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解說水處理MBR工藝 那些你不知道的工藝類型、組成和新型組合工藝!

分類:行業(yè)熱點(diǎn) > 污水處理    發(fā)布時(shí)間:2017年11月24日 10:31    作者:來源:化工707     文章來源:北極星固廢網(wǎng)

什么是MBR工藝

膜生物反應(yīng)器( Membrance Bioreactor Reactor,簡稱MBR)是一種由膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝。

膜的種類繁多,按分離機(jī)理進(jìn)行分類,有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類,有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無機(jī)膜) ;按膜的結(jié)構(gòu)型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

解說水處理MBR工藝 那些你不知道的工藝類型、組成和新型組合工藝!

MBR工藝在國內(nèi)的研究現(xiàn)狀

80年代以來,膜生物反應(yīng)器愈來愈受到重視,成為研究的熱點(diǎn)之一。目前該技術(shù)己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家,規(guī)模從6m3/d至 13000m3/d不等。


我國對(duì)MBR的研究還不到十年,但進(jìn)展十分迅速。國內(nèi)對(duì)MBR的研究大致可分為幾個(gè)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(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)臺(tái)式工藝、兩相厭氧工藝;

(2)影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究,探求合適的操作條件與工藝參數(shù),盡可能減輕膜污染,提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性;

(3)擴(kuò)大MBR的應(yīng)用范圍,MBR的研究對(duì)象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業(yè)廢水(石化污水、印染廢水等),但以生活污水的處理為主。

MBR工藝有哪些特點(diǎn)?

與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比,MBR具有以下主要特點(diǎn):

1、高效地進(jìn)行固液分離,其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池,出水水質(zhì)良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實(shí)現(xiàn)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(yīng)器內(nèi),實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。

3、由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級(jí)處理的全部工藝設(shè)施,因此可大幅減少占地面積,節(jié)省土建投資。

4、利于硝化細(xì)菌的截留和繁殖,系統(tǒng)硝化效率高。通過運(yùn)行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5、由于泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有機(jī)物的降解效率。

6、反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運(yùn)行,剩余污泥產(chǎn)量極低,由于泥齡可無限長,理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放。

7、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC控制,操作管理方便。

MBR工藝有哪些組成?

通常提到的膜 - 生物反應(yīng)器實(shí)際上是三類反應(yīng)器的總稱:

①曝氣膜 - 生物反應(yīng)器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;

②萃取膜 - 生物反應(yīng)器( Extractive Membrane Bioreactor, EMBR );

③固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器( Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR )。

曝氣膜

曝氣膜--生物反應(yīng)器(AMBR)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)( Bubble Point)情況下,可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。

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(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。

解說水處理MBR工藝 那些你不知道的工藝類型、組成和新型組合工藝!


萃取膜

萃取膜--生物反應(yīng)器,又稱為EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(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(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí),若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程,污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā),發(fā)生氣提現(xiàn)象,不僅處理效果很不穩(wěn)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研究開發(fā)了EMB。廢水與活性污泥被膜隔開來,廢水在膜內(nèi)流動(dòng),而含某種專性細(xì)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(jī)污染物可以通過選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。

由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立,各單元水流相互影響不大,生物反應(yīng)器中營養(yǎng)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(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如HRT和SRT可分別控制在最優(yōu)的范圍,維持最大的污染物降解速率。

固液分離型膜

固液分離型膜--生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類膜--生物反應(yīng)器,是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。其通過膜組件將固體有機(jī)物回流至反應(yīng)器中,再將處理過的有機(jī)水排出。膜分離生物反應(yīng)器的類型可以根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器位置進(jìn)行分類有一體式膜生物反應(yīng)器、分置式膜生物反應(yīng)器、復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。


在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中,二次沉淀池中的泥水分離靠重力作用完成的,其分離效率依賴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(yùn)行狀況,改善污泥沉降性必須嚴(yán)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(yīng)速率。水力停留時(shí)間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴,提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥,其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25% ~40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象,出水中含有懸浮固體,出水水質(zhì)惡化。

針對(duì)上述問題,MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合,大大提高了固液分離效率;并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌(特別是優(yōu)勢(shì)菌群)的出現(xiàn),提高了生化反應(yīng)速率;同時(shí),通過降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量(甚至為0),從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。

MBR工藝有哪些類型?

根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的組合方式,可將膜--生物反應(yīng)器分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類型。(以下討論的均為固液分離型膜--生物反應(yīng)器)

分置式

把膜組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置。


生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后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,成為系統(tǒng)處理水;固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留,隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。

一體式

把膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部。進(jìn)水進(jìn)入膜--生物反應(yīng)器,其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除,再在外壓作用下由膜過濾出水。


這種形式的膜--生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng),并且靠抽吸出水,能耗相對(duì)較低;占地較分置式更為緊湊,近年來在水處理領(lǐng)域受到了特別關(guān)注。但是一般膜通量相對(duì)較低,容易發(fā)生膜污染,膜污染后不容易清洗和更換。

復(fù)合式

形式上也屬于一體式膜--生物反應(yīng)器,所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料,從而形成復(fù)合式膜--生物反應(yīng)器,改變了反應(yīng)器的某些性狀。


MBR有什么組合工藝?

為了使廢水達(dá)到更好的凈化效果,常常將A2O工藝和MBR工藝組合成新的系統(tǒng)。

A2O-MBR工藝

焦化廢水是煉焦、高溫干餾、煤氣凈化和回收等過程中產(chǎn)生的,含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、氧、硫、氮雜環(huán)化合物等特點(diǎn),以及高COD值、高酚值和高含量的氨氮。


雖然A2O工藝處理焦化廢水是最有效且應(yīng)用廣泛的方法之一。然而,這一過程的出水很難達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。A2O-MBR組合工藝的出現(xiàn),利用膜過程的優(yōu)勢(shì)來進(jìn)一步改善出水水質(zhì)。

A2O\A-MBR工藝

A2O/A-MBR工藝常用于脫氮除磷,該工藝是在A2O工藝的基礎(chǔ)上再設(shè)一級(jí)缺氧池,廢水經(jīng)過碳膜完成生物脫氮除磷后,再利用第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化,進(jìn)一步去除TN,之后,再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水。


AO-MBR工藝

在AO-MBR系統(tǒng)中,被隔除了懸浮物和雜物的廢水流入調(diào)節(jié)池,均衡水質(zhì)水量,然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離。上流清夜流入MBR處理池,MBR處理池設(shè)計(jì)為AO系統(tǒng):在前段,進(jìn)段的會(huì)流水充分混合進(jìn)行生物反硝化脫氮,在后段進(jìn)行生物降解和硝化,同時(shí)加堿,處理后的廢水直接排放。


3A-MBR工藝

3A-MBR工藝是將膜生物反應(yīng)器技術(shù)與傳統(tǒng)的厭氧、缺氧、好氧工藝結(jié)合的新工藝,常常用在脫氮除磷廢水的凈化,突出特點(diǎn)與生物除磷脫氮過程相互促進(jìn),使整個(gè)系統(tǒng)除磷脫氮和去除有機(jī)物的效率達(dá)到最大化效果。


技術(shù)特點(diǎn)

充分提高膜反應(yīng)池高濃度活性污泥,促進(jìn)形成優(yōu)勢(shì)硝化菌群落,提高硝化效率,使氨氮去除徹底; 通過自動(dòng)控制,優(yōu)化膜生物反應(yīng)器排泥時(shí)間,合理控制泥齡,提高系統(tǒng)內(nèi)生長緩慢硝化菌、反硝化菌和其他專性生化菌的濃度,提高有機(jī)物和除磷脫氮的效果; 實(shí)現(xiàn)好氧排泥,避免磷的二次釋放,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、第一段缺氧、第二段缺氧、好氧和膜池。氣特點(diǎn)是在A2O-MBR工藝中設(shè)置兩段缺氧區(qū),通過控制進(jìn)水和回流點(diǎn)調(diào)節(jié)兩段缺氧區(qū)的功能。


進(jìn)水方式采用厭氧區(qū)和第一缺氧區(qū)兩點(diǎn)進(jìn)水?;亓鞣绞讲捎萌?jí)兩點(diǎn)回流,第一級(jí)是膜池混合液回流到好氧去前端;第二級(jí)是好氧區(qū)混合液分別回流到第一缺氧區(qū)和第二缺氧區(qū);第三極是第一缺氧區(qū)的混合液混流到厭氧區(qū)。

SBR-MBR工藝

SBR-MBR工藝是將SBR和MBR相結(jié)合形成的一種工藝,具有兩者的優(yōu)點(diǎn)。SBR是一種改良型的活性污泥處理工藝,利用膜組件的截留過濾作用,反應(yīng)中的微生物可以最大限度的繁殖,利于硝化細(xì)菌的生長,污泥的生物活性高、吸附和降解有機(jī)物能力強(qiáng)。


SBR-MBR工藝有進(jìn)水、厭氧、好氧、沉淀五個(gè)系統(tǒng),SBR和MBR的工作方式為生物脫磷除氮提供條件,還可以根據(jù)處理不同廢水的需要進(jìn)行控制,利用膜分離排水,提高廢水的凈化效率,還節(jié)省了時(shí)間。


來源:化工707 

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