1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MBR工藝的特點-膜生物反應器MBRMBR產品用途:污水處理:中國是一個缺水國家,污水處理及回用是開發利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水通過膜生物反應器等設備的處理之后,將其用于綠化、沖洗、補充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用于飲用等高水質要求的用途。城市污水就近可得,免去了長距離輸水:其在被處理之后污染物被大幅度去除,這樣不僅節約了水資源,也減少了環境污染。污水回用已經在世界上許多缺水的地區廣泛采用,被認為具有顯著的社會、環境和經濟效益。迸出水水質比較:設計進水水質:BOD530Omg/lC

2、ODcr50Omg/lSS30Omg/lT-N4-5mg/l出水水質:BOD55mg/lNH4+-N1.Omg/lCODcr2Omg/l濁度1NTUSS=Omg/l細菌總數20個/mlT-N0.5mg/l大腸桿菌數未檢出MBR工藝特點:膜生物反應器(MBR)是楊造燕教授及其領導的科研小組歷經10年時間研究開發出來的新型污水生物處理裝置,該技術被稱為21世紀的水處理技術,該項目曾被列為國家八五、九五重點科技攻關項目并被國家列為中國21世紀議程實施能力及可持續發展實用新技術,此項技術在國內處于領先水平,部分指標達到國際領先水平。MBR是膜分離技術與生物處理法的高效結合,其起源是用膜分離技術取代活性

3、污泥法中的二沉池,進行固液分離。這種工藝不僅有效地達到了泥水分離的目的,而且具有污水三級處理傳統工藝不可比擬的優點:1、高效地進行固液分離,其分離效果遠好于傳統的沉淀池,出水水質良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實現了污水資源化。2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運行控制靈活穩定。3、由于MBR將傳統污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級處理的全部工藝設施,因此可大幅減少占地面積,節省土建投資。4、利于硝化細菌的截留和繁殖,系統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。5、由于泥齡可以

4、非常長,從而大大提高難降解有機物的降解效率。6、反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行,剩余污泥產量極低,由于泥齡可無限長,理論上可實現零污泥排放。7、系統實現PLC控制,操作管理方便膜生物反應器（MBR）是一種由膜分離單元與生物處理單元相結臺的新型水處理技術，以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地，并通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、出水水質好；設備緊湊、占地面積小；易實現自動控制、運行管理簡單。80年代以來，該技術愈來愈受到重視，成為研究的熱點之一。目前膜生物反應器己應用于美國、德國、法國和埃

5、及等十多個國家，規模從6m3d至13000m3d不等。我國對MBR的研究還不到十年，但進展十分迅速。國內對MBR的研究大致可分為幾個方面：（1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結合的復臺式工藝、兩相厭氧工藝；（2）影響處理效果與膜污染的因素、機理及數學模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運行穩定性；（3）擴大MBR的應用范圍，MBR的研究對象從生活污水擴展到高濃度有機廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業廢水（石化污水、印染廢水等），但以生活污水的處理為主。在我國

6、，MBR同時應用于生活污水與工業廢水處理的研究。這些研究結果都表明：MBR對各種高濃度有機廢水與難降解廢水的COD，NH3-N.SS，濁度等都達到良好的去除效果。我國人均水資源擁有量僅為2250m3/人.年，不足世界平均水平的14。在我國600多個城市中，有300余座城市缺水，真中嚴重缺水城市有100余個，年缺水量近60億m3，每年因缺水造成經濟損失約2000億元人民幣。華北地區人均水資源占有量只有250480m3/人.年，低于全國人均水平的15，這一地區的所有城市幾乎都面臨缺水問題。因此污水回用是緩解華北平原水危機的重要措施之一。膜生物反應器技術以其優質的出水水質被認為是具有較好經濟、社會和

7、環境效益的節水技術而倍受關注。盡管還存在較高的運行費用問題，但隨著膜制造技術的進步，膜質量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投資也會隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發等已使其成本比以往有很大降低。另一方面，各種新型膜生物反應器的開發也使真運行費用大大降低，如在低壓下運行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統的好氧加壓膜生物反應器相比，其運行費用大幅度下降。因此，從長遠的觀點來看，膜生物反應器在水處理中應用范圍必將越來越廣。在水環境標準日益嚴格的今天，MBR已顯示出其巨大的發展潛力，將是新世紀替代傳統廢水處理技術的有力競爭者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

8、下主要特點：1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。2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（理論上可以實現零污泥排放），降

9、低了污泥處理費用。3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。4可去除氨HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6443/l#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。5操作HYPERLINK/tech/membranc

10、e-bioreactor-reactor/6443/l#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HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6443/l#管理更為方便。6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。7膜-生物反應器的不足膜-生物反應器也存在一些不足。主要表現在以下幾個方面：1膜造價高

11、，使膜-生物反應器的基建投資高于傳統污水處理工藝；2膜污染容易出現，給操作HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6443/l#管理帶來不便；3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工藝的組成與分類膜-生物反應器主要由膜分離組件及生物反應器兩部分組成。通常提到的膜-生物反應器實際上是三類反應器的總稱：曝氣膜-生物反應器(AerationMembran

12、eBioreactor,AMBR)；萃取膜-生物反應器（ExtractiveMembraneBioreactor,EMBR）；固液分離型膜-生物反應器（Solid/LiquidSeparationMembraneBioreactor,SLSMBR,簡稱MBR）。影響MBR應用的關鍵因素研究由于膜通量的提高、膜壽命的延長會大幅度降低MBR的運行費用，因此，在保證出水水質的前提下，膜通量應盡可能大，這樣可減少膜的使用面積，降低基建費用與運行費用。因此控制膜污染，保持較高的膜通量，是MBR研究的重要內容。而膜通量與膜材料、操作方式、水力條件等因素密切相關。膜的選擇現有膜可分為有機膜和無機膜兩種。（1

13、）高分子有機膜材料：聚烯烴類、聚乙烯類、聚丙烯腈、聚砜類、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。有機膜成本相對較低，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，但運行過程易污染、強度低、使用壽命短。（2）無機膜：是固態膜的一種，是由無機材料，如金屬、金屬氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、無機高分子材料等制成的半透膜。目前在MBR中使用的無機膜多為陶瓷膜，優點是：它可以在pH014、壓力P10MPa、溫度10mm;毛細HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6447/l#管式0.510.0mm；空纖維式0.5mm操作方式的優化當膜材料選定后

14、，其物化性質也就基本確定了，操作方式就成為影響膜污染的主要因素。為了減緩膜污染，反沖洗是維持分離式MBR穩定運行的重要操作，樊耀波通過確定最佳反沖洗周期，使分離式MBR的膜通量達到60L/(m2h)。針對抽吸淹沒式MBR，山本提出間歇式抽吸方式可有效減緩膜污染。桂萍通過研究進一步指出：縮短抽吸時間或延長停吸時間和增加曝氣量均有利于減緩膜污染，抽吸時間對膜阻力的上升影響最大，曝氣量其次。不僅污泥濃度、混合液粘度等影響膜通量，混合液本身的過濾性能，如活性污泥性狀，生物相也影響膜通量的衰減。有研究表明：粉末HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/644

15、8/l#活性炭與絮凝劑的加入有助于改善泥水分離性能，形成體積更大、粘性更小的污泥絮體，減少了膜堵塞的機會。但絮凝劑的過量加入會使污泥活性受到抑制，影響反應器的處理能力和處理效果。水力學特性的改善改善膜面附近料液的流體力學條件，如提高流體的膜面流速，減少濃差極化，使被截留的溶質及時被帶走，能有效降低膜的污染，保持較高的膜通量。黃霞、何義亮分別采用PAN平板式超濾膜、PAN/PSHYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6450/l#管式膜組件考察不同膜面循環流速下污泥濃度對膜通量的影響，發現MLSS對膜通量的影響程度與膜面循環流速有關。大量試驗表明：

16、污泥過膜流態為層流，遠比紊流時易于堵塞，因此從理論上確定不同污泥濃度下紊流發生的最小膜面流速(Vmin)有重要意義。邢傳宏、彭躍蓮研究均發現：最小膜面流速與污泥濃度之間呈良好的線性關系。但他們對臨界膜面流速的計算值可能偏高，因為污泥沿流道流動的過程中，水同時透過膜流出，增加了流體在垂直方向的紊動，從而在一定程度上降低了下臨界雷諾數(Rek)。何義亮的發現證實了這一推論，平板膜組件由紊流到層流的Rek為1083，外壓HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6450/l#管式膜組件的Rek為966，均小于一般牛頓流體的下臨界雷諾數2000。分離式MB

17、R中，一般采用錯流過濾的方式，這有助于防止膜面沉積污染。對于一體式MBR，設計合理的流道結構，提高膜間液體上升流速，使較大的曝氣量起到沖刷膜表面的錯流過濾效果顯得尤為重要。劉銳通過均勻設計試驗，得到適合活性污泥流體的膜間液體上升模型，提出反應器結構對液體上升流速的影響：在同樣的曝氣強度下，反應器越高，上升流通道越窄，下降流通道與底部通道越寬，則越能獲得較大的膜間錯流流速。能耗能耗是污水處理工藝的一個重要的評價指標，直接關系到處理方法的可行性。目前，常規分離式MBR運行能耗為34kWh/m3，淹沒式MBR運行能耗為0.62kWh/m3，高于活性污泥法的0.30.4kWh/m3。較高的動力費用是M

18、BR推廣應用中遇到的主要問題之一。許多研究結果也表明：能耗是造成MBR運行費用高的主要原因。張紹園分析了分離式MBR的能耗組成：HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6451/l#泵的熱能損失、曝氣能耗、HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6451/l#管道阻力能耗、膜組件能耗和回流污泥水頭損失能耗，其耗能大小依次為：膜組件HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6451/l#泵曝氣HYPERLINK/tech/membrance-bioreactor-reactor/6451/l#管道回流污泥，膜組件能耗占總能耗的40%50%，其中80%用于膜過濾的能量以熱能的方式散發。顧平對抽吸淹沒式MBR的能耗分析表明：曝氣的能耗占總能耗的96%以上。通常研究者都認為能耗的降低與膜污染的控制是MBR研究領域兩個獨立的課題，而張紹園、鄭祥采用穿流式、錯流式膜組件進行分離式MBR研究發現：能耗隨運行時間的延長、膜污染的增加呈上升趨勢，從運行初期的不足0.5kWh/m3增加到3kWh/m3。這說明：分離式膜生物反應器的能耗問題實質是膜