1、MBR工藝講座MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件MBR工藝工藝簡介簡介第二章第二章第一章第一章大綱第四章第四章第三章第三章MBR系統設計系統設計MBR案例介紹案例介紹第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.11.21.31.41.5MBR含義及其工作原理含義及其工作原理MBR工藝分類工藝分類MBR工藝優越性工藝優越性MBR工藝的不足工藝的不足MBR發展歷史發展歷史MBR發展前瞻發展前瞻1.6第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理定義MBR為膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor）的簡稱,是一種將膜分離技術與生物技術

2、有機結合的新型水處理技術，它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留住，省掉二沉池。膜-生物反應器工藝通過膜的分離技術大大強化了生物反應器的功能，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理傳統活性污泥法流程MBR法流程第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理在傳統的污水生物處理技術中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉

3、降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.53.5g/L 左右，從而限制了生化反應速率。水力停留時間（ HRT ）與污泥齡（ SRT ）相互依賴，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統在運行過程中還產生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的 25% 40% 。傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象，出水中含有懸浮固體，出水水質惡化。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.1 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理MBR 工藝通過將分離工程中的

4、膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合，不僅省去了二沉池的建設，而且大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌 ( 特別是優勢菌群 ) 的出現，提高了生化反應速率。同時，通過降低 F/M 比減少剩余污泥產生量（甚至為零），從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問題。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.2 MBR工藝分類工藝分類分類依據分類依據膜組件與生物反應器組合方式膜組件膜材料壓力驅動形式生物反應器種類種類分置式、一體式、（一體）復合式管式、板框式、中空纖維式等有機膜、無機膜外壓式、抽吸式好氧、厭氧曝氣生物反應器、萃取膜生物反應器、膜分離生物反

5、應器第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.2 MBR工藝分類工藝分類分置式分置式一體式一體式復合式復合式膜組件和生物反應器分開設置。生物反應器中的混合液經循環泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統處理水。膜組件置于生物反應器內部，進水進入膜 - 生物反應器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在負壓作用下由膜過濾出水 。形式上也屬于一體式膜- 生物反應器，所不同的是在生物反應器內加裝填料，從而形成復合式膜 - 生物反應器，改變了反應器的某些性狀 。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.3 MBR工藝優越性工藝優越性1、高效的固液分離

6、，出水水質優質穩定。2、剩余污泥產量少。3、占地面積小，無需二沉池，工藝設備集中。4、可去除氨氮及難降解有機物。MBR的優勢的優勢5、克服了傳統活性污泥法易發生污泥膨脹的弊端。6、操作管理方便，易于實現自動控制。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.4 MBR工藝的不足工藝的不足1、投資大：膜組件的造價高，導致工程的投資比常規處理方法增加約3050。2、能耗高：泥水分離的膜驅動壓力;高強度曝氣；為減輕膜污染需增大流速。MBR的不足的不足3、膜污染清洗。4、膜的壽命及更換，導致運行成本高。膜組件一般使用壽命在5年左右，到期需更換。第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.5 MB

7、R發展歷史發展歷史第一階段1966年，美國的 Dorr oliver 公司首先將 MBR用于廢水處理研究(1966 年1968年，Smith等人在活性污泥法工藝中用超濾取代二次池。1980年)20世紀70年代，膜生物反應器工藝首次進入日本市場。第二階段(1980年1995年)1989年日本政府政府聯合許多大公司共同投資研發。90年代Kubota公司研制了平板式浸沒 MBR。在80年代末到90年代初，Zenon環境公司研制成功了兩個注冊產品。Zenon環境公司商業化的產品系統 ZenonGem 在1982年進入市場。20世紀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廢水的處理

8、。目前主要有四家大公司經營 MBR ，它們分別是加拿大 Zenon 公司， 13本Mitsubishi Rayon 公司，法國 SuezLDE/IDI公司和日本Kubota公司。歷史歷史第三階段(1995年至今)第一章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.6 MBR發展前瞻發展前瞻1.現有城市污水處理廠的更新升級 。2.無排水管網系統地區的污水處理，如居民點、旅游度假區、風景區等。3.有污水回用需求的地區或場所，如賓館、洗車業、客機、流動廁所等 。4.高濃度、有毒、難降解工業廢水處理。如造紙、制糖、皮革等行業應用應用領域領域5.垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用6.小規模污水廠（站）的應用。第一

9、章第一章.MBR.MBR工藝簡介工藝簡介1.6 MBR發展前瞻發展前瞻1、膜污染的機理及防治 。2、MBR工藝流程形式及運行條件的優化.3、MBR 工藝經濟性研究 。4、以節能、處理特殊水質對象開發新型的膜生物反應器 。5、成熟、系統 MBR 的工藝設計方法 。研究研究重點重點6、形形色色的生物反應器第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.12.2MBR用膜介紹用膜介紹MBR膜組件膜組件2.3常見常見MBR膜組件介紹膜組件介紹第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.1 MBR用膜介紹用膜介紹高分子有機膜材料高分子有機膜材料材質：聚烯烴類、聚乙烯類

10、、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等優點：成本相對較低，造價便宜，膜的制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應用廣泛 .不足：運行過程易污染、強度低、使用壽命短無機膜無機膜材質：金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無機高分子材料等優點（陶瓷膜為例）：耐酸 、抗壓、抗溫，其通量高、能耗相對較低不足：造價昂貴、不耐堿、彈性小、膜的加工制備有一定困難第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.1 MBR用膜介紹用膜介紹微濾常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纖維素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚目前目前MBR膜組件中使用量較大的只有聚偏膜組件中使用量較大的只有聚偏四氟乙烯、

11、聚氯乙烯、聚醚酰亞胺、二氟乙烯（二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（）、聚乙烯（PE）和聚丙稀）和聚丙稀.聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等MBR 工藝中用膜一般為PP）。其中聚偏二氟乙烯（）。其中聚偏二氟乙烯（PVDF）由于其）由于其微濾膜（MF ）和超濾膜（ UF ），大都采用優良的物理和化學性能（強度和耐腐蝕性）在優良的物理和化學性能（強度和耐腐蝕性）在0.1 0.4 m 膜孔徑超濾常用聚合物材料有：聚砜(PS)、國內和國外用量均最大。國內和國外用量均最大。聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈（ PAN ）、聚偏氟乙烯、纖維素酯、聚醚醚酮、聚亞酰胺、聚醚酰胺等 .第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜

12、組件工藝用膜、膜組件2.1 MBR用膜介紹用膜介紹海綿狀支撐層致密表皮層PVDF(聚偏氟聚偏氟乙烯乙烯)材質中材質中空纖維膜空纖維膜，PVDF是一種是一種氟化聚合物，氟化聚合物，具有具有300萬萬400萬的分子萬的分子量，有很強的量，有很強的物理強度和化物理強度和化學穩定性學穩定性.膜橫斷面放大照片膜橫斷面放大照片膜表面放大照片膜表面放大照片第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.1 MBR用膜介紹用膜介紹陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和Si02等無機材料制備的多孔膜，其孔徑為0.150m。具有化學穩定性好，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑:機械強度大，可反向沖洗:

13、抗微生物能力強 :耐高溫:孔徑分布窄，分離效率高等特點 。陶瓷膜與同類的有機高分子膜相比具有許多優點：它堅硬、承受力強、耐用、不易阻寨，對具有化學侵害性液體和高溫清潔液有更強的抵抗能力，其主要缺點就是價格昂貴目，制造過程復雜。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件優點：裝填密度高，裝填密度高，一般可達一般可達1600030000 m2/m3 ；造價；造價相對較低；壽命較長；相對較低；壽命較長；可以采用物化性能穩可以采用物化性能穩定，透水率低的尼龍定，透水率低的尼龍中空纖維膜；膜耐壓中空纖維膜；膜耐壓性能好性能好 ，不需要支撐，不需要支撐材料。材料

14、。缺點：對堵塞敏感，對堵塞敏感，污染和濃差極化對膜污染和濃差極化對膜的分離性能有很大影的分離性能有很大影響響,壓力降較大；再生壓力降較大；再生清洗困難；原料的前清洗困難；原料的前處理成本高。處理成本高。中空纖維具有高壓下不變形的強度，勿需支撐材料。中空纖維具有高壓下不變形的強度，勿需支撐材料。把大量把大量(多達幾十萬根多達幾十萬根)中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內。中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內。纖維束的開口端用環氧樹脂鑄成管板。纖維束的開口端用環氧樹脂鑄成管板。 外徑一般為外徑一般為 40 250 m ，內徑為，內徑為 25 42m 。在。在 MBR 中，常把組件直接中，常把組件直接放入反應器

15、中，不需耐壓容器，構成浸沒式膜放入反應器中，不需耐壓容器，構成浸沒式膜 - 生物反應生物反應器。一般為外壓式膜組件。器。一般為外壓式膜組件。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件優點：優點是：制造優點是：制造組裝簡單，操作方便，組裝簡單，操作方便，易于維護、清洗、更易于維護、清洗、更換。換。缺點：密封較復雜，密封較復雜，壓力損失大，裝填密壓力損失大，裝填密度小。度小。板框式是板框式是MBR 工藝最早應用的一種膜組件形式，外形類似于普通的板框式壓濾機。工藝最早應用的一種膜組件形式，外形類似于普通的板框式壓濾機。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、

16、膜組件工藝用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件優點：料液可以控制料液可以控制湍流流動，不易堵塞，湍流流動，不易堵塞，易清洗，壓力損失小。易清洗，壓力損失小。缺點：裝填密度小裝填密度小 ，一般低于一般低于300m2/m3 。由膜和膜的支撐體構成，有內壓型和外壓型兩種運行方式。實際中多采用內壓型，由膜和膜的支撐體構成，有內壓型和外壓型兩種運行方式。實際中多采用內壓型，即進水從管內流入，滲透液從管外流出。膜直徑在即進水從管內流入，滲透液從管外流出。膜直徑在624mm 之間。管狀膜被放在一之間。管狀膜被放在一個多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內，每個膜器中膜管數目一般為個多孔的不銹鋼、陶瓷或塑料管內，每個

17、膜器中膜管數目一般為418根。管狀膜目根。管狀膜目前主要有燒結聚乙烯微孔濾膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，價格較高，但耐污染且易前主要有燒結聚乙烯微孔濾膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，價格較高，但耐污染且易清洗。尤其對高溫介質適用。清洗。尤其對高溫介質適用。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件優點：膜的裝填密度膜的裝填密度高；膜支撐結構簡單；高；膜支撐結構簡單；濃差極化小；容易調濃差極化小；容易調整膜面流態。整膜面流態。缺點：中心管處易泄中心管處易泄漏；膜與支撐材料的漏；膜與支撐材料的粘結處膜易破裂而泄粘結處膜易破裂而泄漏；膜的安裝和更換漏；膜的安裝和更換

18、困難。困難。主要部件為多孔支撐材料，兩側是膜，三邊密封，開放邊與一根多孔的中心產品主要部件為多孔支撐材料，兩側是膜，三邊密封，開放邊與一根多孔的中心產品水收集管密封連接，在膜袋外部的原水側墊一層網眼型間隔材料，把膜袋隔網依水收集管密封連接，在膜袋外部的原水側墊一層網眼型間隔材料，把膜袋隔網依次迭合，繞中心集水管緊密地卷起來，形成一個膜卷，裝進圓柱形壓力容器內，就次迭合，繞中心集水管緊密地卷起來，形成一個膜卷，裝進圓柱形壓力容器內，就制成了一個螺旋卷式膜組件。制成了一個螺旋卷式膜組件。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件各種膜組件特性表各種膜組件

19、特性表名稱/項目價格（元 /m 3）充填密度清洗壓力降可否高壓操作膜形式限制中空纖維式40150高難高可有毛細管式150800中易中否有螺旋卷式250800中中中可無平板式8002500低易中較難無圓管式4001500低易低較難無第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件中空纖維膜組件和板式膜組件的比較中空纖維膜組件和板式膜組件的比較中空纖維膜組件中空纖維膜組件中空纖維膜膜絲柔性, 可反沖洗獨立的清洗填充密度 160m2 /m3 典型膜通量：15L/m2 h 纏繞式纖維物質，污泥堵塞,卡在纖維間，無法通過反沖去除。化學清洗。板式膜組件板式膜組件支撐板

20、式平板膜:膜片為剛性, 不可反沖洗獨立的清洗填充密度 80m2 /m3 典型膜通量：20L/m2 h 溝槽式,低填充密度，堆積在板間，始于板固定處，沒有反沖洗化學及機械清洗。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.3 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件A.中空纖維簾狀浸入式膜組件以MitsubishiRayon(Japan)公司為代表，它具有膜面積大，易于安裝，清洗方便等特點第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.3 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件B.中空纖維柱狀浸入式膜組件以GE的Zenon公司為代表，它具有膜面積大，占地面積小等特

21、點 。第二章第二章.MBR.MBR工藝用膜、膜組件工藝用膜、膜組件2.3 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件C.平板型簾狀浸入式膜組件以Kubota公司為代表，具有膜通量大，易于組裝，清洗方便等特點。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.13.23.3MBR設計需求信息設計需求信息MBR工藝組成工藝組成MBR工藝路線選擇工藝路線選擇膜池的設計膜池的設計3.73.83.9MBR曝氣系統曝氣系統MBR反洗系統反洗系統MBR化學清洗系統化學清洗系統3.43.10MBR自動控制系統自動控制系統3.11其他系統其他系統3.5膜元件的選擇與安裝膜元件的選擇與安裝3.6MBR產水系統產水系統第

22、三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.1 MBR設計需求信息設計需求信息MBR設計信息需求表設計信息需求表廢水水質現場條件處理量和水力負荷出水水質要求最少的水質條件包括：BOD、COD；TSS、VSS；N、P、Alk；T 。包括：咨詢報告、場地限制、特殊地貌；如果是改造項目，則還需要工廠平面圖、池子和渠道的尺寸，運行歷史數據等。該信息對工藝配置和處理工藝的選擇具有決定意義。或出水用途，該要求影響處理工藝流程的選擇。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.2 MBR工藝組成工藝組成以ZW-MBR 為例1、預處理細格柵，要求2mm，推薦1mm。圓孔和網格型2、生化工藝部分3、膜過濾

23、部分4、剩余污泥處理部分。預處理格柵GE要求，初沉池、沉砂池設計方決定設計職責生化工藝部分膜過濾部分由GE或設計方決定膜工藝（或產品）由GE決定污泥脫水GE決定是否加聚合物，消化處理機設剩余污泥處理部分計方決定，污泥處置方式設計方決定第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.2 MBR工藝組成工藝組成第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.3 MBR工藝路線選擇工藝路線選擇針對生活污水的MBR工藝流程第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.3 MBR工藝路線選擇工藝路線選擇針對工業廢水的MBR工藝流程第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.3 MBR工藝路線選擇工

24、藝路線選擇以氨氮去除為主的MBR工藝流程第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.4 膜池的設計膜池的設計設計原則：氮容積負荷定位0.2kg/（m3.d）以下。缺氧池流入缺氧池水的含氮量：Q2*C氨氮設計需要缺氧池容積為：Q1*C氨氮/0.2以上設計原則：BOD容積負荷在2.0 kg-BOD/(m3.d)以下膜池設計設計缺氧池對進水BOD的去除率為(20%50%)，則流入膜生物反應池的BOD濃度為CBOD(1-20%)；需要的膜生物反應池的容積為CBOD(1-20%)2以上。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.5 膜元件的選擇和安裝膜元件的選擇和安裝膜元件膜元件的選擇的選擇選

25、擇核實的膜通量確定所需要的膜面積根據單支元件的膜面積確定膜元件的數量MBR膜在運行過程中涉及反洗等操作，因此必須綜合考慮水的利用率以及元件的停歇時間第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.5 膜元件的選擇和安裝膜元件的選擇和安裝膜元件膜元件的安裝的安裝以歐美-FLEXELL膜元件為例，W1不小于100mm，W2不小于150mm，W3不小于150mm，W4不小于400mm。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.6 MBR產水系統產水系統產水系統可采用連續運行或間歇運行兩種不同的運行方式；對于微污染源水或MBR池MLSS濃度低的系統可連續產水；對于高MLSS的系統，可選用抽吸與停

26、抽相結合的運行方式。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.7 MBR曝氣系統曝氣系統需氧量需氧量曝氣系統主要為膜生物反應池的微生物生長代謝提供氧氣，主要有三個方面：1.微生物氧化分解有機物的需氧量2.微生物自身細胞物質的氧化分解的需氧量3.對污水中氨氮進行氧化所需氧量。10/30曝氣曝氣通過改進采取循環曝氣可以降低能耗。以前為10S開10S關現在10S開30S關，該曝氣方式要求膜組件為偶數列。兩列膜同時工作，可以降低75%能耗，在低流速和低污垢的情況下可降低50%能耗；該曝氣方式降低了微生物的剪切力，提高了絮體結構及去除性。單列膜；峰值情況；高結垢情況下不能采取10/30曝氣。第三章

27、第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.8 MBR反洗系統反洗系統結合有機物污染通過堿洗效果明顯、鹽結垢通過酸洗效果明顯的原理，將化學加強反洗程序引入到MBR膜的運行過程中。通過類似于低強度的化學清洗的操作，將MBR膜的污染消除在剛形成的階段，阻止膜污染得不到及時恢復形成協同惡化的效應。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.8 MBR反洗系統反洗系統加藥種類酸化學藥劑鹽酸、檸檬酸、草酸加藥濃度控制PH在2.53.5之間堿氧化劑氫氧化鈉次氯酸鈉0.02%0.05%0.05%0.1%第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.9 MBR加藥系統加藥系統化學清洗的頻率和操作的條件與進

28、水的水質有關。通常情況下運行13個月或在相同的運行條件下透過膜的壓差比初期上升的0.5bar以上時就應該進行化學清洗。污染物化學藥劑濃度清洗時間有機物有機物無機物10%次氯酸鈉氫氧化鈉鹽酸10005000mg/LPH120.1mol/L12h1h12h第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.10 MBR自動控制系統自動控制系統狀態步驟泵閥狀況表序號123運行456停機7步序抽吸泵反洗水泵加藥泵產水泵反洗泵進氣閥時間運行汽水反洗停抽加藥浸泡沖洗停機1530min3060min28min3060min510min6090s1、當不進行分散化學清洗時，程序運行按1-2-7或1-2-3-7。2、進行程序轉換時所需考慮的緩沖時間應在實際編程時進行考慮。第三章第三章.MBR.MBR系統設計系統設計3.11 其他系統其他系統從膜生物反應池到缺氧池的硝化液循環量根據要求氨氮的去除率來決定。污泥回流從膜生物反應池到缺氧池的循環比如果為R，硝化液循環量則為RQ，從缺系統氧池到膜生物反應池的混合液量則為(R+1)Q.氮磷營養微生物生產繁殖代謝所需要的營養比為BOD:T-N:T-P100:5:1。藥劑投加添加氮磷營養藥劑以補充