
MBR及七種組合工藝介紹
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- 發布時間:2023-02-22 10:13
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膜生(shēng)物反應(yīng)器
膜生物反應器( Membrance Bioreactor Reactor,簡稱MBR)是一(yī)種由膜分離與生物處理技術組合而(ér)成的廢水(shuǐ)生物處理新工(gōng)藝。
膜的種(zhǒng)類繁多,按分離機理進行分類,有反(fǎn)應膜(mó)、離子交換膜、滲(shèn)透膜等;按膜的(de)性質分類,有天(tiān)然膜(生物膜)和合成膜(mó)(有機膜和(hé)無機膜) ;按(àn)膜的結構型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖(xiān)維型等。
MBR工(gōng)藝在國內(nèi)的研究現狀
80年代以來,膜生物反應器愈來愈(yù)受到重視,成為研究的熱點之(zhī)一(yī)。目(mù)前該技術己應用於美國、德國、法國和埃及等十多個國(guó)家,規模從6m3/d至(zhì) 13000m3/d不等。
我國對MBR的研究還不到十年,但進展十分迅速。國(guó)內對MBR的研究大致可分為幾個方麵:
1.探索不同生物處理工藝與膜分離(lí)單元的組合形(xíng)式,生物反應處理工藝從活性汙泥法擴展到(dào)接觸氧化法、生物(wù)膜法、活性汙泥與生物膜相結合(hé)的複台式工藝、兩相厭氧工藝;
2.影響處理效果與膜汙染的因素、機理及數學模型(xíng)的研究,探求合適的操作條(tiáo)件與工藝參數,盡可能減(jiǎn)輕(qīng)膜汙染,提高(gāo)膜組件(jiàn)的處理能力和運行(háng)穩定性;
3.擴(kuò)大MBR的應用範圍,MBR的(de)研究對象從(cóng)生活汙水擴展到高濃度有機廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工(gōng)業廢水(shuǐ)(石化汙水、印(yìn)染廢水等),但以生活汙水的處理為主。
MBR工藝的特點與傳統的生化水處理技術相比,MBR具有以下主要特點:
1.高效(xiào)地進行固液分離,其(qí)分離(lí)效果遠好於傳統的(de)沉澱池,出水(shuǐ)水質良好,出水懸浮物和濁度接(jiē)近於零,可直接回用,實(shí)現了汙水資源化。
2.膜的高效截留作用,使微(wēi)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)和汙泥齡(SRT)的完(wán)全分(fèn)離,運行控(kòng)製靈(líng)活穩定。
3.由於MBR將傳統汙水處理的曝氣池與二沉池合二為一,並(bìng)取代了三級處理的全部工藝(yì)設(shè)施,因(yīn)此可大幅減少占地麵積,節省土建投資。
4.利於硝(xiāo)化細(xì)菌的截留和繁殖,係(xì)統硝化效率高。通過運行方(fāng)式的改變亦可有脫氨和除磷功能(néng)。
5.由於泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有(yǒu)機物的降解效率。
6.反應器在高容積負(fù)荷、低汙泥(ní)負荷(hé)、長泥齡下運行,剩餘汙泥產(chǎn)量極低,由於泥齡可無限(xiàn)長,理論上可實現零汙泥排放。
7.係統實現PLC控(kòng)製,操作管理方便。
MBR工藝的組成
通常提到的膜 - 生物反應(yīng)器實際上是三類反應器(qì)的總稱:
1.曝氣膜 - 生物反應器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;
2.萃取(qǔ)膜 - 生物反應器( Extractive Membrane Bioreactor, EMBR );
3.固液分離型膜 - 生物反應器( Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR )。
曝氣膜
曝氣膜--生物反應器(AMBR)采(cǎi)用透氣性致密膜(如矽橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜),以板式或中空纖維式組件,在保持氣體分壓低於泡(pào)點(diǎn)( Bubble Point)情況下,可實現向生物反應(yīng)器(qì)的無泡曝氣(qì)。
該工藝(yì)的特點(diǎn)是提高了接觸時間和傳氧效率,有利於曝氣工藝的控製,不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時間的因(yīn)素的影響。
萃取膜
萃取膜--生物反(fǎn)應器,又(yòu)稱為EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。因為高酸堿度或對生物有毒物質的存在,某些工業廢水不(bú)宜采用與(yǔ)微生物直接(jiē)接觸的方(fāng)法處(chù)理;當廢水中(zhōng)含(hán)揮發性有毒物質時,若采用傳統的好(hǎo)氧生物處理過程,汙染物容易隨曝氣氣流揮發(fā),發生氣提(tí)現象,不僅處理效果很不穩(wěn)定,還會造成大氣汙(wū)染。
為了解決這些技術難題,英國學者Livingston研究開發(fā)了EMB。廢水與活性汙泥被膜隔開來,廢水在膜內流動,而含某(mǒu)種專性(xìng)細菌的活(huó)性汙泥在膜外流(liú)動,廢水與微生物不直(zhí)接(jiē)接觸,有(yǒu)機汙染物可以通過選擇(zé)性透過膜被(bèi)另一側的微生物降解。
由(yóu)於萃取(qǔ)膜兩側(cè)的生物反應器單元和廢水循環單元是各(gè)自獨立,各單元水流相互影響不大,生物反應(yīng)器中營養物質和微生物生存條件不受廢水水質的影響,使水處理效果穩定。係統的運行條件如HRT和SRT可分別控(kòng)製在最優的範圍,維(wéi)持最大的汙染(rǎn)物(wù)降解速率。
固(gù)液分離型膜
固液分離型膜(mó)--生物反應器是(shì)在(zài)水處理領域中研究得最為廣泛深入的一類膜--生物反(fǎn)應器,是一種用膜(mó)分離過程(chéng)取代傳(chuán)統活性汙泥法中二次沉澱池的水處理技術。其通過膜組件將(jiāng)固體有機物(wù)回流至反(fǎn)應器中,再將處(chù)理過的(de)有機水排出。膜分離(lí)生物(wù)反應器(qì)的類型可以根據膜組件與生物反應器位置進行分類(lèi)有一體式膜生(shēng)物反應器、分置式膜生物(wù)反應器、複合式膜生物反應器。
在傳(chuán)統的廢水生物(wù)處理技術中,二次沉(chén)澱池中的泥水分離靠重(chóng)力作用完成的,其分離效率依賴於活性汙泥的沉降性能,沉降性越好,泥水分離(lí)效率越高。而汙泥的沉降性取決於曝氣池的(de)運行狀況,改善汙泥(ní)沉降性必須嚴格控製曝氣池的操作條(tiáo)件(jiàn),這(zhè)限製了(le)該方法的(de)適用範圍。由於(yú)二沉池固液(yè)分離的要求,曝氣池的汙(wū)泥不能維(wéi)持較高濃(nóng)度(dù),一般在 1.5~3.5g/L左右(yòu),從而限(xiàn)製了生化反應速率(lǜ)。水力停留時間(HRT)與汙泥齡(SRT)相(xiàng)互依賴,提高容積負荷與降(jiàng)低汙泥負荷往往形成矛盾。係統在運(yùn)行過程中還產生了大量的剩餘(yú)汙泥,其處(chù)置費用占汙水處理廠運行費用(yòng)的25% ~40% 。傳統活性汙泥處理係(xì)統還(hái)容(róng)易出現汙泥膨脹現象,出水中含有懸浮固體,出水水質(zhì)惡化。
針對上述問題,MBR將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理(lǐ)技術有機結(jié)合(hé),大大提高了固液分離效率;並且由於曝氣池中活性汙泥濃度的增大和(hé)汙泥中特效菌(特別是(shì)優(yōu)勢菌群)的出現,提高了生化反(fǎn)應速率;同時,通過降(jiàng)低F/M比(bǐ)減少剩餘汙泥產生量(甚至(zhì)為(wéi)0),從而基本解決了傳統(tǒng)活性汙泥法存在的許多突出問題。
MBR工藝的(de)類型
根據膜組件(jiàn)和生(shēng)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(yǐ)及(jí)複合式三種基本類型。(以下討論的均為固液分離型膜--生物(wù)反應(yīng)器)
分置式(shì)
把膜組件和生(shēng)物反應(yīng)器分開設置。
生物反應器中的混合液經循環泵增壓(yā)後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(mó),成為係統處理水;固形物、大分(fèn)子物質等則被膜截留,隨濃(nóng)縮液回流到生物反(fǎn)應器內。
一體式
把膜組件(jiàn)置於生物反應器內部。進水進入膜--生物(wù)反應器,其中的大部分汙染物被混合液中(zhōng)的活性汙泥去(qù)除,再在外壓作用下(xià)由膜過濾出水。這種形式的膜--生物反應器由於省去了混(hún)合液循(xún)環係統,並且靠抽吸出(chū)水,能耗相對較低;占地較分置式(shì)更(gèng)為緊湊,近年來在水處理(lǐ)領域受到了特別關注。但是一般(bān)膜通量相(xiàng)對較(jiào)低,容易發生膜汙染,膜汙染後(hòu)不容易清洗(xǐ)和更換。
複合式
形式上也屬(shǔ)於一體(tǐ)式膜--生物反應器(qì),所(suǒ)不同的是在生物反應器(qì)內加裝填料,從而形成複合式膜--生物(wù)反應器,改變了反應器的某些性狀。為了(le)使廢水(shuǐ)達到更好的淨化效果,常(cháng)常將A2O工藝和MBR工藝(yì)組合(hé)成新的係統。
MBR工藝的組合
A2O-MBR工藝
焦化廢水是煉焦、高(gāo)溫幹餾、煤氣淨化和回收(shōu)等過(guò)程中產生的,含有揮發酚、多環芳烴、氧、硫、氮(dàn)雜環化合物等特點,以及高COD值、高酚(fēn)值和高含量的氨氮。雖然(rán)A2O工藝處理焦(jiāo)化廢水是最有(yǒu)效且應用廣泛的方(fāng)法之(zhī)一。然而,這一過程的出水很難達到(dào)國家汙水綜合排(pái)放標準(zhǔn)。A2O-MBR組合工藝的出現,利(lì)用膜過程的優勢來進一步改善出(chū)水水質。
A2OA-MBR工藝(yì)
A2O/A-MBR工藝常用於(yú)脫氮除磷,該工藝是(shì)在A2O工藝的基礎上再設一級缺氧池,廢水經過碳膜完成生物脫氮除磷後,再利用第二缺氧池進行內源反硝化,進一步去除TN,之後,再利用膜池的好氧(yǎng)曝氣作用(yòng)保障出(chū)水。
AO-MBR工藝
在AO-MBR係統中,被隔(gé)除了懸(xuán)浮物和雜(zá)物的廢水流入調(diào)節(jiē)池(chí),均衡(héng)水質水量(liàng),然後進入沉澱池進行固液分離。上流清夜流(liú)入MBR處(chù)理池,MBR處理池設計為AO係統:在前段,進段的會流水(shuǐ)充分混合進行生物反硝化脫氮,在後段進行(háng)生物降解和硝化,同時(shí)加堿(jiǎn),處理後的廢水直接排放。
3A-MBR工(gōng)藝
3A-MBR工藝(yì)是將膜生物反應器技術與傳統的厭氧、缺氧、好氧工藝結合的新工藝,常常用在脫氮除磷廢水的淨化,突出特(tè)點與(yǔ)生物除磷脫氮過程相互促進,使(shǐ)整個係統除磷(lín)脫氮和去除有機物的效率達到(dào)最大化效果。
技術特(tè)點
充分提高膜反(fǎn)應池高濃度活性汙泥,促進形成優勢硝化菌群落,提高硝化效率,使氨氮去除徹底(dǐ); 通(tōng)過自動控製,優化膜(mó)生物反應器(qì)排泥時間,合理控製泥齡,提高係統內生長緩慢硝(xiāo)化菌、反(fǎn)硝化菌和其他專性生化菌的濃度,提(tí)高有機物和除(chú)磷脫(tuō)氮(dàn)的效果(guǒ); 實(shí)現好氧排泥,避免磷的二次釋(shì)放,提高磷去除率。
A(2A)O-MBR工藝
A(2A)O-MBR工藝采用的工藝流程依次為厭氧、第一(yī)段缺氧、第二段缺氧、好氧和(hé)膜池。氣特點是在A2O-MBR工藝中設置兩段缺氧區,通過(guò)控製進水和回流點調節兩段缺氧區的功能。進水方(fāng)式采用厭氧區和第一缺氧(yǎng)區兩點(diǎn)進水。回流方(fāng)式(shì)采用三級兩點回流,第一級是(shì)膜池混合液回流到好氧去前端;第二級是好氧(yǎng)區混合液分別回流到第一缺氧區和第二缺氧區;第三(sān)極是第(dì)一缺氧區的混合液(yè)混流到厭氧區。
SBR-MBR工藝
SBR-MBR工藝是將SBR和MBR相結合形(xíng)成的一種工藝,具有兩者的優點(diǎn)。SBR是一種改良型的(de)活性汙泥處理工藝(yì),利用膜組件的截留過濾作用(yòng),反應中的微(wēi)生物可以最大限度的繁殖,利於硝化(huà)細菌的生長,汙泥(ní)的生物活性高、吸附和降解有機物能力強。
SBR-MBR工藝有進水、厭氧、好氧、沉澱五個係統,SBR和MBR的工作方式為生物脫磷除氮提供(gòng)條件,還可以根據處理不同廢水的需要(yào)進行控製,利用膜分離排(pái)水,提高廢水(shuǐ)的淨化效(xiào)率,還節省了時間。
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