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1、MBRMBR工艺技术介绍工艺技术介绍 技术中心膜工艺小组 提纲 第一章 MBR工艺 简介第二章 MBR工艺用膜 膜组件 第三章 MBR系统设计 第四章 MBR案例介绍 第一章 MBR工艺简介 MBR工艺分类 1 2 MBR含义及其工作原理1 1 MBR工艺优越性1 3 MBR工艺的不足1 4 MBR发展历史1 5 MBR发展前瞻1 6 第一章 MBR工艺简介 MBR为膜生物反应器 Membrane Bio Reactor 的简称 是一种将 膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术 它利用膜分离设 备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住 省掉二沉池 膜 生物反应器工艺通过膜的分离技术
2、大大强化了生物反应器的功能 使活性污泥浓度提高 通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量 并减少 污水处理设施占地面积 1 1 MBR含义及其工作原理 定义 第一章 MBR工艺简介 传统活性污 泥法流程 MBR法流程 1 1 MBR含义及其工作原理 生化反应池 出水 第一章 MBR工艺简介 1 1 MBR含义及其工作原理 在传统的污水生物处理技术中 泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的 其分离效 率依赖于活性污泥的沉降性能 沉降性越好 泥水分离效率越高 而污泥的沉降性取 决于曝气池的运行状况 改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件 这限制了 该方法的适用范围 由于二沉池固液分离的要求 曝气池的污泥
3、不能维持较高浓度 一般在 1 5 3 5g L 左右 从而限制了生化反应速率 水力停留时间 HRT 与污泥龄 SRT 相互依赖 提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾 系统在运行过程中 还产生了大量的剩余污泥 其处置费用占污水处理厂运行费用的 25 40 传统活 性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象 出水中含有悬浮固体 出水水质恶化 生化反应池 出水 第一章 MBR工艺简介 1 1 MBR含义及其工作原理 MBR 工艺通过将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合 不仅省去了二沉池的建设 而且大大提高了固液分离效率 并且由于曝气池中活性污 泥浓度的增大和污泥中特效菌 特别是优势菌群
4、 的出现 提高了生化反应速率 同 时 通过降低 F M 比减少剩余污泥产生量 甚至为零 从而基本解决了传统活性 污泥法存在的许多突出问题 工艺对比膜生物反应器传统生化处理 主要工艺过程 生化处理 膜分离生化处理 沉淀 污泥浓度 6000 15000mg l可根据生化处理需要进 行调整 确保高浓度 高活性 可有效抑 制丝状菌生长 控制污泥膨胀和生物泡沫 3000 5000mg l手沉淀池表面负 荷影响 污泥浓度不能过高 经常 受到丝状菌繁殖 污泥上浮和生物 泡沫的影响 生物种群 采用膜分离 几乎所有的微生物都被截留 在反应器内 生物种群非常丰富 因此生 化处理效率很高 采用重力沉淀分离 一些弱势
5、微生 物或世代周期较长的微生物很难存 留 而这些微生物常常是高效生化 处理所必须的 生化处理效果 生物相气动快 生物降解彻底 处理效率 高 可达95 以上 出水BOD小于 2mg l COD可小于50mg l 存在生物流失 处理效率一般在 85 左右 出水BOD小于20mg l COD可小于150mg l 要达到更 好的处理效果 必须增加深度处理 设施 抗冲击负荷能 力 由于具有较高的污泥浓度和丰富的生物种 群 且活性高 因此抗冲击能力高 抗冲击负荷一般 很容易受到外界 条件变化的影响 占地面积 运 行费用 处理设施紧凑 占地面积小 运行费用低 处理设施多 占地面积大 运行费 用较高 自控程度
6、 运 行管理 自动化控制程度高 可最大限度地减少人 为因素的影响 处理构筑物多 实现高度的自动化 控制很难 实际操作效果 受人员 素质影响很大 第一章 MBR工艺简介 1 2 MBR工艺分类 分类依据种类 膜组件与生物反应器 组合方式 分置式 一体式 一体 复合式 膜组件管式 板框式 中空纤维式等 膜材料有机膜 无机膜 压力驱动形式外压式 抽吸式 生物反应器好氧 厌氧 曝气生物反应器 萃取膜生物反应器 膜分离生物反应器 第一章 MBR工艺简介 膜组件和生物反应器分 开设置 生物反应器中的混 合液经循环泵增压后打至膜 组件的过滤端 在压力作用 下混合液中的液体透过膜 成为系统处理水 膜组件置于生
7、物反应器 内部 进水进入膜 生物反 应器 其中的大部分污染物 被混合液中的活性污泥去除 再在负压作用下由膜过滤 出水 分置式一体式复合式 形式上也属于一体式膜 生物反应器 所不同的是 在生物反应器内加装填料 从而形成复合式膜 生物反 应器 改变了反应器的某些 性状 1 2 MBR工艺分类 第一章 MBR工艺简介 1 高效的固液分离 出水水质优质稳定 2 剩余污泥产量少 MBR的优势 3 占地面积小 无需二沉池 工艺设备集中 4 可去除氨氮及难降解有机物 5 克服了传统活性污泥法易发生污泥膨胀的弊端 6 操作管理方便 易于实现自动控制 1 3 MBR工艺优越性 第一章 MBR工艺简介 1 4 M
8、BR工艺的不足 1 投资大 膜组件的造价高 导致工程的投资 比常规处理方法增加约30 50 MBR的不足 2 能耗高 泥水分离的膜驱动压力 高强度曝 气 为减轻膜污染需增大流速 3 膜污染清洗 4 膜的寿命及更换 导致运行成本高 膜组件 一般使用寿命在5年左右 到期需更换 第一章 MBR工艺简介 1 现有城市污水处理厂的更新升级 2 无排水管网系统地区的污水处理 如居民点 旅游度假区 风 景区等 3 有污水回用需求的地区或场所 如宾馆 洗车业 客机 流动 厕所等 4 高浓度 有毒 难降解工业废水处理 如造纸 制糖 皮革等 行业 5 垃圾填埋厂渗滤液的处理及回用 6 小规模污水厂 站 的应用 1
9、 6 MBR发展前瞻 应用 领域 第一章 MBR工艺简介 1 膜污染的机理及防治 2 MBR工艺流程形式及运行条件的优化 3 MBR 工艺经济性研究 4 以节能 处理特殊水质对象开发新型的膜生物反应器 5 成熟 系统 MBR 的工艺设计方法 6 组合生物反应器 1 6 MBR发展前瞻 研究 重点 MBR膜组件 2 2 MBR用膜介绍2 1 常见MBR膜组件介绍 2 3 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 不足 运行过程易污染 强度低 使用寿命短 优点 成本相对较低 造 价便宜 膜的制造工艺较 为成熟 膜孔径和形式也 较为多样 应用广泛 材质 聚烯烃类 聚乙烯 类 聚丙烯腈 聚砜类 芳香族聚酰胺 含
10、氟聚合 物等 高分子有机膜材料 2 1 MBR用膜介绍 不足 造价昂贵 不耐碱 弹性小 膜的加工制备 有一定困难 优点 陶瓷膜为例 耐 酸 抗压 抗温 其通量 高 能耗相对较低 材质 金属 金属氧化物 陶瓷 多孔玻璃 沸石 无机高分子材料等 无机膜 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 2 1 MBR用膜介绍 陶瓷膜主要是A12O3 Zr02 Ti02和Si02等无机材 料制备的多孔膜 其孔径为 0 1 50 m 具有化学稳定 性好 能耐酸 耐碱 耐有 机溶剂 机械强度大 可反向 冲洗 抗微生物能力强 耐高 温 孔径分布窄 分离效率高 等特点 陶瓷膜与同类的有 机高分
11、子膜相比具有许多优 点 它坚硬 承受力强 耐 用 不易阻寨 对具有化学 侵害性液体和高温清洁液有 更强的抵抗能力 其主要缺 点就是价格昂贵目 制造过 程复杂 MBR 工艺中用膜一般为 微滤膜 MF 和超滤 膜 UF 大都采用 0 1 0 4 m 膜孔径 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 微滤常用的聚合物材料有 聚碳酸酯 纤维素酯 聚偏二氟乙烯 聚砜 聚四氟乙烯 聚氯乙烯 聚醚酰亚胺 聚丙烯 聚醚醚酮 聚酰胺等 超滤常用聚合物材料有 聚砜 PS 聚醚砜 PES 聚酰胺 聚丙烯腈 PAN 聚偏氟乙烯 纤维素酯 聚 醚醚酮 聚亚酰胺 聚醚酰胺等 2 1 MBR用膜介绍 目前MBR膜组件中使用量较大的只
12、有聚偏 二氟乙烯 PVDF 聚乙烯 PE 和聚丙稀 PP 其中聚偏二氟乙烯 PVDF 由于其 优良的物理和化学性能 强度和耐腐蚀性 在 国内和国外用量均最大 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 海绵状 支撑层 致密表 皮层 PVDF 聚偏氟 乙烯 材质中 空纤维膜 PVDF是一种 氟化聚合物 具有300万 400万的分子 量 有很强的 物理强度和化 学稳定性 膜表面放大照片 膜横断面放大照片 2 1 MBR用膜介绍 制造商组件构型材料孔径通量 mLm 2h 1 国内 天津膜天膜工程公司中空纤维浸没式PVDF0 210 15 浙大凯华膜技术有限公司中空纤维浸没式PP0 1 0 25 10 中科院上海
13、应用物理研究所平板浸没式PVDF PES100000Da10 20 海南立升净水科技公司中空纤维浸没式PVC PVDF0 015 10 10 15 南京工业大学管式加压外置式无机0 240 80 国外 GE Zenon中空纤维浸没式PVDF0 0415 30 日本 Kubota 久保田 平板浸没式CPE0 415 30 日本 Mitsubishi Rayon 三菱 中空纤维浸没式PE PVDF0 410 15 15 30 日本 Toray 东丽 平板浸没式PVDF0 0815 30 日本 Asahi Kusei 旭化成 中空纤维浸没式PVDF0 115 30 Siemens Memcor 西门
14、子 中空纤维浸没式PVDF0 0415 30 荷兰 Norit X Flow 诺瑞特 管式气升外置式PVDF150000Da30 60 国内外生产厂家膜制作材料 中空纤维膜 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 中空纤维具有高压下不变形的强度 勿需支撑材料 把大量 多达几十万根 中空纤维膜装入圆筒型耐压容器内 纤维束的开口端用环氧树脂铸成管板 外径一般为 40 250 m 内径为 25 42 m 在 MBR 中 常把组件直接 放入反应器中 不需耐压容器 构成浸没式膜 生物反应器 一般为外压式膜组件 优点 装填密度高 一般可达16000 30000 m2 m3 造价 相对较低 寿命较长 可以采用物化性
15、能 稳定 透水率低的尼 龙中空纤维膜 膜耐 压性能好 不需要支 撑材料 缺点 对堵塞敏感 污染和浓差极化对膜 的分离性能有很大影 响 压力降较大 再生 清洗困难 原料的前 处理成本高 2 2 MBR膜组件及形式介绍 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 以 MitsubishiRayon Japan 公司为代 表 它具有膜面 积大 易于安装 清洗方便等特 点 A 中空纤维帘状浸入式膜组件 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 以GE的Zenon公司为代表 它具有膜面积大 占地面积小等特 点 B 中空纤维柱状浸入式膜组件 板框式膜组件 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 板框式是MBR 工艺最早应用的一种膜组件
16、形式 外形类似于普通的板框式压滤机 优点 优点是 制造 组装简单 操作方便 易于维护 清洗 更换 缺点 密封较复杂 压力损失大 装填密 度小 2 2 MBR膜组件及形式介绍 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 以Kubota公司为代表 具有膜通量大 易于组装 清洗方便等特点 平板型帘状浸入式膜组件 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 由膜和膜的支撑体构成 有内压型和外压型两种运行方式 实际中多采用内压型 即进水从管内流入 渗透液从管外流出 膜直径在 6 24mm 之间 管状膜被放在一 个多孔的不锈钢 陶瓷或塑料管内 每个膜器中膜管数目一般为4 18根 管状膜目 前主要有烧结聚乙烯微孔滤膜 陶瓷膜 多孔石墨管等 价格较高 但耐污染且易清 洗 尤其对高温介质适用 优点 料液可以控制 湍流流动 不易堵塞 易清洗 压力损失 小 缺点 装填密度小 一般低于300m2 m3 管式膜组件 2 2 MBR膜组件及形式介绍 第二章 MBR工艺用膜 膜组件 主要部件为多孔支撑材料 两侧是膜 三边密封 开放边与一根多孔的中心产品 水收集管密封连接 在膜袋外部的原水侧垫一层网眼型间隔材料 把膜袋 隔网依次 迭合 绕中
