污水化學(xué)與物理化學(xué)處理-膜析法

第一頁，共19頁。膜析法：是利用天然或人工合成膜以外界能量或化學(xué)位差作用推動力對水溶液中某些物質(zhì)進(jìn)行分離、分級、提純和富集的方法的統(tǒng)稱。基本方法：擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透(RO)、微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)等三種動力：分子擴(kuò)散作用、電力、壓力第二頁，共19頁。第三頁，共19頁。第四頁，共19頁。第五頁，共19頁。膜生物反應(yīng)器（MBR）第六頁，共19頁。第七頁，共19頁。膜生物反應(yīng)器（MBR）膜生物反應(yīng)器中常用的是MF(微濾)、UF(超濾)或NF(納濾)膜,由這幾種膜制成的膜組件與生物反應(yīng)器組合而成膜生物反應(yīng)器。根據(jù)膜組件在生物反應(yīng)器中功能作用的不同,可以將MBR分為三類,分別是膜-曝氣生物反應(yīng)器(MABR)：無泡曝氣,用于高需氧量的廢水處理;萃取膜生物反應(yīng)器(EMBR):用于工業(yè)廢水中優(yōu)先污染物的萃取;膜分離生物反應(yīng)(BSMBR,簡稱MBR)：截留和分離固體。其中,膜分離生物反應(yīng)器是應(yīng)用最廣泛的一種MBR類型。第八頁，共19頁。膜生物反應(yīng)器技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代的美國。其研究與應(yīng)用可分為三個階段:第一階段(1966年～1980年):1966年,美國的Dorroliver公司首先將MBR用于廢水處理的研究;1968年,Smith等將好氧活性污泥法與超濾膜相結(jié)合的MBR用于處理城市污水;1969年Budd等的分離式MBR技術(shù)獲得了美國專利。20世紀(jì)70年代初期,好氧分離式MBR處理城市污水的試驗規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大,同時,厭氧MBR研究也相繼開始進(jìn)行,實驗室規(guī)模的研究與中試規(guī)模的研究均取得了較滿意的結(jié)果。這一時期MBR的應(yīng)用由于受當(dāng)時膜生產(chǎn)技術(shù)的限制,直到20世紀(jì)70年代后期,大規(guī)模好氧膜生物反應(yīng)器才開始在北美應(yīng)用。第九頁，共19頁。第二階段(1980年～1995年):20世紀(jì)70年代末期,日本由于國土面積小,地面水體因徑流距離較短而導(dǎo)致其自凈能力差、生態(tài)系統(tǒng)脆弱、易受污染。MBR由于具有占地面積小和出水水質(zhì)優(yōu)良的優(yōu)勢,使其應(yīng)用有了很快的進(jìn)展。自1983年到1987年,日本有13家公司使用好氧MBR處理大樓廢水,經(jīng)處理后的水做中水回用,處理規(guī)模達(dá)50m3/d一250m3/d。日本1985年開始的“水綜合再生利用系統(tǒng)90年代計劃”把MBR的研究在污水處理對象與規(guī)模方面都大大推進(jìn)了一步。目前在日本運行(包括在建)的膜生物反應(yīng)器占全球的66%。第三階段(1995年—至今):進(jìn)入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,日本MitsubishiRayon公司,法國sue-LDE/IDI公司和日本Kubota公司。Zenon、MitsubishiRayon和Kub2ota公司生產(chǎn)一體式聚合物中空纖維膜組件,而Su2ez-LDE/IDI生產(chǎn)分體式管式陶瓷膜組件。加拿大的Zenon公司首先推出了超濾管式膜生物反應(yīng)器,并將其應(yīng)用于城市污水處理。目前,大部分應(yīng)用于城市污水處理的MBR處理能力范圍為不大于378.5m3/d,但處理能力高378.5m3/d-1892.5m3/d的MBR數(shù)量在逐步增加。第十頁，共19頁。我國對膜生物反應(yīng)器污水處理工藝的研究起步較晚,對MBR的研究僅有十年,但發(fā)展十分迅速。第十一頁，共19頁。MBR的研究對象從生活污水?dāng)U展到石化污水、高濃度有機(jī)廢水、食品廢水、啤酒廢水、港口污水、印染廢水;生物反應(yīng)器從活性污泥擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法等工藝；生物處理流程從好氧發(fā)展到厭氧,并且對不同污水的處理效果、系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、操作條件的優(yōu)化進(jìn)行了研究。研究主要集中在城市廢水及生活污水的回用,同時也開始涉及工業(yè)廢水處理研究,其中主要是高濃度有機(jī)廢水及難降解廢水的研究,主要是采用膜生物反應(yīng)器處理造紙廢水、石抽化工污水、調(diào)味品廠高濃度有機(jī)廢水、中藥廢水等工業(yè)廢水。第十二頁，共19頁。第十三頁，共19頁。分置式膜生物反應(yīng)器,生物反應(yīng)器的混合液由泵增壓后進(jìn)入膜組件,在壓力作用下膜過濾液成為系統(tǒng)處理出水,活性污泥、大分子物質(zhì)等被膜截留,并回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。分置式MBR通過料液循環(huán)錯流運行;優(yōu)點：運行穩(wěn)定可靠,操作管理容易,易于膜的清洗、更換及增設(shè)。缺點：為了減少污染物在膜面的沉積,由循環(huán)泵提高的污水流速很高,為此動力消耗較高。且循環(huán)泵產(chǎn)生的剪切力會造成微生物的活性受損。第十四頁，共19頁。一體式膜生物反應(yīng)器,根據(jù)生物處理的工藝要求,有多種組合形式,常見的有兩種組成形式:第一種有兩個生物反應(yīng)器,其中一個為硝化池,另一個為反硝化池。膜組件浸沒于硝化反應(yīng)器中,兩池之間通過泵來更新要過濾的混合液。第二種組合非常簡單,直接將膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi),通過泵抽吸,得到過濾液。一體式最大特點是運行能耗低,但是在運行穩(wěn)定性、操作管理方面和清洗更換上不及分置式。第十五頁，共19頁。復(fù)合式膜生物反應(yīng)器,在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,從而改變了膜生物反應(yīng)器的某些性狀,形成復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。復(fù)合式膜生物反應(yīng)器運行穩(wěn)定,在脫氮除磷方面具有優(yōu)勢。第十六頁，共19頁。未來MBR應(yīng)用可能獲得迅速發(fā)展的重點領(lǐng)域和方向:(1)應(yīng)用于高濃度、有毒、難降解工業(yè)污水的處理。如全國造紙、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行業(yè)每年排放的大量高濃度有機(jī)物水的。(2)現(xiàn)有的城市污水處理廠的更新升級。適應(yīng)進(jìn)水的流量劇增現(xiàn)狀、出水的高標(biāo)準(zhǔn)新要求以及污水處理廠占地面積的限制。(3)應(yīng)用于有污水回用需求的地區(qū)和場所,如洗車業(yè)、賓館、流動公廁等。(4)垃圾填埋滲濾液的處理及回用。(5)在小規(guī)模的污水處理廠的應(yīng)用，膜價格低廉的屬性決定。