1、第五章 MBR技術目錄第一節第一節MBR技術技術簡介簡介第二節第二節MBR用膜、膜組件用膜、膜組件第三節第三節MBR系統設計系統設計第四節第四節MBR案例介紹案例介紹第一節第一節.MBR.MBR技術簡介技術簡介MBR技術分類技術分類 1.2 MBR含義及其工作原理含義及其工作原理1.1MBR技術優越性技術優越性1.3MBR技術的不足技術的不足1.4MBR發展歷史發展歷史1.5MBR發展前瞻發展前瞻1.6第一節第一節.MBR技術簡介技術簡介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）簡稱，是一種將膜分離技術與生物技術結合的新

2、型水處理技術，它是用膜分離裝置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。MBR技術通過膜的分離大大強化了泥水分離能力，使活性污泥濃度提高，其水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，廢水生物處理的性能大大改善。 第一節第一節.MBR.MBR技術簡介技術簡介1.1 MBR含義含義第一節第一節.MBR技術簡介技術簡介1.1 MBR含義含義傳統污水生物處理中，泥水分離在二沉池中靠重力作用完成，存在主要問題：1）分離效率依賴于活性污泥沉降性能。易出現污泥膨脹現象，出水水質惡化。 2）曝氣池中污泥濃度較低，一般在 24g/L ，限制了生化反應污染物去除率。3）抗沖擊負荷

3、能力不強。4）處理難降解有機物時間長，制漿廢水20h，制藥廢水30-50h，占地面積大。5）產生大量剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用 25%-40% 。6）水力停留時間（ HRT ）與污泥齡（ SRT ）相互依賴。第一節第一節.MBR.MBR技術簡介技術簡介1.1 MBR含義含義 MBR 技術將膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合，其優點如下：1）省去了二沉池，減少了占地面積。2）大大提高了固液分離效率，SS可去除99%。3）曝氣池中活性污泥濃度的大大增加（15%-20%）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。4）降低 F/M 比減少剩余污泥產生量（甚

4、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。 第一節第一節.MBR.MBR技術簡介技術簡介1.2 MBR技術分類技術分類分類依據分類依據種類種類膜組件與生物反應器組合方式分置式、一體式、復合式膜組件管式、板框式、中空纖維式等膜材料有機膜、無機膜壓力驅動形式外壓式、抽吸式生物反應器好氧、厭氧曝氣生物反應器、萃取膜生物反應器、膜分離生物反應器膜分離生物反應器 第一節第一節.MBR.MBR技術簡介技術簡介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送至膜組件的過濾端，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，廢水進入膜 - 生物反應器

5、，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 。分置式分置式一體式一體式復合式復合式也可以認為屬于一體式膜 - 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 。1.2 MBR技術分類技術分類第一節第一節.MBR.MBR技術簡介技術簡介1、高效的固液分離，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。 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。1.3 MBR技術優點技術優點MBR的優點的優點第一章第一章.M

6、BR.MBR技術簡介技術簡介1.4 MBR技術缺點技術缺點1、投資較大：膜組件的造價較高，投資比常規處理方法增加約20-50。 MBR的不足的不足 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。3、膜污染需定期清洗。 4、膜的壽命及更換，導致運行成本較高。膜組件一般使用壽命在3-5年，到期需更換。第一章第一章.MBR.MBR技術簡介技術簡介1.5 MBR發展歷史發展歷史歷史歷史第一階段(1966 年1980年)1966年，美國的Dorr oliver公司首先將MBR用于廢水處理研究1968年，Smith等人在活性污泥法工藝中用超濾取代二次池。20世紀80年代，膜生物反應

7、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。第三階段(1995年至今)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。目前國際上主要有四家大公司經營 MBR，它們分別是加拿大 Zenon 公司，日本Mitsubishi Rayon公司，日本Kubota公司和法國 SuezLDE/IDI公司。近年國內有多家公司供應。

8、第一章第一章.MBR.MBR技術簡介技術簡介1.6 MBR發展前瞻發展前瞻應用應用領域領域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 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。第一章第一章.MBR.MBR技術簡介技術簡介1.6 MBR發展前瞻發展前瞻研究研究重點重點1、膜污染的機理及防治 。2、MBR工藝流程及運行條件的優化.3、MBR 工藝經濟性研究 （膜材料、組件、防污染）。4、以

9、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 。 6、形形色色的生物反應器 MBR膜組件膜組件 2.2 MBR用膜用膜2.1常見常見MBR膜組件膜組件 2.3第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件不足：運行過程易污染、強度低、使用壽命短 優點：價格相對較低，膜制造工藝較為成熟，膜孔徑和形式也較為多樣，應用廣泛.材質：聚偏氟乙烯、聚乙烯類、聚丙烯類、聚砜類、芳香族聚酰胺等 高分子有機膜高分子有機膜2.1 MBR用膜用膜不足：價格較高、彈性小、膜加工制備有一定困難優點（陶瓷膜為例）：耐酸 、抗壓、抗溫，通量高、能耗相對較低 材質：金屬、金屬

10、氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石等 無機膜無機膜第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件MBR 工藝中用膜一般為微濾膜（ MF ）和超濾膜（ UF ），大多采用 0.1 0.4 m 膜孔徑 第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件微濾常用的聚合物材料有：聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯（PE）、聚醚醚酮、聚酰胺等 .超濾常用聚合物材料有：聚偏氟乙烯、聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈（ PAN ）、纖維素酯、聚亞酰胺等 .2.1 MBR用膜用膜目前MBR膜組件中使用量較大的主要是聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（PE）和聚丙稀（PP

11、）。其中聚偏二氟乙烯（PVDF）由于其優良的物理和化學性能（強度和耐腐蝕性）在國內外用量均最大。第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件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分子量分子量300萬萬400萬，萬，有很強的物理有很強的物理強度和化學穩強度和化學穩定性定性.膜表面放大照片膜表面放大照片膜橫斷面放大照片膜橫斷面放大照片2.1 MBR用膜用膜第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件2.1 MBR用膜用膜陶瓷膜陶瓷膜主要是A12O3、SiO2、TiO2 、ZrO2等無機材料制備，其孔徑為0.150m。具有化學穩

12、定性好，能耐酸堿、耐有機溶劑，機械強度大，可反向沖洗，抗微生物能力強，耐高溫，孔徑分布窄，分離效率高，強度大，耐用，不易阻寨。其主要缺點是制造過程復雜，價格較貴。2.2 MBR膜組件膜組件第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件板框式是板框式是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。 優點：制造組裝制造組裝簡單，操作方便，簡單，操作方便，易于維護、清洗、易于維護、清洗、更換。更換。缺點：密封較復密封較復雜，壓力損失大，雜，壓力損失大，裝填密度小。裝填密度小。第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組

13、件用膜、膜組件膜直徑在膜直徑在 624mm之間。管狀膜被放在一個多孔不銹鋼、陶瓷或塑料管內，之間。管狀膜被放在一個多孔不銹鋼、陶瓷或塑料管內，每個膜組件中膜管數目一般每個膜組件中膜管數目一般418根。進水從管一端的管內流入，濃縮液從根。進水從管一端的管內流入，濃縮液從另一端流出，濾過液從管外流出。管狀膜目前主要有聚乙烯微孔濾膜、陶瓷另一端流出，濾過液從管外流出。管狀膜目前主要有聚乙烯微孔濾膜、陶瓷膜等。耐污染，易清洗，適用于高溫廢水，價格較高。膜等。耐污染，易清洗，適用于高溫廢水，價格較高。優點：料液可以料液可以控制湍流流動，控制湍流流動，不易堵塞，易清不易堵塞，易清洗，壓力損失小。洗，壓力損

14、失小。 缺點：裝填密度裝填密度較小較小 ，一般低，一般低于于300m2/m3 。2.2 MBR膜組件膜組件2.2 MBR膜組件膜組件第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件中空纖維膜組件強度好，高壓下不變形，勿需支撐材中空纖維膜組件強度好，高壓下不變形，勿需支撐材料。把大量料。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中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內。纖維束開口端用環氧樹脂鑄成管板。外徑壓容器內。纖維束開口端用環氧樹脂鑄成管板。外徑40-250m，內徑，內徑25-42m。在。在 MBR中，常把組件直中，常把組件直接放入反應器中，不需耐壓容器，構成浸沒式膜接放入反應器中，

15、不需耐壓容器，構成浸沒式膜-生生物反應器。一般為外壓式膜組件。物反應器。一般為外壓式膜組件。 優點優點：裝填密度高，裝填密度高，可達可達1600030000 m2/m3，造價相對較，造價相對較低，壽命較長，可低，壽命較長，可以采用物化性能穩以采用物化性能穩定，膜耐壓性能好定，膜耐壓性能好 ，不需要支撐材料。不需要支撐材料。 缺點缺點：對堵塞敏感，對堵塞敏感，污染和濃差極化對污染和濃差極化對膜的分離性能有很膜的分離性能有很大影響，壓力降較大影響，壓力降較大，再生清洗較困大，再生清洗較困難，廢水前處理要難，廢水前處理要求較高。求較高。 第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件主要部件為

16、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，就制成了一個螺旋卷式膜組件。形壓力容器內，就制成了一個螺旋卷式膜組件。優點：膜裝填密度膜裝填密度較高；膜支撐結構較高；膜支撐結構簡單；容易調整膜簡單；容易調整膜面流態。面流態。缺點：中心管處易中心管處易泄

17、漏；膜與支撐材泄漏；膜與支撐材料的粘結處膜易破料的粘結處膜易破裂而泄漏；膜的安裂而泄漏；膜的安裝和更換較困難。裝和更換較困難。 2.2 MBR膜組件膜組件第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件2.2 MBR膜組件膜組件中空纖維膜組件中空纖維膜組件平板膜組件平板膜組件中空纖維膜膜絲柔性, 可反沖洗支撐板式平板膜，膜片為剛性, 不可反沖洗獨立的清洗獨立的清洗填充密度 1600m/m 填充密度 80m/m 典型膜通量：15L/mh 典型膜通量：20L/mh 纏繞式纖維物質，污泥堵塞，卡在纖維間，無法通過反沖去除。溝槽式,低填充密度，堆積在板間，始于板固定處，沒有反沖洗化學清洗。化學及機

18、械清洗。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第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件2.3 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件1、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 第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、膜組件以GE的Zenon公司為代表，具有膜面積大，占地面積小等特點2.3 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件2、中空纖維柱狀浸入式膜組件第二節第二節.MBR.MBR用膜、膜組件用膜、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

19、點。 2.3 三種常見的三種常見的MBR膜組件膜組件3、平板型簾狀浸入式膜組件第三節第三節.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廢水水質水質條件包括：BOD、COD；TSS、VSS；N、P、T 。現場條件包括：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。處理量和水力負荷該信息對工藝配置和處理工藝的選擇具有決定意義。出水水質要求 或出水用途，該要求影響處理工藝流程的選擇。MBR設計信息需求表設計信息需求表第三節第三節.MBR.MBR系統設計系統設計3.2 MBR工藝組成工藝組成1、預處理、預處理細格柵，要求細

20、格柵，要求2mm，推薦，推薦1mm。圓孔和網格型。圓孔和網格型2 2、生化工藝部分生化工藝部分 3 3、膜過濾部分膜過濾部分4 4、剩余、剩余污泥處理部分污泥處理部分。第三節第三節.MBR.MBR系統設計系統設計3.3 MBR工藝流程設計工藝流程設計生活污水生活污水MBR工藝流程工藝流程第三節第三節.MBR.MBR系統設計系統設計3.3 MBR工藝工藝流程設計流程設計工業廢水工業廢水MBR工藝流程工藝流程第三節第三節.MBR.MBR系統設計系統設計3.3 MBR工藝工藝流程設計流程設計以氨氮去除為主的以氨氮去除為主的MBR工藝流程工藝流程第三節第三節.MBR系統設計系統設計3.4 MBR工藝參

21、數設計工藝參數設計第三節第三節.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選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膜元件膜元件的選擇的選擇第三節第三節.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。第三節第三節.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

22、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，可選用抽吸與停抽相結合的運行方式。第三節第三節.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氧化分解的需氧量3）對污水中氨氮進行氧化所需氧量。第三節第三節.MBR.MBR系統設計系統設計3.8 MBR反洗系統反洗系統通常膜的微生物污染用次氯酸鹽洗滌效果較好，有機物污染通過堿洗效果明顯，鹽結垢通過酸洗效果明顯。將化學加強反洗

23、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。第三節第三節.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化學藥劑加藥濃度酸鹽酸、檸檬酸、草酸控制PH在2.53.5之間堿氫氧化鈉0.02%0.05%氧化劑次氯酸鈉0.05%0.1%化學清洗的頻率和操作的條件與進水的水質有關。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。每次清洗時間1-2h。第三節第三節.MBR系統設計系統設計 3.9 經濟分析經濟分析處理生活污水投資比較處理生活污水投資比較處理生活污水運行成本比較處理生活污水運行成本比較第四節第四節.MBR應用實例應用實例MBR處理生活污水和工業廢水在國內已進入了大規模應用階段。處理生活污水和工業廢水在國內已進入了大規模應用階段。在南方地區，在南方地區，MBR目前主要應用于高濃度有機廢水處理。目前主要應用于高濃度有機廢水處理。在天津、大連嚴重缺水北方地區，在天津、大連嚴重缺水北方地區，MBR主要做為中水回用技術。主要做為中水回用技術。工程名稱日處理量（噸/天） 項目所處階段內蒙古金橋電廠MBR項目3000