MBR膜技術(shù)在污水處理設備中的應用

MBR膜技術(shù)在污水處理設備中的應用MBR膜技術(shù)在污水處理設備中的應用

1、MBR膜技術(shù)概述

　　膜生物反應器處理技術(shù)(MembraneBioreactors,MBR)是于20世紀初出現，并于20世紀60年代后得到迅速發(fā)展的一種分離新技術(shù)。它是將MBR膜高效分離技術(shù)與污水中生物降解作用有機結合起來(lái)的一種新型、高效的污水處理技術(shù)。膜分離技術(shù)最早應用于微生物發(fā)酵工業(yè)。隨著(zhù)材料科學(xué)的發(fā)展與制膜水平的提高，其應用領(lǐng)域不斷擴大，已經(jīng)涉及到食品加工、化工、冶金、醫療廢水處理等多個(gè)領(lǐng)域。MBR膜利用膜分離技術(shù)替代二沉池進(jìn)行固液分離，可同時(shí)實(shí)現水力停留時(shí)間(HRT)和污泥停留時(shí)間(SRT)的分別控制。它具有出水質(zhì)量高、運行效果穩定、占地小、污泥濃度高且高效、節能、環(huán)保等特征。

　　2、MBR膜技術(shù)工藝組成

　　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(shí)際上是三類(lèi)反應器的總稱(chēng)：

　?、倨貧饽?生物反應器;

　?、谳腿∧?生物反應器;

　?、酃桃悍蛛x型膜-生物反應器。

　　2.1 曝氣膜

　　曝氣膜-生物反應器最早見(jiàn)于Cote.P等1988年報道，采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)(BubblePoint)情況下，可實(shí)現向生物反應器的無(wú)泡曝氣。該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。

　　2.2 萃取膜

　　萃取膜-生物反應器又稱(chēng)為EMBR。因為高酸堿度或對生物有毒物質(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;當廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統的好氧生物處理過(guò)程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣體現象，不僅處理效果很不穩定，還會(huì )造成大氣污染。為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者Livingston研究開(kāi)發(fā)了EMB。廢水與活性污泥被膜隔開(kāi)來(lái)，廢水在膜內流動(dòng)，而含某種專(zhuān)性細菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機污染物可以選擇性透過(guò)膜被另一側的微生物降解。由于萃取膜兩側的生物反應器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應器中營(yíng)養物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩定。系統的運行條件如HRT和SRT可分別控制在*的范圍，維持最大的污染物降解速率。

　　2.3 固液分離型膜

　　固液分離型膜-生物反應器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類(lèi)膜-生物反應器，是一種用膜分離過(guò)程取代傳統活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。在傳統的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴(lài)于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5-3.5g/L左右，從而限制了生化反應速率。

　　3、膜技術(shù)的應用現狀分析

　　在處理化工污水中應用膜技術(shù)的原理一般表現為在電勢、壓力、濃度梯度之下，通過(guò)各種混合物的各成分間滲透存在的差異性然后對混合物展開(kāi)分離和提純?，F今，在污水理論當中膜分離技術(shù)的應用已相對成熟，同時(shí)使用范圍在繼續加大，各種化工污水處理都會(huì )用到這一技術(shù)。應用這一技術(shù)的同時(shí)，若是處于常溫狀態(tài)之下，依舊能夠持續性的對其操作，并且在操作過(guò)程里面沒(méi)有二次污染的產(chǎn)生。一般情況下，化工污水的化學(xué)及物理性質(zhì)存在的特點(diǎn)都相差無(wú)二。運用常規技術(shù)和手法來(lái)處理化工污水不能夠得到理想效果。運用膜技術(shù)對化工污染進(jìn)行操作處理時(shí)，能夠合理添補慣例形式和技術(shù)當中出現的缺點(diǎn)，把污水處理效果進(jìn)一步提高?；の鬯幚碛兄?zhù)適當的前提條件和應用環(huán)境，所以在對污水處理的經(jīng)過(guò)當中只是使用單種膜技術(shù)一般不能夠得到理想的效果。

　　4、MBR在污水處理中的應用

　　4.1 MBR-厭氧/缺氧交替工藝

　　交替式厭氧/缺氧-膜生物反應器(A-A/A-M)工藝可提高生活污水脫氮除磷效果。該工藝由一個(gè)交替缺氧/厭氧反應池和內置膜過(guò)濾單元的好氧池組成。通過(guò)好氧池底部回流污泥流向的改變，使得兩個(gè)獨立反應器(A和B)內依次形成缺氧和厭氧環(huán)境，實(shí)現同步厭氧釋磷、缺氧反硝化脫氮，及好氧吸磷、硝化、去除BOD等過(guò)程。好氧反應器進(jìn)行連續曝氣減緩膜污染的進(jìn)程，延長(cháng)清洗周期。該工藝對COD、TN、TP的平均去除率分別達到93%、67.4%和94.1%。

　　4.2 PAC-MBR工藝(粉末活性炭-膜生物反應器)

　　PAC-MBR組合工藝是指將PAC投加至MBR污泥混合液中，污泥絮體以PAC顆粒為骨架，吸附和絮凝污泥混合液中微細膠體、胞外聚合物EPS、溶解性有機物等，使污泥顆粒粒徑變大，抗壓能力增強，膜面沉積層孔隙率提高，壓密性降低，從而降低膜過(guò)濾阻力和膜污染程度，提高膜通量。同時(shí)，由于PAC污泥絮體的吸附和生物降解作用協(xié)同，形成生物活性炭，使有機污染物降解去除率得到提高，PAC得以再生。李-MBRPA和MBR工藝處理生活污水的對比實(shí)驗，結果表明，由于PAC的存在大大改善了膜污染狀況，從而延長(cháng)了膜清洗周期。

　　5、發(fā)展前景

　　MBR膜一旦受到嚴重污染，將會(huì )影響整個(gè)工藝的運行效果，因此應結合各水質(zhì)的特點(diǎn)，尋找有效的方法減輕膜污染、保證膜的使用壽命、維持膜生物反應器的正常運轉是一項長(cháng)期任務(wù)。MBR技術(shù)處理制藥廢水、啤酒廢水、屠宰廢水等具有良好的應用價(jià)值,不僅能有效減輕制藥廢水、啤酒廢水、屠宰廢水等造成的環(huán)境污染,還對城市經(jīng)濟的可持續性發(fā)展具有重要的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會(huì )效益。隨著(zhù)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膜技術(shù)的工程投資也會(huì )隨之降低。因此，從長(cháng)遠的來(lái)看，MBR膜處理技術(shù)在污水處理中將得到廣泛的應用。