MBR工艺流程、原理、适用范围

膜生物反应器（MBR）工艺一、概述MBR一体化设备利用膜生物反应器（MBR）进行污水处理及回用的一体化设备，其具有膜生物反应器的所有优点：出水水质好，运行成本低、系统抗冲击性强、污泥量少，自动化程度高等，另外，作为一体化设备，其具有占地面积小，便于集成。它既可以作为小型的污水回用设备，又可以作为较大型污水处理厂（站）的核心处理单元，是目前污水处理领域研究的热点之一，具有广阔的应用前景。二、工作原理MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用具有独特结构的MBR平片膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。由于MBR膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水，水质和容积负荷都得到大幅度提高，经膜处理后的水水质标准高(超过国家一级A标准)，经过消毒，最后形成水质和生物安全性高的优质再生水，可直接作为新生水源。由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在MBR膜生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强，可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、占地面积少(只有传统工艺的1/3-1/2)、增量扩容方便、自动化程度高、操作简单等优点。三、与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下明显优势：1.设备紧凑，占地少由于生物反应器内将污泥浓度提高了2～5倍，容积负荷可大大提高，而且用膜组件代替了二沉池和过滤设备，因此，与常规生物处理工艺相比，膜生物反应器的占地面积可大为减少；2.出水水质优质稳定由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。3.剩余污泥产量少该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。4.可去除氨氮及难降解有机物由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。5.操作管理方便，易于实现自动控制该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。6.易于从传统工艺进行改造该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。MBR也存在一些不足。主要表现在以下几个方面：1.膜造价高，使膜生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；2.膜污染容易出现，给操作管理带来不便；3.能耗高：首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是MBR池中MLSS浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高；4.膜使用寿命有限：3-5年使用寿命，平均每年更换20%的膜片。【用途】•原有污水处理厂、自来水厂的升级、改造•市政污水处理厂、自来水厂的新建•高浓度有机废水的处理•纯水生产预处理•中水回用【适用范围】•市政污水•医院废水•洗涤废水•工业废水•食品、医疗废水平片膜元件MBR膜生物反应器四、膜生物反应器的技术经济分析：尽管MBR的运行费用略高于常规生物处理方法，但MBR的处理出水能达到中水回用的目的，且随着膜制造技术的进步，膜质量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投资也会随之大幅度降低。另外，各种新型膜生物反应器的开发，如在低压下运行的重力淹没式MBR、厌氧MBR等与传统的好氧加压膜生物反应器相比，其运行费用大幅度下降。因此可以预见，膜生物反应器作为中水回用技术将会愈来愈具有经济、技术上的竞争优势。预计中水回用将是MBR在我国推广应用的主要方向。目前我国膜生物反应器在中水回用中的应用实例尚少，需结合我国的经济发展水平和MBR工艺的特点，进一步加强研究以推动其工程化应用的进程。五、3.14再生水装置：本装置是一种自动化的高效污水生物处理设备，是十分理想的MBR污水处理、MBR中水回用再生水设备。本系统适合治理规模较小的分散性水污染，适用场所有：居民小区、新农村建设小区、学校、公共厕所等。具有占地面积小、高效节能、智能化控制、能耗低、出水水质稳定、可无人看管等优点。适用水量2.5～120m3/天；系统可并联使用。【产品特点】1、可用于处理站的安装及测试2、可安装在建设工程的现场3、交货期限短4、易于迁移【主要指标】1、污水水质：生活污水2、处理水量：2.5-120m3/天3、运行费用：0.5元/m34、出水水质：优于国家一级A标准1、前端处理池2、内扶梯3、污泥泵4、反应池5、MBR膜组件6、清水池7、抽吸泵8、风机9、电控柜10、消毒装置11、操作间附：CODcr容积负荷——处理设施如曝气池单位容积能够接纳处理的CODcr的浓度，超过这个浓度，就达不到设计的处理效率了。膜通量——单位面积膜每天通过的水量，m3/m2·天。生活污水：0.3-0.5一般：自来水：0.4-0.8工业废水：0.2-0.4（0.25左右）平板膜清洗周期为3个月。沛尔MBR平板膜工作寿命：3-5年；工作温度：10-35℃；价格：500元/m2左右。六、MBR平片膜与中空膜比较：项目平片膜中空纤维膜进口细格栅3mm1mm处理中污泥浓度15000-20000mg/L12000-15000mg/L（实际更低）耐久性10年以上5-8年以上占地面积大小出水水质优于一级A优于一级A日常清洗不需要需要日常清洗用水不需要有些需要纳米膜过滤水定期冲洗4－6个月4－6个月定期冲洗方式无需提出，在池内冲洗需要提出，在池外冲洗江苏蓝天沛尔膜业有限公司产品规格膜元件型号型号PEIER-25（实验用）PEIER-100PEIER-150PEIER-175*有效膜面积(m2)0.251.01.51.75尺寸(mm)(长×宽×厚)518×365×151190×518×151780×518×152000×518×15产水量(升/片.天)100～135400～550600～825600～825材料组成膜材料PVDF+PET膜孔径(um)0.08～0.3外框架ABS骨架ABS或PE曝气量(L/min.片)1012重量(Kg)0.733.15.746.7出水浊度(NTU)≤1出水悬浮物(mg/l)≤5寿命（年）3~5价格（元/m2）500膜组件型号型号PEIER25-N＊PEIER100-100PEIER150-100PEIER150-150PEIER175-100*总有效膜面积(m2)2.5,5.0,12.5100150225175尺寸(m)(长×宽×厚)1.65×0.65×2.01.65×0.65×2.662.35×0.65×2.661.65×0.65×2.9膜元件(数量)10,20,50PEIER-100(100片)PEIER-150(100片)PEIER-150(150片)PEIER-175(100片)产水量(m3/d)1,2,540～5560～82.590～123.560～82.5重量(Kg)50589912861085支架材质304不锈钢曝气管材质304不锈钢集水管材质UPVC或ABS注：1、PEIER25-N，N分别为10,20,50；2、PEIER175-100采用的膜元件为特殊产品，在特殊水质或特殊要求的情况下使用，产水量与一般产品稍有差别。3、表2、表3中的产水量均指进水为市政污水、抽吸压10KPa，温度10℃时膜的初始过滤通量。七、平片膜的结构：单片平片膜由滤板，膜垫，薄膜层，取水口组成。滤板由外框架和内支撑组成。滤板主要是对附着在表面的膜垫和薄膜层起支撑作用。用于市政污水处理的滤板主要有两种尺寸。一种是1000mm×500mm，另一种是1600mm×500mm。滤板中的内支撑上有水流沟槽，可以使得过滤后的水能够自由地在其中流动。膜垫是薄膜过滤层的物理支撑。在滤板的两面均紧密地附着有膜垫。薄膜层的材料为聚氯乙烯，薄膜层均匀地附着在膜垫的表面。取水口是最终处理后水的出口。过滤后的水经过滤板内支撑上的水流沟槽，在水力压力或外部抽吸力的作用下流出。八、平片膜的过滤机理：1.物理过滤原理平片膜浸没在污水中。污水在两片平片膜之间流动，清洁的水在压力或外部抽吸力的作用下流入平片膜的滤板内，再通过平片膜的取水口流出至集水池，从而达到固液分离的作用。膜表面聚集的污泥，在鼓风气泡剪切力的作用下，脱离膜表面，从而使膜的固液分离能力持续保持。2.生物过滤原理平片膜除了具有普通膜的物理过滤原理外，在实际运行中，在平片膜的薄膜层外，会均匀地生长一层致密的生物膜。这层生物膜对固液分离的贡献极大。大部分固体颗粒实际上是被这层生物膜截留。生物膜的过滤极大地减缓了物理膜的污染速度，久宝田平片膜可以运行数个月不清洗，主要是因为有了生物膜的缘故。九、平片膜组件结构组成：平片膜组件由膜框架，膜支架（平片膜），散气框架，散气管，软管，集水管组成。膜支架。就是上面介绍的平片膜，每个平片膜组件中可以安装最多200片膜支架。膜框架。是用来支撑膜支架的，一般用不锈钢材料制成。散气框架。散气框架位于膜框架的下部，为鼓风气泡提供上升通道。散气管。外部鼓风机的空气通过管道首先送至散气管的主管（下部较粗的管道），再通过主管分配至散气支管。散气支管上有散气孔，空气通过散气孔，经过散气框架，吹入膜框架的空隙之间，防止膜堵塞。软管和集水管。每个膜框架的出水口与出水软管相连接，出水软管的水再汇集至集水管，最终流入集水池。十、平片膜运行平片膜的鼓风机一般按照每片膜（1600mm×500mm）7L/min设计，运行时，鼓风机的风量一般不调节。鼓风机为24小时连续运行。抽吸泵的大小根据膜组件数量设计，运行时，为了清除污染，采取开9分钟，停1分钟的逻辑。该逻辑一般由计算机自动控制完成。循环污泥泵的流量一般选择进水量的2～3倍，连续运行。剩余污泥泵根据池中MLSS计的读数定时运行。池中MLSS的浓度一般控制在15000～20000mg/L左右。抽吸泵入口管道中，安装了压力计，通过压力计的读数可以了解膜污染的程度。初时运行时，压力损失很小，经过4～6个月的运行之后，压力损失逐渐增加，一般压力损失达到2米水柱时，就要对膜进行清洗。十一、污水厂的MBR改造1.普曝池改造为MBR为防止MBR堵塞，需要在进水前增加1-3mm的细格栅。一般普曝池的水力停留时间为5-6小时，改造时需要将原普曝池分为缺氧池和曝气池，其中缺氧池的停留时间根据进水总氮的浓度可设定为1.5-3小时，普曝池剩余部分为曝气池。曝气池中有时需要少量增加曝气器的密度，缺氧池中需要增加潜水搅拌机。原来的二沉池改造为MBR池，可以利用原池，为节省用地，亦可重建。MBR池中安装膜反应器，增加膜曝气鼓风机，增加膜出水抽吸泵。MBR工艺的回流比一般为200％－300%，回流泵一般需要更换。其它辅助工作包括，增加电力供应能力，增加仪表，增加一套（或多套）膜清洗设备。2.A/O工艺改造为MBR为防止MBR堵塞，需要在进水前增加3mm的细格