1、MBR膜技術發展與運用姓名：江舸班級：14環工（2）班學號：1402032040在污水處理，水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器，是一種由活性污泥法與膜分離技術相結合的新型水處理技術。膜的種類繁多，按分離機理進行分類，有反應膜、離子交換膜、滲透膜等；按膜的性質分類，有天然膜（生物膜）和合成膜（有機膜和無機膜）；按膜的結構型式分類，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。MBR工藝的組成：固液分離型膜-生物反應器是在水處理領域中研究得最為廣泛深入的一類膜-生物反應器，是一種用膜分離過程取代傳統活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術。在傳統的廢水生物處理技術中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，

2、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。針對上述問題，MBR將膜分離技術與傳統生物處理技術有機結合，M

3、BR實現污泥停留時間和水力停留時間的分離，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。MBR工藝類型：根據膜組件和生物反應器的組合方式，可將膜-生物反應器分為分置式、一體式以及復合式三種基本類型。分置式膜-生物反應器把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；固形物、大分子物質等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應器內。分置式膜-生物

4、反應器的特點是運行穩定可靠，易于膜的清洗、更換及增設；而且膜通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環泵提供較高的膜面錯流流速，水流循環量大、動力費用高，并且泵的高速旋轉產生的剪切力會使某些微生物菌體產生失活現象。一體式膜-生物反應器是把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，再在外壓作用下由膜過濾出水。這種形式的膜-生物反應器由于省去了混合液循環系統，并且靠抽吸出水，能耗相對較低；占地較分置式更為緊湊。但是一般膜通量相對較低，容易發生膜污染，膜污染后不容易清洗和更換。復合式膜-生物反應器在形式上也屬

5、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。MBR工藝的特點：與許多傳統的生物水處理工藝相比，MBR具有以下主要特點：一、出水水質優質穩定由于膜的高效分離作用，分離效果遠好于傳統沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，出水水質優于建設部頒發的生活雜用水水質標準(CJ25.1-89),可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。同時，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應器內，使得系統內能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質，同時反應器對進水負荷(水質及水

6、量)的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷，能夠穩定獲得優質的出水水質。二、剩余污泥產量少該工藝可以在高容積負荷、低污泥負荷下運行，剩余污泥產量低，降低了污泥處理費用。三、占地面積小，不受設置場合限制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，占地面積大大節省；該工藝流程簡單、結構緊湊、占地面積省，不受設置場所限制，適合于任何場合，可做成地面式、半地下式和地下式四、可去除氨氮及難降解有機物由于微生物被完全截流在生物反應器內，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長，系統硝化效率得以提高。同時，可增長一些難降解的有機物在系統中的水力停留時間，有利于難降解有機物降解效率的提高。五

7、、操作管理方便，易于實現自動控制該工藝實現了水力停留時間（HRT）與污泥停留時間（SRT）的完全分離，運行控制更加靈活穩定，是污水處理中容易實現裝備化的新技術，可實現微機自動控制，從而使操作管理更為方便。六、易于從傳統工藝進行改造該工藝可以作為傳統污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級污水處理廠出水深度處理（從而實現城市污水的大量回用）等領域有著廣闊的應用前景。七、膜-生物反應器也存在一些不足。主要表現在以下幾個方面：膜造價高，使膜-生物反應器的基建投資高于傳統污水處理工藝；膜污染容易出現，給操作管理帶來不便；能耗高：首先MBR泥水分離過程必須保持一定的膜驅動壓力，其次是MBR池中MLSS濃度

8、非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成MBR的能耗要比傳統的生物處理工藝高。MBR工藝用膜：膜可以由很多種材料制備，可以是液相、固相甚至是氣相的。目前使用的分離膜絕大多數是固相膜。根據孔徑不同可分為：微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜；根據材料不同，可分為無機膜和有機膜，無機膜主要是微濾級別膜。膜可以是均質或非均質的，可以是荷電的或電中性的。廣泛用于廢水處理的膜主要是由有機高分子材料制備的固相非對稱膜。為了便于工業化生產和安裝，提高膜的工作效率，在單位體積內實現最大的膜面積，通常將膜以某種形式組裝在一個基本單元設備內，在一定

9、的驅動力下，完成混合液中各組分的分離，這類裝置稱為膜組件。MBR膜組件設計的一般要求：對膜提供足夠的機械支撐，流道通暢，沒有流動死角和靜水區；能耗較低，盡量減少濃差極化，提高分離效率，減輕膜污染；盡可能高的裝填密度，安裝，清洗、更換方便；具有足夠的機械強度、化學和熱穩定性。MBR的應用領域：一、城市污水處理及建筑中水回用1967年第一個采用MBR工藝的廢水處理廠由美國的Dorr-Oliver公司建成，這個處理廠處理14m3/d廢水。1977年，一套污水回用系統在日本的一幢高層建筑中得到實際應用。1980年，日本建成了兩座處理能力分別為10m3/d和50m3/d的MBR處理廠。90年代初期，日本

10、就有39座這樣的廠在運行，最大處理能力可達500m3/d,并且有100多處的高樓采用MBR將污水處理后回用于中水道。1997年，英國Wessex公司在英國Porlock建立了當時世界上最大的MBR系統，日處理量達2000m3,1999年又在Dorset的Swanage建成了313000m/d的MBR工廠。1998年5月，清華大學進行的一體式膜-生物反應器中試系統通過了國家鑒定。2000年初，清華大學在北京市海淀鄉醫院建起了一套實用的MBR系統，用以處理醫院廢水，該工程于2000年6月建成并投入使用，目前運轉正常。2000年9月，天津大學楊造燕教授及其領導的科研小組在天津新技術產業園區普辰大廈建

11、成了一個MBR示范工程，該系統日處理污水25噸，處理后的污水全部用于衛生間的沖洗及綠地澆灑，占地面積為10平方米，處理每噸污水的能耗為0.7kW-h。二、工業廢水處理90年代以來，MBR的處理對象不斷拓寬，除中水回用、糞便污水處理以外，MBR在工業廢水處理中的應用也得到了廣泛關注，如處理食品工業廢水、水產加工廢水、養殖廢水、化妝品生產廢水、染料廢水、石油化工廢水，均獲得了良好的處理效果。90年代初，美國在Ohio建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業廢水的MBR系統，處理規模為151m3/d,該系統的有機負荷達6.3kgCOD/m3d,COD去除率為94%,絕大部分的油與油脂被降解。在荷蘭，一脂

12、肪提取加工廠采用傳統的氧化溝污水處理技術處理其生產廢水，由于生產規模的擴大，結果導致污泥膨脹，污泥難以分離，最后采用Zenon的膜組件代替沉淀池，運行效果良好。三、微污染飲用水凈化隨著氮肥與殺蟲劑在農業中的廣泛應用，飲用水也不同程度受到污染。LyonnaisedesEaux公司在90年代中期開發出同時具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的MBR工藝，1995年該公司在法國的Douchy建成了日產飲用水400m3的工廠。出水中氮濃度低于0.1mgNO2/L,殺蟲劑濃度低于0.02g/L四、糞便污水處理糞便污水中有機物含量很高，傳統的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，固液分離不穩定，影響了三級處

13、理效果。MBR的出現很好地解決了這一問題，并且使糞便污水不經稀釋而直接處理成為可能。日本已開發出被稱之為NS系統的屎尿處理技術，最核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應器組合的系統。NS系統于1985年在日本琦玉縣越谷市建成，生產規模為10kL/d,1989年又先后在長崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設施。NS系統中的平板膜每組約0.4m2共幾十組并列安裝，做成能自動打開的框架裝置，并能自動沖洗。膜材料為截流分子量20000的聚碉超濾膜。反應器內污泥濃度保持在1500018000mg/L范圍內。到1994年，日本已有1200多套MBR系統用于處理4000多萬人的糞便污水。五、土地填埋場/

14、堆肥滲濾液處理土地填埋場/堆肥滲濾液含有高濃度的污染物，其水質和水量隨氣候條件與操作運行條件的變化而變化。MBR技術在1994年前就被多家污水處理廠用于該種污水的處理。通過MBR與RO技術的結合，不僅能去除SS、有機物和氮，而且能有效去除鹽類與重金屬。最近美國Envirogen公司開發出一種MBR用于土地填埋場滲濾液的處理，并在新澤西建成一個日處理能力為40萬加侖（約31500m/d）的裝置，在2000年底投入運行。該種MBR使用一種自然存在的混合菌來分解滲濾液中的燒和氯代化合物，具處理污染物的濃度為常規廢水處理裝置的50100倍。能達到這一處理效果的原因是，MBR能夠保留高效細菌并使細菌濃度

15、達到50000mg/L。在現場中試中，進液COD為幾百至40000,污染物的去除率達90%以上MBR發展前瞻：現有城市污水處理廠的更新升級，特別是出水水質難以達標或處理流量劇增而占地面積無法擴大的水廠。無排水管網系統的小區，如居民點、旅游度假區、風景區等。有污水回用需求的地區或場所，如賓館、洗車業、客機、流動廁所等充分發揮MBR占地面積小、設備緊湊、自動控制、靈活方便的特點。高濃度、有毒、難降解工業廢水處理。如造紙、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行業，是一種普遍的點源污染。MBR可以對這些常規處理工藝無法達標的廢水進行有效的處理，并實現回用。垃圾填埋廠滲濾液的處理及回用。小規模污水廠（站）的應用。膜技術的特點十分適合處理小規模污水。二、MBR未來的研究重點如下膜污染的機理及防治。MBR工藝流程形式及運行條件的優化。MBR污泥產率與運行條件的關系，以合理減少污泥產量，降低污泥處理費用。MBR生物反應器內微生物的代謝特性及其對出水水質、污泥活性等的影響，從而確定適宜的微生物生長及代謝條件。MBR工藝經濟性研究。在目前國內經濟發展水平、膜產品供應狀況和規范設計要求的條件下，MBR用于污水處理的最大經濟流量的確定。以節能、處理特殊水質對象、兼具脫氮除磷、操作維護簡便、可以