MBR在污水处理中的应用

MBR在污水处理中的应用张玉杰,吉尔格(新疆大学建筑工程学院,新疆乌鲁木齐830036)摘要:MBR(膜生物反应器)是膜分离技术与生化处理技术有机结合的一种新的污废水处理系统。近年来,在污废水处理领域中的应用逐渐增多,成为了一个研究热点。本文简单综述了MBR在国内外的发展状况,论述了其净化原理,介绍了几种在污水处理领域中应用的MBR技术,总结了目前MBR技术面临的挑战和未来的发展前景。关字:污水处理;MBR中国分类号:TU9923文獻标识码:AMBR是膜分离技术与生化处理技术有机结合MBR工程在华北地区主要用于再生水回用和市政的一种污废水处理系统。张再利等人采用一体式污水处理,在东南地区主要用来处理难降解工业膜生物反应器试验装置处理生活污水,结果出水废水与高浓度有机废水。预计到2015年,我国投水质稳定优于生活杂排水回用标准叫。北小河污水入运行和在建的MBR系统累计处理能力将超过处理厂采用MBR工艺,进水水边变化幅度较大500万m3d但其出水水质稳定,基本满足《城市污水再生利表1MBR的发展历史用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)的要时间事件求2。目前MBR技术主要用于中水回用、城市污1966年,Dor- Oliver开发了第一个分水处理、工业废水处理、粪便污水处理、微污染置式 FS MBR。第一阶段1968年, Smith等人用超滤代替了活饮用水净化等领域。(1966-1980)性污泥法工艺中二沉池20世纪70年代, leade平板式sMBR1MBR国内外发展状况系统在法国进行实验开发。20世纪60年代后期,Dor- Oliver公司开发研1982年, Zenon环境公司商业化产品第二阶段系统投入市场。制了第一个商用MBR,并将其应用于船舶污水处(1980-1995)90年代, Kubota公司研制了平板式理。当时多采用分置式构型,目前实际工程多采浸没MBR用浸没式MBR。20世纪80年代末,日本与美国90年代中后期,开发了浸没式一体化装置,MBR开始大规模进入市场。相继开发了中空浸没式MBR工艺。20世纪80年第三阶段目前国外主要MBR经营公司包括加代末至20世纪90年代初, Thetford公司推出多管(1995至今)拿大 Zenon公司、日本 Kubota公司和式分置 Cycle-let工艺,用于美国污水回用项目,法国 Suez LED/ID公司,国内主要为碧水源科技。MBR的发展历史详见表1。我国MBR技术的发展虽然较国外起步晚,但2MBR基本原理近年来MBR的研究应用与国外几乎同步,并且部MBR技术是将生化反应与膜分离相结合,省分领域处于世界前列。由中国膜工业协会组织编掉二沉池,由膜组件进行泥水分离。活性污泥和写的《中国MBR产业发展白皮书》显示,截至污染物质被截留在生化反应池中,这使MBR系统2013年底,我国已投入运行的规模超万吨的MBR内混合液悬浮固体浓度Mss)值较高,避免了微工程已超过50个,累计处理能力超过230万td生物的流失。水力停留时间HRT和污泥停留时作者简介:张玉杰(1987-),女,硕士,主要从事污水处理与利用方面的研究。E-mal: happy32l@l26com间(RT相分离可以分别控制,无污泥膨胀之忧。成生物活性炭,使有机污染物降解去除率得到提与此同时,能够利用高浓度的活性污泥降解一些高,PAC得以再生。李绍峰國进行了- MBRPA和传统活性污泥法难降解的物质。进水水质、水量MBR工艺处理生活污水的对比实验,结果表明,的变化对反应器影响不明显,耐冲击负荷,能够由于PAC的存在大大改善了膜污染状况,从而延获得稳定优质的出水。长了膜清洗周期。3MBR在污水处理中的应用4MBR存在的问题过去十年中,MBR已经成功应用于生活污水MBR突出的特点是占地面积小,耐冲击负荷,医院废水、垃圾渗滤液、石化废水,以及各种高出水水质优异,自动化程度高易于管理,但MBR浓度、难降解工业废水的处理。MBR需进行预处理,工艺目前仍存在的一些问题。多数为与其他工艺相结合的形式41处理能力降低的风险31MBR-厌氧/缺氧交替工艺MBR通常在恒定通量下进行,为了持续运行交替式厌氧/缺氧-膜生物反应器AAA-M要求MBR不能超过极限通量,超过这个极限会产工艺可提高生活污水脱氮除磷效果。该工艺由生膜污染,那么多余的水就无法通过膜孔径,产个交替缺氧/厌氧反应池和内置膜过滤单元的好氧水率下降。很多MBR工艺在实际运行过程中随着池组成闽。通过好氧池底部回流污泥流向的改变,时间的积累,其处理能力不断下降,很多水厂的使得两个独立反应器(A和B内依次形成缺氧和厌处理能力甚至不足设计之初的50%。美国环保局氧环境,实现同步厌氧释磷、缺氧反硝化脱氮,认为,如果MBR工艺的进水峰值流量超过平均流及好氧吸磷、硝化、去除BOD等过程。好氧反应量的15-2倍,就需设置流量调节池,或者备有大器进行连续曝气减缓膜污染的进程,延长清洗周量的膜组件以保证出水水质达标。期。该工艺对COD、TN、TP的平均去除率分别达42投资成本与运行成本较高到93%、674%和941%。目前,膜组件是MBR处理系统中关键组成部32AO+MBR工艺分,同时也是技术含量最高、价值最大的部分A20+MBR工艺是将传统的AO工艺与MBR其成本占整体设备投资的绝大部分。此外,MBR工艺结合,使两者的优势互补,相互配合,对主需要先进的设备以满足其自动化的要求,这也增要污染物具有良好的去除效果。A3O+MBR系统加了其成本。浸没式MBR工艺,需加大曝气强度,中产生的高污泥浓度不仅降低了水力停留时间造成能耗上升。另外,膜组件寿命有限,达到一且存在着同步硝化反硝化、反硝化除磷等过程,定使用年先后需更换膜组件。据分析,国内MBR即使在CN较低的情况下,也能保证良好的脱氮投资成本在2000-2500元/m3,是传统活性污泥除磷效果。吴念鹏等人采用A20+MBR工艺处法项目建设成本的1.5倍左右。理城市污水,试验表明:MBR池的污泥浓度最高4.3预处理与自控系统设计不足而产生的风险达82gL,COD、TN和氨氮的去除率分别达到通常MBR工艺需先经过预处理再进入膜处理930%、785%和947%。反应器内。预处理不到位或者不经预处理便进入33 PAC-MBR工艺(粉末活性炭-膜生物反应膜反应器内必会产生严重的后果。MBR工艺自动器)化程度比传统活性污泥工艺高很多,膜组件需定PAC-MBR组合工艺是指将PAC投加至MBR期清洗、组装甚至是更换,为保证出水水质,对污泥混合液中,污泥絮体以PAC颗粒为骨架,吸水厂PLC控制系统有较高要求。附和絮凝污泥混合液中微细胶体、胞外聚合物EPS( Extracelluar Polymeric substanees))、溶解性有机物5发展前景等,使污泥颗粒粒径变大,抗压能力增强,膜面面临日益严格的污水排放和回用标准,许多沉积层孔隙率提高,压密性降低,从而降低膜过现有污水处理厂的改建,要求不增加占地面积而滤阻力和膜污染程度,提高膜通量。同时,由于增加处理水量,提高出水水质。虽然MBR法的基PAC污泥絮体的吸附和生物降解作用协同n,形(下转第41页)∏1】]杜晓荣,吴晓婕,谢旭.农村饮水安全工程绩效的51+53经济学分析门生态经济,2013(11):69-72[15吴晓静.农村饮水安全工程可持续发展思路团水利13]王海平.农村饮水安全工程的建设与管理研究安科技,200(04):53-54+69徽农业科学,2013,41(01):398400.[16丰景春,戚昌青.农村饮水安全工程运行管理绩效14]李明孝,孙松林,汪思蓓.农村饮水安全工程建设考核研究J中国农村水利水电,2012(08):85-与管理问题探讨节水灌溉,2009(01):50(上接笫35页)布设监测预警点及群测群防点,建立巴彦县避让措施:对滑坡地质灾害影响区内的居民地质灾害监测网络区、学校采取搬迁措施。生物措施:对14处水土侵蚀灾害实施植树参考文敝种草工程[黑龙江省地质矿产局黑龙江省区域地质志[M]北京:工程措施:对5处人工削坡产生的不稳定斜坡地质出版社,1993进行削坡减载,并对有基岩裂隙水渗出地方实施排2黑龙江省地质环境监测总站黑龙江省地质灾害调查报水工程,修筑排水管线。对7处泥石流点应采用拦挡、告[R]哈尔滨:黑龙江省地质环境监测总站,1994.修建停淤场、排导、护岸、护底、平面和立面饶避、(3黑龙江省水文地质工程地质勘察院黑龙江省地质灾害改建和加固等方法,实施工程措施。现状调查及防治规划报告[R哈尔滨:黑龙江省水文监测预警措施:对稳定性差、危险性较大的地质工程地质勘察院,2004灾害点及潜在灾害点,特别是重要地质灾害隐患4巴彦县水务局哈尔滨市巴彦县地下水资源开发利用规点必须进行监测工作。划报告(R]巴彦:巴彦县水务局,2003(上接第37页)参考文建费用高于传统活性污泥法,易产生膜污染问题[张再利,朱宛华,等.一体式膜生物反应器处理城市但其占地面积小,有机物去除率高,还可以强化生活污水团合肥工业大学学报,2004,27(10):12841287脱氮除磷效果,处理水质优异,这使其在城市污凹2]韩晓宇,顾剑,等.北小河污水厂MBR工艺运行与水脱氮除磷应用中具有较大的潜力,也符合我国膜清洗方案分析[中国给水排水,2010,26(17):污水处理厂提标改扩造的要求。因此,MBR在水40-43.厂改扩建项目中发展前景良好3] Simon judd, Claire judo.膜生物反应器水和污水处理的原理与应用[M]北京:科学出版社,2009与传统的处理工艺相比,MBR工艺初期基建、凹张传义,张雁秋.MBR-厌氧/缺氧交替工艺处理生活维护管理费较高,通过MBR处理的污水,可以直污水的试验研究门中国矿业大学学报,2007,36(3)接中水回用。在水资源紧缺的大背景下,污水也是347-350重要的水资源,今后对污水处理再利用的需求将会S]吴念鹏,徐兆义,等.A20-MBR工艺的脱氮除磷研究逐步提高,“高水高用,低水低用”。因此,MBR16 Zhang LQ, Urase t, Feng I. Removal of carbamazepine in工艺也将会成为大规模污水处理厂的选择方案。an enhance membrane bioreactor with small does addition另外,在过去的十几年里,MBR工艺的不断of powered activated carbon[C]. Advances in chemical改进,单位面积制膜成本下降,这使膜组件的管technologies for water and wastewater treatment, xian:2008,199-205理运行、基建费用降低。目前,国内正处于市政[7 Lesage N. Sperandio M. Study of a hybridprocess Adsorption污水处理设施建设期,这也为MBR工艺提供了机on activated carbon/ membrane bioreactor for the treatment会。综上所述,MBR在处理城市污水、工业废水of an industrial wastewater]. Chem Eng Proce, 2008中水回用及污水处理厂改扩建等方面都具有广阔8李绍峰,王雪芹,PAC对MBR膜阻力影响研究水的应用前景。处理技术.2007,3(6):14-1