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    江蘇銘盛環境

    什么是MBR膜生物反應器?

    文章出處:未知發表時間:2021-06-17 14:01:35

     
          膜生物反應器(Membrane bio-reactor,簡稱MBR)是將膜分離裝置和生物反應器結合而成的一種污水處理系統。

    1、膜生物反應器的基本原理與特點
           傳統活性污泥法一般采用重力式沉淀池作為固液分離部分,這就使曝氣池內混合液的污泥深度不能太高,限制了活性污泥反應的容積負荷,而且不可避免地會有污泥流失,出水中含有較多懸浮物。膜生物反應器中,以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池,泥水混合液通過膜設備,在壓差作用下,清水被分離出來,微生物被截留并回流到反應器,反應器中保持高活性污泥濃度,提高生物處理有機負荷,從而減少污水處理設施占地面積,并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。

    膜生物反應器的優點:
            在膜生物反應器中,由于用超濾膜組件用途代替傳統活性污泥工藝中的二沉池,可以進行高效的固液分離,克服了傳統活性污泥工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足,從而具有下列優點:
            (1)能高效地進行固液分離,出水水質良好且穩定,可以直接回用;
           (2)由于膜的高效截留作用,可使微生物完全截留在生物反應器內,使運行控制更加靈活穩定;
           (3)生物反應器內能維持高濃度的微生物量,處理裝置容積負荷高,占地面積省;
           (4)有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留和生長,系統硝化效率得以提高。
           (5)膜-生物反應器一般都在高容積負荷、低污泥負荷下運行,剩余污泥產量低,降低了污泥處理費用;
           (6)易于實現自動控制,操作管理方便。
    膜生物反應器的缺點:
             (1)膜堵塞和膜污染問題很難徹底解決是膜生物反應器廣泛應用的主要障礙?;钚晕勰嘀械睦w維、雜物、一些大分子物質、金屬離子、微生物胞外聚合物等都可能造成膜堵塞和膜的污染。目前膜堵塞和膜污染都還沒有辦法徹底解決,只能采用膜清洗的方法來緩解,但不能完全恢復膜的通量。
              (2)造價高   膜材料價格,特別是用于污水處理的抗污染膜的價格很高,從而導致膜生物反應器工藝造價偏高。
              (3)運行成本高   膜生物反應器的運行成本主要體現在膜維護和更換的費用以及能耗兩方面。為了保持膜的通量,要經常對膜進行清洗,消耗化學藥劑,并且由于膜污染和機械損壞等問題,膜的壽命一般不超過3~5年,甚至更短,造成膜更換頻繁,增加水處理的平均成本;動力費用主要是為了保證膜表面錯流流速和過濾壓力的動能消耗、污泥回流以及曝氣設備的能耗。
     
    2、膜生物反應器的分類
              膜生物反應器主要由膜組件、泵和生物反應器三部分組成。生物反應器是污染物降解的主要場所,膜組件中的膜根據膜材料化學組成的不同可分為有機膜和無機膜,根據膜孔徑大小的不同可分為微濾膜和超濾膜,按膜的形狀的不同可分為平板膜、管式膜和中空纖維膜。泵是系統運行的動力來源,根據泵與膜組件的相對位置不同可分為加壓泵和抽吸泵。
           (1)根據膜組件所起作用分類
           根據膜組件所起作用不同,通常將MBR分為三種:固液分離MBR、膜曝氣MBR和萃取MBR。研究和應用現狀而言,固液分離MBR在污水處理中占絕對優勢。
           (2)根據膜組件和生物反應器的組合位置,可將膜生物反應器分為一體式和分置式兩大類。
            一體式膜生物反應器
            一體式膜生物反應器主要用于處理生活污水和糞便污水,其工藝流程如圖1所示,膜組件直接置于生物反應器中,膜表面的錯流是由空氣攪動產生的。曝氣器設置在膜組件的正下方,混合液的氣流攪動在膜表面產生剪切應力,在這種剪切應用的作用下,膜表面的濃差極化層變薄,積累的膠體顆粒減少,從而減緩膜的堵塞。

     
    圖1  一體式膜生物反應器工藝流程
     

           一體式膜生物反應器的優點:
           a.  結構緊湊,體積??;
          b.  設備簡單,只需要水泵、曝氣器,不需要混合液回流泵;
          c.  運行成本低   節省了液體循環至膜分離以及截留的固體返回到生物反應器的費用;
          d.  過膜壓力小,沿著纖維長度方面基本分布均勻,堵塞率低;
          e.  一體式膜生物反應器的膜通量低于分置式的膜通量。
           一體式膜生物反應器的缺點:由于膜表面的流速小,因而膜污染相對嚴重,膜清洗頻率高,更換周期短成為一體式膜生物反應器的最大問題。
     
           分置式膜生物反應器
               分置式膜生物反應器是指膜組件與生物反應器分開設置,兩者通過泵與管線連接構成。在反應器內設有循環管路,混合液經泵增壓后進入膜組件,在壓力作用下混合液中的液體透過膜,成為系統處理水排出系統,而包括活性污泥在內的懸浮物、大分子物質等被膜截留,隨濃縮液回流到生物反應器內,其工藝流程如圖2所示。

    圖2  分置式膜生物反應器工藝流程
     
          分置式膜生物反應器具有以下特點:
         a.  膜組件與生物反應器分開設置,相對獨立運行,易于調節控制;
         b.  膜組件置于反應器外,易于膜的清洗、更換及增設;
          c. 為了減輕懸浮物在膜面的沉積,采取高速錯流過濾,動力消耗較高;
          d. 分置式MBR比較適合處理難生物降解、高有機濃度以及有毒的污水,在工業廢水處理中應用較多。
     
          (3)按需氧方式分類
           根據生物反應器中微生物生長需氧情況的不同分為好氧和厭氧兩大類。好氧MBR主要是針對城市污水和生活污水的處理;厭氧MBR主要是針對高濃度有機廢水的處理。厭氧過程可提高高濃度有機廢水的可生化性,改變難降解有機物的分子結構,利于后續好氧MBR處理,顯著提高有機物去除率。
     
    3、膜生物反應器的控制條件
          (1MLSS濃度
           膜生物反應器最主要的特征之一就是在高污泥濃度下運行,高污泥濃度對容積負荷、處理效果、污泥產率都有有利影響,但是過高的污泥濃度會加速膜污染,增大混合液黏度,進而降低膜通量。MLSS對通量的影響很復雜,同時受到操作壓力、曝氣強度、溫度等眾多因素的影響。
           (2)曝氣強度
            在一般的好氧生物反應器中,曝氣的主要目的是為了反應器內的微生物的生命活動提供充分的氧,在一體式膜生物反應器中曝氣強度與膜通量有著密切關系:當曝氣強度足夠大時,MLSS由10g/L變化到35g/L時,MLSS與膜通量沒有明顯的相關性,但如果降低曝氣強度,MLSS對膜通量產生一定的影響,因此增加曝氣強度有利于減緩膜污染。
           (3)操作壓力
             操作壓力和膜通量是膜組件在一定條件下的固有特性,也是膜分離系統的重要運行參數。操作壓力對膜通量和膜污染都有影響,當操作壓力低于臨界壓力值時,膜通量隨壓力的增大而增加,高于此值則會引起膜表面污染加劇,而且膜能量隨壓力的變化并不明顯。不同的膜具有不同的臨界壓力值,且隨膜孔徑的增大而減小。
     
    4、膜生物反應器的應用范圍
         (1)工業廢水處理
           各類飲料工廠、酒廠、食品廠、畜牧、屠宰廢水處理、 染整、皮革、紙漿廠、制藥業、石油化工、高濃度有機等廢水處理、舊有污水廠制程改善、反滲透系統之前處理。
          (2)污水回收
            大型市政廢水處理及再利用、生活中水回用、百貨、辦公大樓中水回用、餐廳或風景區廢水處理及再利用、地表水凈化處理、洗車廠船舶污水回收再利用。

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