MBR工艺、市场情况调研及方案设计

MBR工艺、市场情况调研及方案设计设计部：徐涛二〇一七年9月MBR工艺、市场情况调研及方案设计I上善若水，志远卓越目录1膜生物反应器（MBR）.......................................................................................................11.1MBR概述....................................................................................................................11.2MBR技术优缺点........................................................................................................21.3MBR膜污染概述........................................................................................................31.3.1膜污染机制..............................................................................................31.3.2膜污染的影响因素..................................................................................41.4MBR膜污染控制策略................................................................................................61.4.1进水预处理..............................................................................................61.4.2优化操作条件..........................................................................................61.4.3改变污泥混合液性质..............................................................................71.4.4膜的改性..................................................................................................81.4.5膜清洗......................................................................................................82MBR工艺应用.......................................................................................................................93中国市政污水处理领域MBR膜产品及膜厂家调研.......................................................114方案设计..............................................................................................................................164.1方案1—500m3/d......................................................................................................164.1.1污水处理量............................................................................................164.1.2设计进、出水水质................................................................................164.1.3处理工艺选择........................................................................................174.1.4工艺设计................................................................................................184.1.5主要构筑物一览表................................................................................204.2方案2—5000m3/d....................................................................................................214.3方案3—50000m3/d..................................................................................................21MBR工艺、市场情况调研及方案设计1上善若水，志远卓越1膜生物反应器（MBR）1.1MBR概述膜生物反应器(Membranebioreactor,MBR)主要用于生活污水、工业废水等污水处理，净化后的出水通常都会被再次利用，多用于景观补水及中水回用，近年来在城市污水处理厂新建及改扩建中被大量使用。MBR主要由生物反应器、膜组件和循环水泵三部分组成。市场上目前主要存在两种MBR工艺构型，这两种构型分别为浸没式-生物反应器（IMBR）和分置式膜-生物反应器（SMBR），两种构型的组合形式见图1.1和图1.2所示。因IMBR通常能耗会低于SMBR，故城市污水处理厂采用的多为IMBR工艺。MBR与传统污水处理技术相比具有出水水质好、占地面积少、剩余污泥少、操作管理方便等优点，但是，其缺陷也在很大程度上制约了此项处理技术的发展。其缺陷主要集中在投资成本高、膜污染及膜污染控制、运行能耗高、膜的使用寿命等问题。图1.1浸没式膜-生物反应器（IMBR）图1.2分置式膜-生物反应器（SMBR）MBR工艺、市场情况调研及方案设计2上善若水，志远卓越1.2MBR技术优缺点MBR工艺主要特点在于将具有高污泥浓度的生物池与具有高效截留作用的膜组件相结合，不仅大大提高了生物降解能力，同时在膜的超滤作用下，将粒径大于膜孔径的污染物及微生物全部截留在膜池，获取良好的出水水质和很高的处理效率。MBR工艺不仅出水水质优于传统工艺，在设计占地、自动化运行及操作费用等方面也具有明显优势。其主要工艺优点如下：（1）出水水质好。MBR工艺的出水清澈透明，水质良好，膜池中不存在污泥膨胀问题，产水不含SS、大肠菌、丝状菌。分析其主要原因为：一是膜池的活性污泥浓度高。是普通生化池污泥浓度的2～4倍，其生化降解能力自然增强，大大提高污染物去除效率；二是膜池具有较长的水力停留时间（HRT）及较长的污泥龄（SRT）优势。在长HRT和高SRT共同作用下，增加了原水的降解时间和降解深度，使难降解的物质也能得到充分反应而去除；三是膜的高效截留作用。在微滤或超滤膜的截留作用下，大粒径的污染物及微生物均被截留在膜池，即得到了优良的出水水质，又保障了膜池的污泥浓度，形成良性循环，其膜孔越小，出水水质越高。（2）抗冲击能力强。因膜池具有较长的水力停留时间（HRT）及较长的污泥龄（SRT）优势，一些生长缓慢的污泥菌种数量充足，在膜的拦截作用下不易流失，故该工艺具有一定的抗冲击能力，但实际生产运行中，首先要确保膜丝不受污染。（3）脱氮效果良好。在膜的拦截作用下，膜池内污泥浓度较高，活性污泥生物细菌种类多于普通生化池，同时池内曝气产生的溶解氧浓度较高，因此轮虫、线虫等后生菌种的增殖对污染物去除能力大大增强，生长缓慢的固氮菌、硝化菌和反硝化菌是细菌的二次捕食者，生长繁殖条件优越，微观且普遍存在的的硝化和反硝化反应过程进行的很彻底，对水中氮元素的去除效果好，因此出水总氮较低。（4）运行控制自动化程度高。MBR膜反应器为一体化布置，对膜组件进行模块化分组排列，易于实现自动化控制，可实现每组膜单开单停，控制其产水量和运行时间，保持其连续运行，减少了对人工操作的依赖。（5）剩余污泥减量化。MBR工艺可维持较低的F/M（有机物量/活性污泥量），能提高体积负荷，减小污泥负荷。由于SRT（水力停留时间）较长，污染物与活性菌在反应器内有足够的生化反应时间，因此，反应器也起到了“污泥硝化池”的作用，故而显著减少污泥产生量，则剩余污泥产量较低。MBR工艺、市场情况调研及方案设计3上善若水，志远卓越（6）占地面积小。MBR工艺流程较短，设备集中，具有高效截留能力的膜组件替代了二沉池的设置，打破了工艺段之间靠重力流进行平面布置的设计模式，改为竖向设计，逐步趋向立体化、装置化布置，较老工艺大幅降低土地使用面积。MBR工艺的突出优点立即使该工艺技术在石油炼制废水处理领域中得到了环保工作者的青睐。在分析优点的同时也应注重其存在的不足。MBR工艺主要缺点有以下几点：一是膜组件造价高。膜在运行过程中，随着膜的微孔被不可再生式的污堵，当不能满足生产需要时必须进行更换膜组件，其设备更新费用较高；二是运行条件较为苛刻。正因为高昂的设备制造费用，因此在运行过程中，如何减缓膜通量的下降速率成为关键的考虑因素。通过严控污水处理上一工艺段的出水品质，严把MBR膜池进水油含量，是操作中需特别关注的，污油中有机物含量复杂，污油的附着力很强，因此被油品污染后的膜会造成通量急剧下降，对污水处理系统的影响极大。即使在不受污油冲击的情况下，膜组件仍需进行定期的化学清洗，所消耗的药剂费用也是一笔不小的开支。随着膜加工技术的不断进展，制备膜丝使用的化工聚酯材质也在不断升级，膜丝的制造成本越来越经济，膜工业的发展进入成熟的时期。1.3MBR膜污染概述1.3.1膜污染机制由于MBR膜上污染物的复杂性，膜污染的分类方式有多种，根据污染的程度，可将膜污染分为可逆污染和不可逆污染。可逆污染主要由滤层的增厚导致，通过物理清洗（曝气擦洗）可恢复通量；不可逆污染主要由洛解性微生物和胶体物质黏附在膜上导致，即溶解性有机物的进入或微生物在膜孔内的生长蒙殖等造成膜孔的堵塞，不可逆污染只能通过化学清洗去除，包括原位的反冲洗和取出进行药剂浸泡清洗。根据污染的形成机制，可分为孔堵塞污染和滤层形成污染。通常认为膜孔堵塞造成的污染是不可逆的，当污染物尺寸小于膜孔时，会进入膜孔，导致污染的产生。滤层的形成产生的是可逆污染，发生于污染物尺寸大于膜孔时在膜上吸附沉积的情况。但此种污染中，也包含着极少部分的不可逆污染，在物理清洗时难去除，可认为是一些粘性物质在膜表面的吸附。根据膜污染在膜中发生的位置，可Ｗ将污染分为浓差极化、内部污染和外部污染，浓差极化是可溶性或固体物质在膜表面的薄液层积累，外部污染指颗粒、胶体或大分子MBR工艺、市场情况调研及方案设计4上善若水，志远卓越物质