高的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用問題，但隨著膜制造技術(shù)的提高，膜質(zhì)量的提高和膜制造本錢的降低，MBR的投資也會(huì)隨之降低。六、MBR運(yùn)用