MBR原理和设计参数资料全

MBR工艺技术介绍技术中心膜工艺小组提纲第一章MBR工艺简介第二章MBR工艺用膜、膜组件第三章MBR系统设计第四章MBR案例介绍第一章.MBR工艺简介MBR工艺分类1.2MBR含义及其工作原理1.1MBR工艺优越性1.3MBR工艺的不足1.4MBR发展历史1.5MBR发展前瞻1.6第一章.MBR工艺简介MBR为膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）的简称,是一种将膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术，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截留住，省掉二沉池。膜-生物反应器工艺通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的功能，使活性污泥浓度提高，通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量，并减少污水处理设施占地面积。1.1MBR含义及其工作原理定义第一章.MBR工艺简介传统活性污泥法流程MBR法流程1.1MBR含义及其工作原理生化反应池出水第一章.MBR工艺简介1.1MBR含义及其工作原理在传统的污水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在1.5~3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%～40%。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。生化反应池出水第一章.MBR工艺简介1.1MBR含义及其工作原理MBR工艺通过将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，不仅省去了二沉池的建设，而且大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。工艺对比膜生物反应器传统生化处理主要工艺过程生化处理+膜分离生化处理+沉淀污泥浓度6000~15000mg/l可根据生化处理需要进行调整，确保高浓度、高活性；可有效抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀和生物泡沫3000~5000mg/l手沉淀池表面负荷影响，污泥浓度不能过高。经常受到丝状菌繁殖、污泥上浮和生物泡沫的影响生物种群采用膜分离，几乎所有的微生物都被截留在反应器内，生物种群非常丰富，因此生化处理效率很高采用重力沉淀分离，一些弱势微生物或世代周期较长的微生物很难存留，而这些微生物常常是高效生化处理所必须的生化处理效果生物相气动快，生物降解彻底，处理效率高，可达95%以上，出水BOD小于2mg/l.COD可小于50mg/l存在生物流失，处理效率一般在85%左右，出水BOD小于20mg/l。COD可小于150mg/l。要达到更好的处理效果，必须增加深度处理设施抗冲击负荷能力由于具有较高的污泥浓度和丰富的生物种群，且活性高，因此抗冲击能力高抗冲击负荷一般，很容易受到外界条件变化的影响占地面积/运行费用处理设施紧凑，占地面积小；运行费用低处理设施多，占地面积大，运行费用较高自控程度/运行管理自动化控制程度高，可最大限度地减少人为因素的影响处理构筑物多，实现高度的自动化控制很难，实际操作效果，受人员素质影响很大第一章.MBR工艺简介1.2MBR工艺分类分类依据种类膜组件与生物反应器组合方式分置式、一体式、（一体）复合式膜组件管式、板框式、中空纤维式等膜材料有机膜、无机膜压力驱动形式外压式、抽吸式生物反应器好氧、厌氧曝气生物反应器、萃取膜生物反应器、膜分离生物反应器第一章.MBR工艺简介膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水。膜组件置于生物反应器内部，进水进入膜-生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在负压作用下由膜过滤出水。分置式一体式复合式形式上也属于一体式膜-生物反应器，所不同的是在生物反应器内加装填料，从而形成复合式膜-生物反应器，改变了反应器的某些性状。1.2MBR工艺分类第一章.MBR工艺简介1、高效的固液分离，出水水质优质稳定。2、剩余污泥产量少。MBR的优势3、占地面积小，无需二沉池，工艺设备集中。4、可去除氨氮及难降解有机物。5、克服了传统活性污泥法易发生污泥膨胀的弊端。6、操作管理方便，易于实现自动控制。1.3MBR工艺优越性第一章.MBR工艺简介1.4MBR工艺的不足1、投资大：膜组件的造价高，导致工程的投资比常规处理方法增加约30％－50％。MBR的不足2、能耗高：泥水分离的膜驱动压力;高强度曝气；为减轻膜污染需增大流速。3、膜污染清洗。4、膜的寿命及更换，导致运行成本高。膜组件一般使用寿命在5年左右，到期需更换。第一章.MBR工艺简介1.现有城市污水处理厂的更新升级。2.无排水管网系统地区的污水处理，如居民点、旅游度假区、风景区等。3.有污水回用需求的地区或场所，如宾馆、洗车业、客机、流动厕所等。4.高浓度、有毒、难降解工业废水处理。如造纸、制糖、皮革等行业5.垃圾填埋厂渗滤液的处理及回用6.小规模污水厂（站）的应用。1.6MBR发展前瞻应用领域第一章.MBR工艺简介1、膜污染的机理及防治。2、MBR工艺流程形式及运行条件的优化.3、MBR工艺经济性研究。4、以节能、处理特殊水质对象开发新型的膜生物反应器。5、成熟、系统MBR的工艺设计方法。6、组合生物反应器1.6MBR发展前瞻研究重点MBR膜组件2.2MBR用膜介绍2.1常见MBR膜组件介绍2.3第二章.MBR工艺用膜、膜组件不足：运行过程易污染、强度低、使用寿命短优点：成本相对较低，造价便宜，膜的制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多样，应用广泛.材质：聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等高分子有机膜材料2.1MBR用膜介绍不足：造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难优点（陶瓷膜为例）：耐酸、抗压、抗温，其通量高、能耗相对较低材质：金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等无机膜第二章.MBR工艺用膜、膜组件第二章.MBR工艺用膜、膜组件2.1MBR用膜介绍陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等无机材料制备的多孔膜，其孔径为0.1－50μm。具有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂:机械强度大，可反向冲洗:抗微生物能力强:耐高温:孔径分布窄，分离效率高等特点。陶瓷膜与同类的有机高分子膜相比具有许多优点：它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对具有化学侵害性液体和高温清洁液有更强的抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵目，制造过程复杂。MBR工艺中用膜一般为微滤膜（MF）和超滤膜（UF），大都采用0.1～0.4μm膜孔径第二章.MBR工艺用膜、膜组件微滤常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等.超滤常用聚合物材料有：聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醚醚酮、聚亚酰胺、聚醚酰胺等.2.1MBR用膜介绍目前MBR膜组件中使用量较大的只有聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）和聚丙稀（PP）。其中聚偏二氟乙烯（PVDF）由于其优良的物理和化学性能（强度和耐腐蚀性）在国内和国外用量均最大。第二章.MBR工艺用膜、膜组件海绵状支撑层致密表皮层PVDF(聚偏氟乙烯)材质中空纤维膜，PVDF是一种氟化聚合物，具有300万～400万的分子量，有很强的物理强度和化学稳定性.膜表面放大照片膜横断面放大照片2.1MBR用膜介绍制造商组件构型材料孔径通量μmLm-2h-1国内天津膜天膜工程公司中空纤维浸没式PVDF0.210–15浙大凯华膜技术有限公司中空纤维浸没式PP0.1~0.25–10中科院上海应用物理研究所平板浸没式PVDF/PES100000Da10–20海南立升净水科技公司中空纤维浸没式PVC/PVDF0.015-10/10-15南京工业大学管式加压外置式无机0.240–80国外GEZenon中空纤维浸没式PVDF0.0415–30日本Kubota(久保田)平板浸没式CPE0.415–30日本MitsubishiRayon(三菱)中空纤维浸没式PE/PVDF0.410-15/15-30日本Toray(东丽)平板浸没式PVDF0.0815–30日本AsahiKusei(旭化成)中空纤维浸没式PVDF0.115–30SiemensMemcor(西门子)中空纤维浸没式PVDF0.0415–30荷兰Norit(X-Flow)(诺瑞特)管式气升外置式PVDF150000Da30–60国内外生产厂家膜制作材料中空纤维膜第二章.MBR工艺用膜、膜组件中空纤维具有高压下不变形的强度，勿需支撑材料。把大量(多达几十万根)中空纤维膜装入圆筒型耐压容器内。纤维束的开口端用环氧树脂铸成管板。外径一般为40～250μm，内径为25～42μm。在MBR中，常把组件直接放入反应器中，不需耐压容器，构成浸没式膜-生物反应器。一般为外压式膜组件。优点：装填密度高，一般可达16000－30000m2/m3；造价相对较低；寿命较长；可以采用物化性能稳定，透水率低的尼龙中空纤维膜；膜耐压性能好，不需要支撑材料。缺点：对堵塞敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响,压力降较大；再生清洗困难；原料的前处理成本高。2.2MBR膜组件及形式介绍第二章.MBR工艺用膜、膜组件以MitsubishiRayon(Japan)公司为代表，它具有膜面积大，易于安装，清洗方便等特点A.中空纤维帘状浸入式膜组件第二章.MBR工艺用膜、膜组件以GE的Zenon公司为代表，它具有膜面积大，占地面积小等特点。B.中空纤维柱状浸入式膜组件板框式膜组件第二章.MBR工艺用膜、膜组件板框式是MBR工艺最早应用的一种膜组件形式，外形类似于普通的板框式压滤机。优点：优点是：制造组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更换。缺点：密封较复杂，压力损失大，装填密度小。2.2MBR膜组件及形式介绍第二章.MBR工艺用膜、膜组件以Kubota公司为代表，具有膜通量大，易于组装，清洗方便等特点。平板型帘状浸入式膜组件第二章.MBR工艺用膜、膜组件由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型，即进水从管内流入，渗透液从管外流出。膜直径在6~24mm之间。管状膜被放在一个多孔的不锈钢、陶瓷或塑料管内，每个膜器中膜管数目一般为4－18根。管状膜目前主要有烧结聚乙烯微孔滤膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，价格较高，但耐污染且易清洗。尤其对高温介质适用。优点：料液可以控制湍流流动，不易堵塞，易清洗，压力损失小。缺点：装填密度小，一般低于300m2/m3。管式膜组件2.2MBR膜组件及形式介绍第二章.MBR工艺用膜、膜组件主要部件为多孔支撑材料，两侧是膜，三边密封，开放边与一根多孔的中心产品水收集管密封连接，在膜袋外部的原水侧垫一层网眼型间隔材料，把膜袋－隔网依次迭合，绕中心集水管紧密地卷起来，形成一个膜卷，装进圆柱形压力容器内，就制成了一个螺旋卷式膜组件。优点：膜的装填密度高；膜支撑结构简单；浓差极化小；容易调整膜面流态。缺点：中心管处易泄漏；膜与支撑材料的粘结处膜易破裂而泄漏；膜的安装和更换困难。螺旋卷式膜组件2.2MBR膜组件及形式介绍第二章.MBR工艺用膜、膜组件名称/项目中空纤维式毛细管式螺旋卷式平板式圆管式价格（元/m3）40~150150~800250~800800~2500400~1500充填密度高中中低低清洗难易中易易压力降高中中中低可否高压操作可否可较难较难膜形式限制有有无无无各种膜组件特性表2.2MBR膜组件及形式介绍第二章.MBR工艺用