MBR基础知识与设计要点

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1、江苏清泉环保设备有限公司江苏清泉环保设备有限公司 2008-12-29一、膜生物反应器的基础知识什么是膜-生物反应器（MBR）？传统活性污泥法膜生物反应器(MBR流程)流量调整池反应池流量调整池反应池二沉池膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)是以酶、微生物或动植物细胞为催化剂进行化学反应或生物转化，同时借助膜分离技术装置不断的分离出反应产物并截留催化剂而进行反应的装置。污水处理中的MBR法是将膜分离技术中的超、微滤技术和活性污泥法有机结合的污水处理高新技术，主要有膜组件、生物反应器、物料输送三部分组成，其运行原理是利用反应器内大量的微生物有效地降解污水中各种有机物，

2、使水质得到净化，并通过膜分离装置代替传统工艺中的二沉池，提高固液分离的效率，从而得到优质的出水，基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水回用要求的问题。膜生物反应器的放置形式MBR技术的主要特点膜生物反应器由于采用了膜分离技术与生物反应器相结合的方式，有机物的最终去除仍然是微生物细胞的新陈代谢作用，只是膜高效的固液分离作用强化了这种生物处理作用，MBR具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势，主要有以下几点:1) 能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可以直接回用，实现了污水资源化。2) 膜的高效

3、截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使得运行更加灵活稳定。3) 反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷。4) 膜生物反应器有利于增殖缓慢的微生物的截留、生长和繁殖，使硝化效率得以提高。通过运行方式的改变也可以具有脱氮和除磷的功能。5) 污泥龄可随意控制。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大的提高了难降解有机物降解效果。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄的条件下运行，可以实现基本无剩余污泥的排放。6) 系统由可编程序控制器（PLC）控制，可以实现全程自动化控制。7) 占地面积小，工艺设备

4、集中。总之，膜生物反应器具有许多其他污水处理方法所不具有的优点，特别是出水水质可以满足目前最严格的污水排放标准，甚至是今后更加严格的排放要求。MBR的应用领域工矿企业：1.-食品污水处理；2.-制药、制糖、酒精、皮革、造纸、印染等高浓度有机废水的处理。这类废水用常规的处理方法处理出水难以达到排放标准的要求，而MBR以其技术上的优势，可以对其进行有效处理，出水甚至可以达到回用标准；3.-畜牧业污水处理；4.-各类企业的原有污水处理站的达标改造、水量增容、回用改造等；5.-化工、石油、钢铁等行业污水处理。民用建筑：1.-办公大楼、住宅小区、医院、宾馆、学校、体育场馆等各类民用建筑的污水处理或中水回

5、用系统。 2.-无排水管网系统的地区，如旅游风景区、度假区、别墅、饭店、小居民 点、车站、收费站、临时工地等的生活污水处理。3.-洗车场、洗衣房的回用水处理等。市政污水：各类城镇污水处理及回用。受污染河水净化：针对微污染水源，采用以 为核心的组合工艺， 如粉末活性炭（）组合工艺二、膜生物反应器的国际国内形势MBR市场前景是勿庸置疑的，如同目前反渗透 已广泛应用于高纯水和纯净水制备一样，再过几年， 随着MBR技术的不断创新，也将在污水处理和中水回 用方面起到类似的功用，而且市场会更大。在我国， MBR市场已经进入发展初期，国外厂商已开始争相抢 滩这个市场（相当于上世纪八、九十年代的反渗透市 场）

6、。如清华大学黄霞教授所言：“MBR应用的推动力 ：环境标准的提高；水回用的需求；技术应用逐渐成 熟；膜性能增强：高通量，高强度，耐化学药剂膜材 料的出现。”随着二十一世纪人类经济社会持续快速 发展，认为上述推动力会更加强劲。根据中国膜工业协会的统计报告显示，我国 20042007年MBR技术项目的市场情况如下：2004年，我国MBR技术项目（几乎为中小项目）的 市场份额约为4000万元；2005年MBR技术项目（个别大工业项目,其他几乎为 中小项目）的市场份额约为2.7亿元；2006年MBR技术项目（大中小项目）的市场份额约 为4.5亿元；2007年约为9亿元(大项目为主)根据美国商业信息公司

7、从2005年到2007年2月发表的商业 报告,全世界膜处理技术市场规模（膜处理技术市场是指用膜 技术建设的项目技术与设备系统,它包括提供的膜技术系统、 膜组器、配套设备等，MBR是膜技术中的一种）的现状和预测如下表所示：从国外对膜技术的整个市场预测看，国外比较看好这项技术， 同时对中国市场特别看好。在2006年全世界膜处理技术市场（包括：反渗透膜技术处理市场占有约60%，和超/微滤膜技术处理市场目前约40%）规模大约为108.5亿美金, 到2010年将增长到163.6亿美金（届时，超/微滤膜技术处理市场包括MBR技术将占有65%以上的份额）。中国膜技术市场规模大约为世界膜技术市场规模的十分之一

8、, 在2006年中国膜技术市场的销售额约为13亿美金, 到2010年将猛增到25.8亿美金约200亿元，市场之大, 增长之快, 举世瞩目。可以看出， 中国是世界上膜技术市场增长最快的地区，同时中国的MBR技术市场是世界增长最快的领域和地区之一。统计，至2007年底国内用于污水处理和中水回用的MBR 技术项目约9亿元；而可以为客户提供污水处理与污水资源化 整体技术解决方案大规模项目MBR技术的公司有：国内2家、 国外7家；可以提供中小规模项目的MBR技术与服务的公司有 ：国内约30家、国外10家。可见该领域拥有较高的技术壁垒 ，竞争性还不够强。根据2007年6月颁发的国务院关于印发节能减排综合性

9、工作方案的通知中的规定，十一五期间将新增城市污水日处理能力4500万吨, 形成COD削减能力300万吨，意味着自“十一.五”开始，中国的污水处理市场每年至少在1000亿元以上；而以上污水处理市场均为MBR技术的潜在市场目标。同样，根据2007年6月颁发的国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知中的规定，十一五期间我国将新增城市再生水日利用能力680万吨，城市污水再生利用率达到30%，意味着自“十一五”开始，污水资源化行业将至少有30%约300亿元以上的市场份额。而MBR技术是污水资源化领域的最佳技术之一，也是MBR技术目前阶段的目标市场。根据以上两个市场的发展，以及MBR技术的发展方向，目前

10、MBR技术正在被国内的相关部门接受，并将在今后几年内成为污水处理技术特别是污水资源化领域的主流技术，因为该技术的出现是对我国传统污水治理理念和污水处理技术的一次颠覆和带来的一场伟大变革，将对中国的水处理行业和环境保护产业带来深层次的巨大影响在过去几年，中国的膜生物反应器技术产业以“井喷”方式发展。2007年，膜生物反应器技术占我国污水处理市场的1%以下。据国内有关部门的估计，我国今后5年内膜生物反应器技术产业将以100%以上的年增长率高速发展，大大高于国际平均增长率。预计2008年国内膜生物反应器技术产业市场将达到25亿元人民币，2015年将达到300亿元人民币以上三、膜生物反应器设计与计算M

11、BR生化 池平板膜组件鼓风机产水泵清洗系统自动控制系统1.反应器的容积可按污泥负荷和容积负荷进行计算；2.反应器装置必须保证一定的污泥浓度和水力停留时间。 平均停留时间；3.反应器处理污水的设计参数应有试验去确定，在无试验 数据的条件下，可参考相关工程参数；项项目 污污泥负负荷Fw （kg/kg.d）MLSS (mg/L)容积负积负 荷Fv （kg/kg.d）处处理效率 （%）原污污水水质质 (mg/L)城镇污水回用0.20.42.08.00.40.99598BOD100 500 杂排水中水处理0.10.21.04.00.20.59095BOD50 100 综合生活污水回用0.10.22.08

12、.00.40.99598BOD100 500高浓度有机废水处 理 0.20.44.018.00.52.09899BOD500 5000反应器的生物好氧反应所需的供气量可根据活性污泥法 按下式计算：反应器膜表面清洗所需的空气量，应由位于膜组件下部的曝气管产生的向上水和空气流清除膜表面污染物的试验确定。平板膜一般按照如下参数设计：类别类别0.25平方以下平方膜0.8平方膜1.5平方膜空气量（L/min.片 ）510121214反应器的剩余污泥量可按下列公式计算：四、平板膜组件的设计与参数计算斯纳普平板膜生活污水平均通量设计 一般按照：400600L/m2.d工业废水在没有试验验证 的情况下，膜通量

13、一般按照标准通量的1/2(200300L/m2.d)进行设计。如需提高通量，必须经过试验论证 。膜组件膜组件主要由以下构成：a)膜支架 支撑平板膜的框架；b）软管 连接膜片与集水管的橡胶管；c）集水管 集中来自各软管的过滤水，连接到处理出水管；d）压板 放置膜支架振动和上浮；e）曝气管路 提供膜表面的清洗空气。平板膜应用于污水处理时的注意点！应设计成曝气停止及曝气管清洗时不进行抽吸出水的 系统；！应设计成尽可能避免空曝气（指抽吸停止时）的系统 ；！MBR池鼓风机对曝气管的空气供应量不能超过上限值 ，也就是不能过大的设计曝气量；！运行时膜组件上方应始终保持+300mm以上（推荐 +500mm）的

14、水深。！池内药液清洗时不可使用水泵压入，应利用重力注入 （1m以下）清洗药液。生活、市政污水处理场合：膜片数量n(张)=QmaxFSQmax：日最大污水量;（m3/d） F: 设计膜平均通量；（400600L/m2.d） S: 使用单片平板膜面积；m2u工业污水处理场合：膜片数量n(张)=QmaxFSQmax：日最大污水量;（m3/d） S: 使用单片平板膜面积；m2F: 设计膜平均通量；（L/m2.d） 没有试验的条件，一般按照生活污水一半通量设计，如需提 高膜通量，必须通过试验确认后决定。膜型号和膜件数确定后，应考虑生化池的形状进行设计。膜组件台数较多时，要考虑维护管理等，膜组件必须作复数

15、系列排放。系列运行的场合，膜组件应选用同样型号，每个系列的组件数应都相等。另外，需要曝气池和缺氧池的场合，应将曝气池和缺氧池布置在MBR池的临近位置。膜组件的排布为保证良好的自旋回流效果，好氧曝气生化槽应留有足够的空间，浸没式平片膜组件在生化反应池内的平面布局建议如图。 断面布局通常本公司提供的为膜组件，在组件上已经设置了曝气管，为确保膜组件的正常运行，反应池应满足一定的高度，参见图。反应池水深：SMBR25型 1500mm以上，SMBR100型 2500mm以上，SMBR150型 3100mm以上。五 产水方式影响产水量的因素主要包括：滤膜本身的性能、滤膜组件的结构、曝气系统的设计、活性污泥

16、的性能等，在恒流运行条件下，滤膜组件必须控制在临界过滤通量（过滤压 差(TMP)不随时间明显升高的最大过滤产 量）以下抽吸运行，方能实现长 期稳定的工作状态。QMBR沉浸式平片膜元件的标准过滤通量为1624 L/m2.h。运行时主意事项：*标准过滤通量是有效过滤面积的单位时间产 量。* 通常情况下，建议采用恒流量方式运行，如拟采用其他方式，请咨询我们的工程师。* 在长期运行过程中，抽吸真空压力缓慢上升是正常现象，但不得超过-30kpa。当抽吸压力较高时应及时进行清洗，为此必须做好运行管理记录。正常运行时产水抽吸的负压很低，一般在530KPa，通常选用自吸泵即可满足需要。沉浸式平片膜元件(组件)通常采用恒流量间歇出水方式运行，这是因为在膜过滤时，尽管有曝气的冲刷，但是在连续出水的引流下反应池中的混合污泥仍会在膜表面堆积，形成浓差极化，覆盖滤