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MBR膜生物反应器MBR膜生物反应器一、MBR技术简介膜生物反应器(MembraneBio-Reactor,MBR)为膜分别技术与生物办理技术有机联合之新式态废水办理系统。以膜组件取代传统生物办理技术尾端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物办理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并经过保持低污泥负荷减少节余污泥量。主要利用陶醉于好氧生物池内之膜分别设施截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提高至800010000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。膜生物反应器因其有效的截留作用,可保留世代周期较长的微生物,可实现对污水深度净化,同时硝化菌在系统内能充分生殖,其硝化成效显然,对深度除磷脱氮供给可能。1.MBR的技术原理MBR工艺一般由膜分别组件和生物反应器构成,由膜组件取代二次积淀池进行固液分别。因为膜能将所有的生物量截留在反应器内,可以获取长泥龄和高挂浮固体浓度,有益于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖,不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化,从而增强了活性污泥的硝化能力,膜分别还可以保持较低的F?M,使节余污泥产率远小于活性污泥工艺,且系统运转更加灵巧和稳固。MBR工艺中膜选择的技术重点MBR从膜分其他角度主要涉及微滤、超滤、纳滤及反浸透。因为无机膜的成实情对较高,目前几乎所有的膜技术都依赖于有机的高分子化合物。应用于MBR的膜资料既要有优异的成膜性、热稳固性、化学稳固性,同时应拥有较高的水通量和较好的抗污染能力。目前,国内外常采纳的方法是膜资料改性或膜表面改性,能有效地提高膜组件的通量和抗污染能力。另一点需要考虑的要素是膜的孔径,因为曝气池中活性污泥是由齐集的微生物颗粒构成,此中一部分污染物被微生物汲取或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面,尽管粒子的直径取决于污泥的浓度、混杂状态以及温度条件,这些粒子仍存在着必定的分布规律,考虑到活性污泥状态与水通量,最好选择/50.100.40微米孔径的膜。二、MBR技术的长处MBR是膜分别技术与生物办理法的高效联合,其发源是用膜分别技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分别。这类工艺不但有效地达到了泥水分其他目的,并且拥有污水三级办理传统工艺不行比较的长处:1、高效地进行固液分别,其分别成效远好于传统的积淀池,出水水质优异,出水悬浮物和浊度凑近于零,可直接回用,实现了污水资源化。2、膜的高效截留作用,使微生物完整截留在生物反应器内,实现反应器水力逗留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完整分别,运转控制灵巧稳固。3、因为MBR将传统污水办理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级办理的所有工艺设施,所以可大幅减少占地面积,节约土建投资。4、利于硝化细菌的截留和生殖,系统硝化效率高。经过运转方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。5、因为泥龄可以特别长,从而大大提高难降解有机物的降解效率。6、反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运转,节余污泥产量极低,因为泥龄可无穷长,理论上可实现零污泥排放。7、系统实现PLC控制,操作管理方便三、MBR办理工艺在设计和运转过程中存在的问题工艺设计在惯例的水办理工艺中,废水中的污染物约有2/3被转变成重生的生物量(污泥)。因为这些重生的生物量也是一种潜伏的污染源,所以在传统的水办理工艺中污泥的分别过程与降解过程拥有相同重要的地位。在传统的办理工艺中,污泥分别是以重力分别形式来实现的,所以反应器混杂液污泥容积指数(SVI)在设计和运转控制过程中据有很重要的地位。MBR系统的工艺配置MBR系统可以省去活性污泥法中的初沉池。但是,进入到MBR反应器的固体颗粒汇齐集在膜纤维之间。过分的积累将以致断丝的状况发生使整个系统的正常运转遇到影响。因为目前膜组件的造价占整个工程投资的比率较大,所以在MBR系统的设计过程中应该对预办理单元进行合理的配置。其他,MBR办理工艺中污泥逗留时间较长,跟着运转时间延长污泥活性降落显然。污泥中的非活性物质在反应器中的积累不仅对微生物的活性产生克制使污泥老化,并且这些非活性物质还会在膜表面堆积以致膜通量降低,给反应器的稳定运转带来麻烦。其他,从固液分其他角度而言,膜单元可以取代二沉池,但是它却很难实现节余污泥分别这一功能。在传统活性污泥法中二沉池污泥含水率在99.8%(相当于20g/l),曝气池混杂液污泥浓度在25004500mg/l之间。而MBR混杂液的污泥浓度在600012000mg/l之间。其他,MBR混杂液的沉降性能远不如活性污泥法中曝气池混杂液的沉降性能好。目前,还没有一种现成的合适于办理MBR节余污泥的方法。磷的去除在MBR系统中污泥的分别过程是靠膜资料截留来实现的,所以MBR工艺与活性污泥法有很大的不一样:其一是在传统活性污泥法中污泥的回流量平时为进水流量的0.51.5倍,而在MBR办理工艺中为了保证膜资料的分别性能回流量平时是进水流量的24倍。其二是在传统活性污泥法中回流污泥的溶解氧浓度很低,而在MBR办理工艺中回流混杂液的溶解氧浓度在24mg/l之间。MBR系统可以很方便的提高系统的污泥龄同时还可以为前置反硝化供给兼氧的环境,所以MBR系统拥有很好的脱氮成效,而在MBR除磷的过程中则一定要合理的配置厌氧、兼氧随和氧过程也许采纳化学办理的方式。生物除磷是经过厌氧放磷、好氧过分吸磷以及含有磷元素的节余污泥消除这样几个过程来实现的。在MBR系统中回流的是反应器混杂液而不是像活性污泥法那样回流的是二沉池积淀污泥。因为混杂液溶解氧浓度较高采纳一般部署形式的MBR办理工艺中厌氧放磷成效不理想。所以为了获得理想的除磷成效就要借助于化学除磷方式。化学除磷是依赖投加化学药剂(铁盐、铝盐、石灰等)与混杂液中的磷酸盐形成难溶性的积淀类物质并以节余污泥的形式排出系统。值得注意的是,在采纳化学除磷的MBR办理系统中一定注意化学药剂的投放点以防范所生成的难溶盐在膜资料表面的堆积。1) 在MBR反应器中为了保证膜资料的通量就应该防范磷的难溶盐的生成以及积淀过程和膜分别过程在同一个空间内进行。所以采纳化学除磷就要对反应器进行合理、科学的部署。四、传统MBR膜生物反应器与改进型MBR膜生物反应器传统MBR膜生物反应器分为分置式和一体式两种,在对一般的MBR膜生物反应器进行改进的基础上,改进型MBR膜生物反应器的主要零件有MBR膜组件和生物反应器。由导流板分成生物降解区和膜滤出水区两部分,因为导流板的作用,进入膜滤出水区的活性污泥浓度很低,在提高生物降解区污泥浓度的同时,大大减少了膜污染,可显然延长膜的冲刷周期。生物降解区为复合式,即兼有固定培育(生物膜)和悬浮培育(活性污泥)生物反应器的特色,研究表示,对比单纯的活性污泥法MBR和生物膜MBR污水办理,复合式MBR膜生物反应器的性能更佳。微滤膜,孔径0.05m,直接悬挂于膜滤出水区。原污水经毛发过滤器过滤后,进入高位水箱,再经流量计进入生物降解区,有机物在这里被微生物分解,混杂液经导流板进入膜滤出水区,在真空泵的抽吸作用下经膜过滤后进入出水槽,浓缩液可经底部连通管返回生物降解区,形成回流,底部采纳曝气器曝气。与传统MBR对比,改进型MBR在结构上拥有以下特色:与一体式MBR对比,MBR膜组件相对独立于MBR膜生物反应器,位于膜滤出水区,而一体式MBR膜组件直接悬挂于MBR膜生物反应器中,相同之处在于水均经过负压抽吸从膜单元表面进入中空纤维引出,底部曝气以减少膜污染。与分置式MBR对比,MBR膜组件与MBR膜生物反应器之间无需泵和管线连接,相同之处在于MBR膜组件相对独立于生物反应器,MBR膜污染减少。改进型MBR膜生物反应器的主要长处是:较一体式MBR膜污染大为减少,而较分置式MBR的结构紧凑,体积小,工作压力小,无水循环,节能;办理对象不一样。一体式MBR和分置式MBR的膜组件办理的是生物反应器中经生物降解的完整混杂液,而改进型MBR膜组件办理的是经导流板预澄清的料液,SS浓度降低,有益于在不增添能耗的状况下减少膜污染。除生物降解区外,膜滤出水区也需少许曝气(前者是为微生物供给好氧环境,后者是为了减少膜污染),所以该设施的详尽能耗需进一步的试验研究。五、膜污染MBR工艺有传统工艺所没法比较的长处,但也存在较难战胜的问题。第一如何防范膜污染,是国内外研究者面对的主要问题。诸多研究表示,生物细胞的胞外聚合物EPS(ExtracelluarPolymers)是膜污染的重要要素,因为EPS在污泥混杂液中的积累可引起混杂液粘度的增添以及膜过滤阻力的增添。膜污染现象特别复杂,它取决于浓度、温度、pH值、离子强度、氢健、偶极间作用力等物理和化学参数。研究表示,好氧MBR数目占绝对多数的生物絮体对膜污染起主导作用;而厌氧MBR则归纳于有机质在膜面的吸附、难溶无机物在膜表面的堆积以及微生物细胞在膜面的粘附。其实,膜污染在MBR工艺中是特别复杂、难控制的,它是MBR工艺适用化的主要问题。
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