膜生物反應(yīng)器（MBR）工藝

一、概述
      MBR一體化設(shè)備利用膜生物反應(yīng)器（MBR）進(jìn)行污水處理及回用的一體化設(shè)備，其具有膜生物反應(yīng)器的所有優(yōu)點(diǎn)：出水水質(zhì)好，運(yùn)行成本低、系統(tǒng)抗沖擊性強(qiáng)、污泥量少，自動(dòng)化程度高等，另外，作為一體化設(shè)備，其具有占地面積小，便于集成。它既可以作為小型的污水回用設(shè)備，又可以作為較大型污水處理廠（站）的核心處理單元，是目前污水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。

二、工作原理

MBR是一種將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型污水處理工藝，它用具有*結(jié)構(gòu)的MBR平片膜組件置于曝氣池中，經(jīng)過(guò)好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過(guò)濾膜過(guò)濾后抽出。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)截留住，省掉二沉池?；钚晕勰酀舛纫虼舜蟠筇岣?，水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、降解。

由于MBR膜的存在大大提高了系統(tǒng)固液分離的能力，從而使系統(tǒng)出水，水質(zhì)和容積負(fù)荷都得到大幅度提高，經(jīng)膜處理后的水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高(超過(guò)*A標(biāo)準(zhǔn))，經(jīng)過(guò)消毒，zui后形成水質(zhì)和生物安全性高的再生水，可直接作為新生水源。由于膜的過(guò)濾作用，微生物被*截留在MBR膜生物反應(yīng)器中，實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間與活性污泥泥齡的*分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹問(wèn)題。膜生物反應(yīng)器具有對(duì)污染物去除效率高、硝化能力強(qiáng)，可同時(shí)進(jìn)行硝化、反硝化、脫氮效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量低、設(shè)備緊湊、占地面積少(只有傳統(tǒng)工藝的1/3-1/2)、增量擴(kuò)容方便、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

三、與傳統(tǒng)的污水處理生物處理技術(shù)相比，MBR具有以下明顯優(yōu)勢(shì)：

1. 設(shè)備緊湊，占地少

由于生物反應(yīng)器內(nèi)將污泥濃度提高了2～5倍，容積負(fù)荷可大大提高，而且用膜組件代替了二沉池和過(guò)濾設(shè)備，因此，與常規(guī)生物處理工藝相比，膜生物反應(yīng)器的占地面積可大為減少；

1. 出水水質(zhì)穩(wěn)定

由于膜的分離作用，分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈， 懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌和病毒被大幅去除 ，出水水質(zhì)優(yōu)于建設(shè)部頒發(fā)的生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ25.1-89），可以直接作為非飲用市政雜用水進(jìn)行回用。

    同時(shí)，膜分離也使微生物被*被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，使得系統(tǒng)內(nèi)能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應(yīng)裝置對(duì)污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質(zhì)，同時(shí)反應(yīng)器 對(duì)進(jìn)水負(fù)荷（水質(zhì)及水量）的各種變化具有很好的適應(yīng)性，耐沖擊負(fù)荷，能夠穩(wěn)定獲得的出水水質(zhì)。 

1.  剩余污泥產(chǎn)量少

該工藝可以在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷下運(yùn)行，剩余污泥產(chǎn)量低（理論上可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放），降低了污泥處理費(fèi)用。  

1. 可去除氨氮及難降解有機(jī)物 

    由于微生物被*截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細(xì)菌的截留生長(zhǎng)，系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時(shí)，可增長(zhǎng)一些難降解的有機(jī)物在系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間，有利于難降解有機(jī)物降解效率的提高。 

1.  操作管理方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 

    該工藝實(shí)現(xiàn)了水力停留時(shí)間（ HRT ）與污泥停留時(shí)間（ SRT ）的*分離，運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定，是污水處理中容易實(shí)現(xiàn)裝備化的新技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制，從而使操作管理更為方便。 

1.  易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造

     該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級(jí)污水處理廠出水深度處理（從而實(shí)現(xiàn)城市污水的大量回用）等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

    MBR也存在一些不足。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1. 膜造價(jià)高，使膜生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝；
2. 膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來(lái)不便；
3. 能耗高：首先MBR泥水分離過(guò)程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)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(qiáng)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(tǒng)的生物處理工藝高；

4.  膜使用壽命有限：3-5年使用壽命，平均每年更換20%的膜片。

【用途】

• 原有污水處理廠、自來(lái)水廠的升級(jí)、改造

• 市政污水處理廠、自來(lái)水廠的新建

• 高濃度有機(jī)廢水的處理

• 純水生產(chǎn)預(yù)處理

• 中水回用

【適用范圍】

• 市政污水

• 醫(yī)院廢水

• 洗滌廢水

• 工業(yè)廢水

• 食品、醫(yī)療廢水

四、膜生物反應(yīng)器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：

盡管MBR的運(yùn)行費(fèi)用略高于常規(guī)生物處理方法，但MBR的處理出水能達(dá)到中水回用的目的，且隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步，膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投資也會(huì)隨之大幅度降低。另外，各種新型膜生物反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)，如在低壓下運(yùn)行的重力淹沒(méi)式MBR、厭氧MBR等與傳統(tǒng)的好氧加壓膜生物反應(yīng)器相比，其運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降。因此可以預(yù)見(jiàn)，膜生物反應(yīng)器作為中水回用技術(shù)將會(huì)愈來(lái)愈具有經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)中水回用將是MBR在我國(guó)推廣應(yīng)用的主要方向。目前我國(guó)膜生物反應(yīng)器在中水回用中的應(yīng)用實(shí)例尚少，需結(jié)合我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和MBR工藝的特點(diǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)研究以推動(dòng)其工程化應(yīng)用的進(jìn)程。

五、3.14再生水裝置：

本裝置是一種自動(dòng)化的污水生物處理設(shè)備，是十分理想的MBR污水處理、MBR中水回用再生水設(shè)備。本系統(tǒng)適合治理規(guī)模較小的分散性水污染，適用場(chǎng)所有：居民小區(qū)、新農(nóng)村建設(shè)小區(qū)、學(xué)校、公共廁所等。具有占地面積小、節(jié)能、智能化控制、能耗低、出水水質(zhì)穩(wěn)定、可無(wú)人看管等優(yōu)點(diǎn)。適用水量2.5～120m³/天；系統(tǒng)可并聯(lián)使用。

【產(chǎn)品特點(diǎn)】
1、可用于處理站的安裝及測(cè)試
2、可安裝在建設(shè)工程的現(xiàn)場(chǎng)
3、交貨期限短
4、易于遷移

【主要指標(biāo)】
1、污水水質(zhì)：生活污水
2、處理水量：2.5-120m³/天
3、運(yùn)行費(fèi)用：<0.5元/m³
4、出水水質(zhì)：優(yōu)于*A標(biāo)準(zhǔn)

1、前端處理池　　2、內(nèi)扶梯　　3、污泥泵　　4、反應(yīng)池　　5、MBR膜組件
6、清水池　　　7、抽吸泵　　8、風(fēng)機(jī)　　　9、電控柜　　10、消毒裝置　　11、操作間

附：

• CODcr容積負(fù)荷——處理設(shè)施如曝氣池單位容積能夠接納處理的CODcr的濃度，超過(guò)這個(gè)濃度，就達(dá)不到設(shè)計(jì)的處理效率了。
• 膜通量——單位面積膜每天通過(guò)的水量，m³/m²·天。

               生活污水：0.3-0.5

一般：    自來(lái)水：0.4-0.8

               工業(yè)廢水：0.2-0.4（0.25左右）   

• 平板膜清洗周期為3個(gè)月。
• 沛爾MBR平板膜工作壽命：3-5年；工作溫度：10-35℃；價(jià)格：500元/m²左右。

六、MBR平片膜與中空膜比較：

膜元件型號(hào)

膜組件型號(hào)

注：1、PEIER25-N，N分別為10,20,50；
　　2、PEIER175-100采用的膜元件為特殊產(chǎn)品，在特殊水質(zhì)或特殊要求的情況下使用，產(chǎn)水量與一般產(chǎn)品稍有差別。
　　3、表2、表3中的產(chǎn)水量均指進(jìn)水為市政污水、抽吸壓10KPa，溫度10℃時(shí)膜的初始過(guò)濾通量。

七、平片膜的結(jié)構(gòu)：

• 單片平片膜由濾板，膜墊，薄膜層，取水口組成。
• 濾板由外框架和內(nèi)支撐組成。濾板主要是對(duì)附著在表面的膜墊和薄膜層起支撐作用。用于市政污水處理的濾板主要有兩種尺寸。一種是1000mm×500mm，另一種是1600mm×500mm。濾板中的內(nèi)支撐上有水流溝槽，可以使得過(guò)濾后的水能夠自由地在其中流動(dòng)。
• 膜墊是薄膜過(guò)濾層的物理支撐。在濾板的兩面均緊密地附著有膜墊。
• 薄膜層的材料為聚氯乙烯，薄膜層均勻地附著在膜墊的表面。
• 取水口是zui終處理后水的出口。過(guò)濾后的水經(jīng)過(guò)濾板內(nèi)支撐上的水流溝槽，在水力壓力或外部抽吸力的作用下流出。

八、平片膜的過(guò)濾機(jī)理：

1. 物理過(guò)濾原理

    平片膜浸沒(méi)在污水中。污水在兩片平片膜之間流動(dòng)，清潔的水在壓力或外部抽吸力的作用下流入平片膜的濾板內(nèi)，再通過(guò)平片膜的取水口流出至集水池，從而達(dá)到固液分離的作用。膜表面聚集的污泥，在鼓風(fēng)氣泡剪切力的作用下，脫離膜表面，從而使膜的固液分離能力持續(xù)保持。

1. 生物過(guò)濾原理

    平片膜除了具有普通膜的物理過(guò)濾原理外，在實(shí)際運(yùn)行中，在平片膜的薄膜層外，會(huì)均勻地生長(zhǎng)一層致密的生物膜。這層生物膜對(duì)固液分離的貢獻(xiàn)*。大部分固體顆粒實(shí)際上是被這層生物膜截留。生物膜的過(guò)濾*地減緩了物理膜的污染速度，久寶田平片膜可以運(yùn)行數(shù)個(gè)月不清洗，主要是因?yàn)橛辛松锬さ木壒省?/strong>

九、平片膜組件結(jié)構(gòu)組成：

 平片膜組件由膜框架，膜支架（平片膜），散氣框架，散氣管，軟管，集水管組成。

• 膜支架。就是上面介紹的平片膜，每個(gè)平片膜組件中可以安裝zui多200片膜支架。
• 膜框架。是用來(lái)支撐膜支架的，一般用不銹鋼材料制成。
• 散氣框架。散氣框架位于膜框架的下部，為鼓風(fēng)氣泡提供上升通道。
• 散氣管。外部鼓風(fēng)機(jī)的空氣通過(guò)管道首先送至散氣管的主管（下部較粗的管 道），再通過(guò)主管分配至散氣支管。散氣支管上有散氣孔，空氣通過(guò)散氣孔，經(jīng)過(guò)散氣框架，吹入膜框架的空隙之間，防止膜堵塞。
• 軟管和集水管。每個(gè)膜框架的出水口與出水軟管相連接，出水軟管的水再匯集至集水管，zui終流入集水池。

十、平片膜運(yùn)行

• 平片膜的鼓風(fēng)機(jī)一般按照每片膜（1600mm×500mm）7L/min設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量一般不調(diào)節(jié)。鼓風(fēng)機(jī)為24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。
• 抽吸泵的大小根據(jù)膜組件數(shù)量設(shè)計(jì)，運(yùn)行時(shí)，為了清除污染，采取開(kāi)9分鐘，停1分鐘的邏輯。該邏輯一般由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制完成。
• 循環(huán)污泥泵的流量一般選擇進(jìn)水量的2～3倍，連續(xù)運(yùn)行。
• 剩余污泥泵根據(jù)池中MLSS計(jì)的讀數(shù)定時(shí)運(yùn)行。池中MLSS的濃度一般控制在15000～20000mg/L左右。
• 抽吸泵入口管道中，安裝了壓力計(jì)，通過(guò)壓力計(jì)的讀數(shù)可以了解膜污染的程度。初時(shí)運(yùn)行時(shí)，壓力損失很小，經(jīng)過(guò)4～6個(gè)月的運(yùn)行之后，壓力損失逐漸增加，一般壓力損失達(dá)到2米水柱時(shí)，就要對(duì)膜進(jìn)行清洗。