一体化膜生物反应器（精选9篇）
一体化膜生物反应器 篇1
一、引言
一体式膜生物反应器 (IMBR) 是基于传统活性污泥法基础之上, 结合了高效膜分离技术而成的, 在日常生活中的污水净化和处理过程中, 其几乎可以将所有的微生物捕获于反应器中。对于传统活性污泥法, 利用膜组件代替其中的二沉池而形成的膜生物反应器技术, 具有占地面积小、负荷高、出水水质好、易于维护和操作等特点, 同时也完全分离了水力停留时间和污泥龄, 这些因素从根本上讲已经突破了传统方法的局限性, 满足小型、高效的水处理工艺的需求, 适应于严格的环境标准背景下的要求。膜生物反应器对较难降解的工业废水处理也是非常有效的, 在处理的过程中能有效地去除氨氮类的污染化合物, 使得处理后的水中的有机污染物含量降到最低。
现今全球性水资源短缺、人口的快速增长和经济的快速发展, 使得对水的要求日益增加, 附带的水环境质量变质, 故需要一种污水资源的处理技术用来适应于时代发展。目前, 对于膜生物反应器在应用上已经很成熟, 尽管如此但仍然有许多问题需要解决, 其中最主要的就是膜污染问题, 它已经成为了影响膜生物反应器技术有利发展的主要障碍。膜污染是一体式膜生物反应器在运行中产生的膜阻力上升因素的总称, 在处理污水时料液中的一些微细颗粒及其它的溶质大分子会直接与膜发生物理、化学等方面的机械反应, 使得这些物质在膜面或膜孔内被吸附富集, 微生物也会在膜水界面上积累起来, 这些情况的发生会造成膜孔径堵塞或变小, 大幅度降低膜的透过流量与分离特性。关于膜污染认识方面前人已经做了大量的相关研究, 包括对膜污染机理、影响因素、清洗与再生技术等各方面的研究等, 但关于环境温度对膜污染的影响的研究尚不多见, 鉴于此笔者通过试验模拟, 对膜生物反应器中膜污染受温度影响进行研究分析, 为相关研究者提供参考。
二、膜生物反应器中膜污染机理及试验设计
2.1、膜生物反应器中膜污染机理
膜污染, 顾名思义, 就是膜生物反应器由于进行污水处理, 而使水中的微粒、微生物、胶体粒等污染物微粒子或大分子与膜组件发生物理或化学作用, 导致膜组件表面吸附或附着、积聚大量微粒, 造成阻塞的现象。通常来讲, 膜污染主要分为膜孔阻塞污染和膜表面滤饼层沉积污染两大类, 膜孔阻塞污染主要是由污水中的有机微粒子、胶体粒以及一些大分子污染物堵塞在膜孔隙中形成的阻力;滤饼层沉积污染主要是由膜表面形成的凝胶层以及沉积的污泥形成的阻力。
2.2、实验设计
试验采用两套相同装置同时进行, 以提高试验速度。试验分别以10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃6组温度进行对比试验来验证膜污染情况变化, 温度控制主要通过对反应器加热配合温控仪来进行有效控制, 误差范围是0.5摄氏度, 恒流量出水, 试验以温度作为唯一变量进行对比验证。
试验通过对反应器内液面与出水测压管高度差来反映整体系统的水头损失, 从而也就可以得出膜过滤压差以及污泥层阻力, 最终得出膜污染与温度变化的规律。
三、试验结果及分析
通过试验测得, 10℃和15℃条件下, 膜污染类型主要以滤饼层污染为主;20℃和25℃条件下, 膜污染类型同时存在膜孔堵塞污染和滤饼层污染两种;30℃和35℃条件下, 膜污染类型以膜孔堵塞污染为主。
通过6组实验对比可以得出, 随着温度的升高, 膜污染类型由滤饼层污染逐渐向膜孔堵塞污染转变。这主要是因为滤饼层的形成主要是浓差极化作用 (浓差极化作用指膜生物反应器中, 在水分子透过膜时, 原水中的绝大部分有机物、杂质以及微生物等被截留在膜面附近, 从而形成浓度差, 出现反扩散, 在膜面附近形成凝胶层的过程) 的结果。由浓差作用的概念可以知道, 物质的迁移系数 (即直接影响膜的分离过程参数) 是直接影响浓差极化程度的, 它与浓差极化程度成反比, 而温度对物质迁移系数的影响可以用k∝exp (0.005T) 式表示。由此式可以知道, 温度越低, 物质迁移系数越低;相反则越高。所以, 温度越低, 凝胶层形成越容易, 当凝胶层达到一定厚度, 也就有效的降低了膜孔堵塞污染, 膜污染以滤饼层污染为主;而温度越高, 凝胶层的形成越困难, 膜污染也就以膜孔堵塞为主。
四、结论
(1) 通过不同温度的对比, 以温度作为单一变量, 结合相应的数学模型知识, 对比分析论证, 最终得出:10℃和15℃条件下, 膜污染类型主要以滤饼层污染为主;20℃和25℃条件下, 膜污染类型同时存在膜孔堵塞污染和滤饼层污染两种;30℃和35℃条件下, 膜污染类型以膜孔堵塞污染为主, 即随着温度的上升膜污染类型由滤饼层污染逐渐向膜孔堵塞污染转变。此结果在传质理论分析方面也得到相同结论, 从而给予试验结果有力的佐证。
(2) 针对上述一体式膜生物反应器中膜污染随温度变化的规律, 针对不同地域不同季节的温度变化, 给予灵活的膜污染处理方案, 从而提高膜的工作效率。
摘要：随着全球水资源的进一步紧缺, 水环境污染的逐渐恶化, 节水治水已成为全球水资源可持续化发展的主旋律。一体式膜生物反应器作为废水处理回用的主力军, 在近年来取得了较大的发展并逐渐完善, 但其在运行过程中仍然受到其自身膜的特性、类型与结构、运行条件和污泥特性等多因素的影响, 尤其是膜污染问题, 更是直接决定着膜生物反应器的处理效率。本文主要探讨了运行条件中温度条件的变化对膜污染所产生的影响, 通过6组实验进行比对分析, 最终得出温度变化与膜污染类型转换的关系。
关键词：一体式膜生物反应器,膜污染,温度,变化规律
参考文献
[1]余亚琴, 徐微, 吕锡武, 傅金祥.IMBR中膜污染类型随温度变化规律初探[J].安全与环境工程.2008 (03)
[2]尤朝阳, 吕伟娅, 陈文燕, 王圣.膜表面污染中凝胶层形成机理及控制的研究[J].江苏环境科技.2005 (04)
[3]田爱军, 李健生, 孙秀云, 刘晓东, 王连军.一体式膜生物反应器工艺中膜过滤特性研究[J].环境科学与技术.2004 (03)
[4]辛宏杰, 卜庆伟.膜生物反应器运行过程的膜污染防治研究进展[J].污染防治技术.2009 (03)
一体化膜生物反应器 篇2
将循环活性污泥系统(Cyclic Activated Sludge System,CASS)与膜过滤技术组合为一体式膜生物反应器(Submerged Membrane Bioreactor,SMBR),研究其用于生活污水回用处理的.可行性,对该工艺的适宜运行条件进行了研究.结果表明,水力停留时间(HRT)为4 h、DO在2.0～3.5 mg/L、温度控制在常温、pH在6.5～8.0的运行条件是比较经济高效的.并考察了装置对实际生活污水的处理效果,结果表明出水水质优异,优于中水回用标准(CJ 25.1-89).
作 者：董黎静 徐高田 汤凡敏 Dong Lijing Xu Gaotian Tang Fanmin 作者单位：董黎静,Dong Lijing(上海大学环境科学与工程系,上海,72)
徐高田,汤凡敏,Xu Gaotian,Tang Fanmin(上海市环境保护局,上海,200050)
生物膜生成及生物反应器功能分析 篇3
1 生物膜的形成及影响
生物膜的形成和存在引起人们高度重视。研究发现, 生物膜的形成与时间有着密切的关系, 不同时间阶段, 形成的生物膜具有不同的特征。但一般来讲, 生物膜形成包括以下几个阶段[2]: (1) 水中或多或少存在的有机物, 在物理、化学以及生物过程综合作用下吸附于管壁表面, 形成一层富有营养的生物膜载体; (2) 水中的一些浮游细菌通过静电等作用被吸附到载体表面, 由于水流冲击等作用, 这些细菌形成并不稳定的聚合物, 但经过一定时间以后, 终会有部分细菌通过分泌具有黏合作用的胞外多聚物稳定吸附于管壁; (3) 随着时间的推移, 这些细胞摄取并消耗水中的营养物质繁殖增长, 逐渐连接成片, 并向外伸展, 形成个体种类繁多、结构凸出的成熟生物膜。尽管这个过程中会有一些生物膜脱落, 但大部分生物膜还是与管道内壁紧密连接在一起[3]。
生物膜给饮用水及管网带来的影响是: (1) 管壁生物膜逐渐加厚, 导致管壁直径变小, 管网过水能力降低, 动力消耗增加, 同时, 管壁生物膜腐蚀管壁, 在过大水压下, 可能导致爆管; (2) 在水流作用下, 部分生物膜脱落进入水体, 导致管网出口处饮用水的悬浮菌数量骤然增加, 色度和浊度上升, 影响用水安全[4]。 (3) 为控制管网中细菌的生长, 出厂水通常经过加氯消毒, 但在管网输送过程中, 由于消毒效果下降, 部分受伤细菌获得营养后自我修复重新生长, 导致饮用水水质变坏。
2 生物膜中微生物生长的影响因素
(1) 水温:水温是影响生物膜生长的主要因素之一, 实验表明, 过高和过低的温度都会抑制细菌的活性, 同时, 由于管网中细菌种类繁多, 适宜的温度较难确定, 但相对来说, 温水中的细菌比冷水中的细菌生长速度会快一些。 (2) 营养物质:营养物质会在管壁的表面富集, 为微生物的生长提供生物膜载体, 提供有机物和充足的磷、铵等[5]。 (3) 管材:管材对生物膜的生长影响很大。实验表明, 作为微生物的栖息地, 在生物膜形成之初, 表面粗糙的管壁更有利于生物的附着, 在生物膜成熟之后, 这种影响逐渐减小。另外, 铁管相对于PVC管, 由于更容易被腐蚀以致变粗糙, 铁管中的微生物数量往往超过PVC管[6]。 (4) 水流速度:管网中的水流直接与生物膜接触, 是影响生物膜中微生物活性的重要因素。管网中水流速度增加, 可以给生物膜系统带来营养物质, 有利于细菌的生长;水流不畅, 消毒剂消耗快, 微生物容易再生长。另外, 过大的水流速度变化会冲刷管壁, 使生物膜脱落, 抑制生物膜的生长。 (5) 余氯:出水厂出水通常经过加氯消毒, 以对生物膜进行有效控制。由于生物膜中的有机物对于消毒剂的抵抗能力比浮游的微生物强[5], 管网系统复杂, 余氯的浓度就需要进行量化, 一般为0.5mg/L。
3 生物反应器应满足的条件
供水管网内壁存在生物膜, 导致给水动力消耗增加, 水体水质下降, 影响用户用水安全, 严重时甚至导致流行性疾病的泛滥。基于此, 对给水管网生物膜进行深入研究、保证其中生物的稳定性就有着非常重要的意义。由于给水管网中生物膜的实际采样研究比较困难, 模拟生物膜生长的生物反应器应运而生。生物反应器应能合理、有效地模拟实际管网生物膜生长状况。理想情况下, 生物反应器不仅能提供持续剪切力, 还可以重复取样, 以观察生物膜随时间和空间的发展在结构和性质上的变化[1]。同时, 研究生物膜的多样性也是目前的集中点, 因此, 生物反应器应能模拟研究温度、消毒剂余量、营养物质浓度、附着材料、水流速度等对生物膜生长的影响, 以及发现新的微生物种类等。
4 生物反应器结构组成及功能分析
环状生物膜挂片反应器 (BAR) 是一种新型模拟配水管网装置。目前, 各国科学家已利用BAR进行了生物量测定、微生物细胞剥离方法、生物膜形态结构、生物可同化等多种研究[8]。如图1所示, 反应器主体由内外两个有机玻璃圆筒相套而成。内部套筒盛装实验用水, 套筒上下有水体进出口, 实验中, 即可采用水体循环式模拟给水管网中不断流动更新的水体, 也可采用非循环式用以模拟给水管网中具有停留时间的水体, 取用不同的水体即可进行消毒种类和方式、消毒剂余量、营养物质浓度等对生物膜影响的实验。内部套筒内安装有转子, 在转子表面均匀加工有轴向槽, 槽内安装聚碳酸酯膜片, 表面供生物膜生长, 为实验附着材料对生物膜的影响, 膜片可选用不同材料;内部套筒上面开有膜片插拔口, 便于随时以及重复取样;工作时, 转子由电机通过联轴器带动旋转, 转子的转速可由变频器调节, 转子轴向槽中安装的膜片在运动中受到实验水体的剪切力作用, 不同的转速能够模拟不同的剪切力。外部套筒盛装恒温水, 保证实验水体处于一定的温度, 以进行不同温度对生物膜的影响实验;套筒上下有恒温水入出口。内外套筒不相通[1]。实验证明, BAR反应器可以模拟管网中水流持续的不同的剪切力、不同的温度、不同的管材以及不同的水体, 而且取样方便结构简单, 是研究给水管网生物膜的标准装置[1]。
5 结束语
生物膜在给水管网中普遍存在, 并给饮用水安全带来威胁。作为研究生物膜的标准装置, 生物反应器是微生物生长和生化反应的关键场所。生物反应器的结构型式、参数设计都应该考虑到是否较大程度地模拟了管网中生物膜的实际情况[9]。在满足性能指标情况下, 反应器的设计还需要结构简单, 成本低廉;另外, 生物器运行的可靠性以及后期的操作方便性和经济性也应得到保证。
摘要：随着社会的发展, 人们越来越注重生活的健康和水资源的再利用, 水的饮用安全和污水的达标排放就显得尤为重要。饮用水在经管道输送过程中, 微生物附着到管网内壁生长形成生物膜。生物膜的存在会引起一系列水质问题, 影响用户用水安全。所以, 生物膜的研究非常重要, 但给水管网中生物膜的实际采样比较困难, 因此模拟生物膜生长的生物反应器应运而生。文章就生物膜的形成及生物反应器的功能进行了分析。
关键词：给水管网,生物膜,生物反应器
参考文献
[1]林文芳, 余志晟, 陈曦, 等.给水管网生物膜反应器及分子生物学研究方法进展[J].环境科学与技术, 2012, 35 (6) :71-78.
[2]刘雨, 赵庆良, 郑兴灿.生物膜法污水处理技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.
[3]李宇.内环流生物膜反应器传质过程模拟及实验研究[D].大连理工大学, 2007.
[4]林璐.供水管网水力与水质特性研究[D].重庆大学, 2014.
[5]刘慧娜, 孙吉慧, 沈加艳.给水管网中管壁生物膜对水质二次污染的影响[J].环保科技, 2009, 15 (4) :9-11.
[6]刘文君, 吴红伟, 张淑琪.某市饮用水水质生物稳定性研究[J].环境科学, 1999, 20 (2) :34-36.
[7]董丽华.配水管网中的细菌再生长的研究与预测[D].天津大学, 2004.
[8]鲁巍, 唐峰, 张晓健.研究供水管壁生物膜的模拟系统[J].中国给水排水, 2005, 21 (1) :22-24.
一体化膜生物反应器 篇4
摘要：采用中试规模(1.8 m3/d)的缺氧-好氧膜生物反应器(A/O MBR)对城市污水处理回用进行了试验研究.试验结果表明,该工艺处理效果优良,系统对COD、氨氮、浊度、总氮、总磷去除率较高,COD、氨氮出水浓度分别为7～39 mg/L、0～1.31 mg/L.出水水质优于城市杂用水水质标准(GB/T18920-).作 者：杨琦 尚海涛 王洪臣 甘一萍 Yang Qi Shang Haitao Wang Hongchen Gan Yiping 作者单位：杨琦,尚海涛,Yang Qi,Shang Haitao(中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京,100083)
王洪臣,甘一萍,Wang Hongchen,Gan Yiping(北京城市排水集团有限责任公司,北京,100022)
期 刊：环境污染治理技术与设备 ISTICPKU Journal：TECHNIQUES AND EQUIPMENT FOR ENVIRONMENTAL POLLUTION CONTROL 年，卷(期)：, 7(9) 分类号：X703.1 关键词：膜生物反应器 膜污染 生活污水 去除效果
膜生物反应器中膜污染控制的探讨 篇5
目前, 通过物理、化学和生物方法对生活污水和工业废水的处理技术和理论已经成熟, 并不断研发着经济技术合理且高效的污水处理方法。近年来, 随着膜生产技术的发展和成本的降低, 膜生物反应器 (MBR) 作为一种新型高效的污水处理技术在国际上受到了广泛关注。因其具有出水水质好, 容积负荷高, 占地面积小, 剩余污泥产量低, 操作管理方便等优点, 受到人们的青睐。
1 膜生物反应器
膜分离活性污泥法的研究始于20世纪60年代, 1966年美国Dorr-Oliver公司首先在美国化学会议上发表了其研究结果[2]。1969年, Smith首次报道了美国Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。该工艺最大特点是用膜分离技术取代常规活性污泥二沉池, 用膜分离技术作为处理单元中泥水分离的手段。对MBR的研究内容涉及到生物处理工艺与膜分离单元的组合形式、运行处理效果、膜污染的因素、机理以及MBR应用范围的扩大等方面。
MBR作为一种新型高效的水处理技术, 自身仍然存在一定的缺陷。目前, 运行能耗高和膜污染问题是限制MBR广泛应用的瓶颈。其中曝气能耗是决定MBR运行能耗的根本原因, 其占整个运行能耗的80%以上[3]。另外, 膜在运行过程中容易受到污染, 造成膜通量下降, 增加了膜清洗频率和膜的更换频率, 直接影响了膜组件的效率和使用寿命, 也阻碍了MBR的应用推广。
2 膜污染
2.1 混合液的性质。
活性污泥混合液是一个复杂且不断变化的体系, 它包括微生物、进水中的组分以及微生物的代谢产物, 其中许多组分都会导致膜污染。污泥浓度及其尺寸分布是活性污泥性质的重要参数。已有研究表明, MLSS对膜通量、稳定过滤速率、极限通量[4]等均产生负面影响。膜污染分为快速污染和缓慢污染两个阶段。快速污染主要是由微生物细胞及生物固体在膜表面的沉积引起。EPS浓度越大, 沉积在膜表面的细胞越多, 膜污染速率就会加快。而在慢速污染阶段, TMP随溶解性微生物产物 (SMP) 线性增加, 表明SMP是慢速污染阶段的主要污染物[5]。
2.2 运行条件。
运行通量、SRT、HRT、曝气和错流速率等运行条件对膜污染均有很大的影响。临界通量是指在恒通量过滤中存在一个临界值, 当膜通量大于这个值时过膜压力 (TMP) 迅速上升, 膜污染急剧发展;当膜通量小于这个值时, 膜污染的发展非常缓慢。错流流速 (CFV) , 通过由剪切来影响颗粒从膜表面的迁移, 从而影响滤饼层的厚度, 并提高通量。当CFV超过临界值后, 将不会对膜过滤性能有明显改善。当SRT增加时, 污泥浓度随之增加, 污泥活性逐渐降低, 多糖浓度有所减少, 由于细胞溶菌作用产生的蛋白质含量增加, 使膜阻力加大。HRT对膜污染产生间接影响。较高的HRT时膜污染减轻, 压力也没有升高。而在较短的HRT下, 膜表面会迅速形成致密的泥饼层[6]。
2.3 膜的性质。
膜的性质包括膜材质、膜孔径大小、孔隙率、亲/疏水性、电荷性质和粗糙度等。常用的膜材质有聚矾膜、纤维素膜和聚偏氟乙烯膜, 其中聚偏氟乙烯膜的污染趋势最小。研究表明, 膜孔径在0.1μm附近时, 初始消化液对膜的污染趋势最小[7], 孔径较大的膜, 反而会加速膜污染, 使通量下降的更快。亲水性膜受吸附影响较小, 产生更大的膜通量, 比疏水性膜具有更优良的抗污染特性。采用膜表面电荷与混合液相同的膜, 能减缓膜污染, 提高膜通量。
3 膜污染控制
3.1 优化操作条件。
膜组件在临界通量以下运行可以延缓膜污染[8], 在此通量下运行, 不仅可以降低滤饼层阻力, 而且所产生的可逆污染可通过反洗去除, 一旦超过此值, 反洗作用就微弱得多。此外, 间歇抽吸也是延缓膜污染的有效手段, 而曝气只能减少沉积在膜表面的生物体, 即可逆污染。由于溶解性物质进入膜孔道引起的堵塞和膜表面的凝胶层大部分属于不可逆污染, 因此在恒流出水时, 长时间停抽并不能有效的降低膜污染。
3.2 预处理及投加絮凝剂。
聚乙烯微滤膜MBR处理污水, 对反应器的污泥进行臭氧处理, 可有效降低膜污染。采用孔径为0.1μm亲水性聚乙烯膜处理含有腐殖酸、丹宁酸、木质素、多糖及其它大分子碳水化合物的合成污水, 在浸没式中空微滤膜前投加FeCl3和PAC可以延缓膜污染。
3.3 膜材料的改进及优化膜组件。
MBR中常用的膜材料有陶瓷和有机聚合膜。在较大通量下运行, 陶瓷膜无污染现象或膜污染比较缓慢, 而聚合膜随着通量的增加, 膜污染呈指数规律增长。而且, 无机膜机械性能好, 寿命长, 易拆卸清洗。但陶瓷膜制造成本高, 限制了它的使用。膜组件的特性, 如膜丝的松紧度、长度和直径对膜的过滤性能均有影响[11]。
结语:膜生物反应器在污水处理中的应用日趋成熟, 具有不可替代的作用, 然而膜污染是目前膜技术应用过程中面临的最大问题, 膜污染决定了反应器能耗和膜组件寿命, 因此开发抗污染能力强的优质膜材料、优化控制方法和节省能耗仍是未来研究的重点。随着材料科学、化工等学科在水处理领域应用的不断深入, 膜污染问题将被克服, 膜法水处理技术会更加广泛的应用。
摘要：膜生物反应器是由污水生物处理技术与膜分离技术结合而成的新型污水处理与回用工艺。膜污染是膜生物反应器工艺中普遍存在的问题, 是影响其稳定运行的关键因素。本文就膜生物反应器处理生活污水的工艺条件和膜污染理论进行了论述, 并对其工艺设计进行了探讨。
关键词：膜生物反应器,膜污染,污水处理
参考文献
[1]安哥拉.乔菲特.水污染吞噬中国发展成果[J].海外文摘, 2008 (5) :56.
[2]T.Stephenson, S.Judd, B.Jefferson, K.Brindle.Membrane Bioreactors forWastewater Treatment.IWA publishing, London S1H0QS, UK, 2000.
[3]M.Gander, B.Jefferson, S.Judd.Aerobic MBRs for domestic wastewatertreatment:a review with cost considerations[J].Separation and Purifica-tion Technology, 2000, 18 (2) :119-130.
[4]N.Cicek, H.Winnen, M.T.Suidan et al..Effectiveness of the membranebioreactor in the biodegradation of high molecular weight compounds, Water Research, 1998, 322:1553-1563.
[5]Folasade Fawehinmi, Piet Lens, Stephenson T et al..The influence ofoperating conditions on extracellullar polymeric substances (EPS) , solu-ble microbial products (SMP) and bio-fouling in anaerobic membranebioreactors, Proceeding of IWA Special Conference:Water Enviro-ment-Membrane Technology, 2004, Seoul:469-478.
[6]Visvanathan C, B.S.Yang, S.Muttamara et al..Application of air back-flushing technique in membrane bioreactor, Water Science and Tech-nology, 1997, 36 (12) :259-266.
[7]K.H.Choo, C.H.Lee.Membrane fouling mechanisms in the anaerobicbioreactor, Water Research, 1996, 30 (8) :1771-1780.
一体化膜生物反应器 篇6
1引言
MBR (膜生物反应器) 技术是当前污水处理领域的一个研究热点, 这项技术是将现代膜分离技术与传统生物处理技术有机结合起来的一种新型、高效的污水处理及回用技术, 此技术具有占地面积小、工艺运行管理简单以及出水水质高等优点。随着环保事业的快速发展, 预计在“十二五”和“十三五”期间, 我国废水治理投入将分别达到12781亿元和15603亿元, 约有60%~70%的现有水厂适合利用MBR技术来改造, 而新建水厂采用MBR优势也很明显, 尤其在城市污水深度处理中, MBR的市场需求较大。因此, MBR技术具有很好的发展前景。
2 MBR的技术优势
MBR是将膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。它是利用中空纤维膜组件的分离截流功能, 将生物反应器中的活性污泥和大分子难降解的物质截流在反应器中, 提高生化反应效率, 生产出高质量的处理水。从整体结构上看, MBR主要由膜组件、生物反应器和泵三部分组成, 其中生物反应器是污染物降解的主要场所, 膜组件相当于生物处理系统中的二沉池, 起固液分离的作用, 泵是系统出水的动力来源。由于膜的高效截留作用, 一方面使生长缓慢的硝化菌大量滞留在反应器内, 从而达到良好的氨氮去除效果;另一方面, 由于反应器中的污泥龄可以很长, 难降解有机物分解菌等增殖速度慢的微生物得以在反应器内繁殖富集, 大大提高了难降解有机物的降解效率, 这些是传统的生物处理法所不具备的优点;另外, 可使微生物完全截留在生物反应器内, 实现反应器水力停留时间 (HRT) 和污泥龄 (SRT) 的完全分离, 使运行控制更加灵活稳定。此外, 采用膜进行泥水分离, 相当于对污水进行了深度处理, 出水中SS、浊度、大肠菌群等指标均优于滤池出水, 在污水深度处理和再生利用方面具有良好的应用前景。
按照膜组件和生物反应器的相对位置, 常见的MBR装置可分为分置式MBR (也称旁流式MBR) 和一体式MBR (也称浸没式MBR) 两种类型。
如图1所示, 在分置式MBR中, 混合液由泵增压后进入膜组件, 在膜两侧的压差作用下实现料液的固液分离。
如图2所示, 在一体式MBR中, 膜组件是直接浸没在曝气池中的, 利用透过侧的抽吸作用在膜两侧形成压力差实现料液的固液分离。
目前, 国内已有部分污水处理厂开始采用MBR工艺或将其作为升级改造的技术选择, 但整体而言, MBR技术在我国的应用还处于起步阶段, 诸多原因导致MBR膜技术在工程应用中还存在单位处理水量投资成本高、能耗高、运行费用高、处理效果稳定性欠佳等问题, 限制了其在污水处理领域的推广应用, 尤其是对于膜污染这个应用难点问题还缺乏有效的解决方案。
3 膜污染的研究意义
膜污染是所有压力驱动膜过程中的最大问题, 也是MBR技术在实际应用中的重要问题。膜污染直接影响了膜的使用寿命、增加运行管理成本、增加化学清洗药耗, 同时膜污染与系统能耗亦直接关联。因此, 有必要研究MBR技术针对不同的应用过程的膜污染情况和种类, 研究生物处理单元运行参数对系统膜污染的影响, 建立相关关系, 探索更有效的膜污染控制方法和策略。针对不同膜污染过程和种类, 研究高效膜污染清洗技术, 保证膜的长期稳定运行和延长膜使用寿命。
对于MBR系统中膜污染形成原因和控制方法进行深入研究, 不但能为现有污水处理厂的良好运行提供技术保障, 更可为一些污水处理厂的升级改造项目提供可靠的技术参考, 提出有效的解决方案。
4 膜污染的形成原因
4.1 膜材料本身的性能
随着膜技术的进展, 膜材料也出现多元化趋势, 膜的性质主要包括膜孔径、孔隙率、亲 (疏) 水性、表面电荷性质和粗糙度等, 这些方面都会对膜污染的形成过程有着复杂的影响。
4.2 料液的性质
料液的性质主要包括料液中各主要成分的性质、组成、浓度、黏度、pH值等, 这些因素可单独影响膜污染过程, 也可能出现相互的关联, 共同作用于膜污染过程。
4.3 操作条件
膜分离过程的操作条件主要包括膜组件类型及其中的料液运行特征, 例如操作压力、膜面料液流速、进 (出) 料液口位置等, 在实际运行操作中对膜污染的形成有着重要的作用。
5 膜污染的控制方法
5.1 膜材料和膜组件的选择
使用性能优良的膜材料可有效减轻膜污染, 抗污染膜的制备也是目前的研究热点之一。此外, 采用合适的膜组件和流体运动形态也可达到理想的效果。
5.2 料液的预处理
料液的预处理是膜分离过程中的重要步骤, 可采用传统分离方法或其他膜分离方法与MBR技术集成的形式来改善进料液的性质, 减少膜污染的发生。如调节料液的pH值、预杀菌、投加混凝剂或粉末状活性炭 (PAC) 等均可取得较好的运行效果。
5.3 工艺运行条件的优化
优化MBR设备的工艺运行条件有利于实现设备的长期、稳定运行, 常见方法如控制初始渗透通量、错流过滤、超声波参与等。在实际运行中, 还应合理控制反应池内的活性污泥浓度。活性污泥浓度高, 设备的容积负荷高, 相应的处理能力也会比较大, 但膜通量往往下降, 膜污染严重, 因此, 须在两者之间确定一最佳值。
此外, 需特别提出的是, 在一体式MBR设备中, 为减少膜孔堵塞, 常采用间歇抽吸法, 即抽吸过滤一段时间后停止抽吸几分钟以便释放膜面上的污堵物。而且, 在一体式MBR中, 由于膜组件直接浸没在曝气池的混合液中, 可利用曝气形成向上的混合物的冲击作用, 使截留组分不易沉积在膜面上, 所以一体式MBR反应池中的曝气量比普通活性污泥池大得多。
6 结语
膜生物反应器的发展及应用 篇7
一、MBR的发展
膜分离技术在污水处理中的应用开始于20世纪60年代末。1969年, 美国Smith等人首次将活性污泥法与超滤膜组件相结合用于处理城市污水的工艺研究。进入20世纪70年代, 有关MBR的研究进一步深入开展。在这一时期, 尽管各国学者对MBR工艺做了大量的研究工作, 但是由于当时膜组件的种类很少, 膜的寿命通常很短, 这就限制了MBR工艺长期稳定的运行, 从而也限制了MBR技术在实际工程中的推广应用。进入20世纪80年代以后, 随着材料科学的发展与制膜水平的提高, 推动了膜生物反应器技术的向前发展, MBR工艺也随之得到迅速发展。
20世纪90年代以后, MBR技术得到了最为迅猛的发展, 人们对MBR在生活污水处理、工业废水处理、饮用水处理等方面的应用都进行了研究, MBR已经进入实际应用阶段, 并得到了快速推广。
20世纪的最后几年, 人们围绕膜生物反应器的关键问题进行了较多研究, 并取得一些成果。有关膜生物反应器的研究从实验室小试、中试规模走向了生产性试验, 应用MBR的中、小型污水处理厂也逐渐见诸报道。1998年初, 欧洲第一座应用一体式膜生物反应器的生活污水处理厂在英国的Porlock建成运行, 成为英国膜生物反应器技术的里程碑。
二、MBR的原理
膜-生物反应器集生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体, 是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的新型高效污水生物处理工艺。其工作原理是利用反应器的好氧微生物降解污水中的有机污染物。同时, 利用反应器内的硝化细菌转化污水中的氨氮, 以去除污水中产生的异味 (污水中的异味主要由氨氮产生) 。最后, 通过中空纤维膜进行高效的固液分离出水。膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能, 与传统的生物处理方法相比, 具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点, 是目前最有前途的污水回用处理技术之一。铁路机务部门污水经气浮、过滤工艺处理后, 可直接由过滤泵送至MBR反应器处理, 出水进入储水池消毒即可回用或排放。MBR反应器的少量排泥可委托具有危险废物处置资质的企业处置。
三、MBR的特点
1. 膜生物反应器主要有以下四个优点。
(1) 出水水质良好稳定, 可直接回用。由于采用了膜分离技术, 高效的固液分离将废水中悬浮物质、胶体物质与已净化的水分开, 可拦截去除大部分致病菌, 减少消毒药剂用量, 使悬浮物和浊度接近于零。因此, 适合用于中水回收, 具有较高的水质安全性。
(2) 占地面积小, 容积负荷高, 水力停留时间短。膜生物反应器由于采用了膜组件, 不需要沉淀池和专门的过滤单元, 因而占地面积较小, 并且无污泥沉降性问题。系统中MLSS浓度维持较高水平, 大大提高了系统的容积负荷, 使得系统的抗负荷冲击能力增强, 可有效处理高浓度有机废水。同时, SRT将提高, 相对水力停留时间 (HRT) 可大为减少, 而难降解的大颗粒物质在处理池中亦可不断反应而降解。因此, 膜生物反应器通过膜分离技术可最大限度地强化生物反应的功能。
(3) 排泥周期长, 在生物自解下污泥量少, 操作运行费用低, 低能耗且易于自动化控制。膜生物反应器能将污泥完全截留在生物反应器内, 实现不排泥操作-污泥零排放。膜生物反应器中经膜的过滤作用可去除细菌、病毒等有害物质, 显著节省加药消毒所带来的长期运行费用, 且不需加入絮凝剂, 减少运行成本。MBR对氧的高利用效率及其间歇性运行方式, 大大减少了曝气设备的运行时间和用电量。
(4) MBR设备结构简单, 可以一体化组装, 实现了集约化、小型化、自动化, 并可就地处理、回用中水。
2. 膜生物反应器主要有以下两个缺点。
(1) 膜堵塞问题, 尚没有有效的清洗技术, 给操作管理带来不便。
(2) 膜制造成本偏高, 膜生物反应器的基建投资较高。
四、MBR的结构形势
膜生物反应器主要是由膜组件和生物反应器两部分组成, 根据膜组件与生物反应器的组合方式可将膜生物反应器分为以下三种类型:分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器和复合式膜生物反应器。
1. 分置式膜生物反应器。
分置式膜生物反应器是指膜组件与生物反应器分开设置, 相对独立, 膜组件与生物反应器通过泵与管路相连接。该工艺膜组件和生物反应器各自分开, 独立运行, 因而相互干扰较小, 易于调节控制, 而且, 膜组件置于生物反应器之外, 更易于清洗更换, 但其动力消耗较大, 加压泵提供较高的压力, 造成膜表面高速错流, 延缓膜污染, 这是其动力费用大的原因, 每吨出水的能耗为2~10k Wh, 约是传统活性污泥法能耗的10~20倍。因此, 能耗较低的一体式膜生物反应器的研究逐渐得到了人们的重视。
2. 一体式膜生物反应器。
一体式膜生物反应器起源于日本, 主要用于处理生活污水。近年来, 欧洲一些国家也热衷于它的研究和应用。一体式膜生物反应器是将膜组件直接安置在生物反应器内部, 有时又称为淹没式膜生物反应器 (SMBR) , 依靠重力或水泵抽吸产生的负压或真空泵作为出水动力。该工艺由于膜组件置于生物反应器之中, 减少了处理系统的占地面积, 而且该工艺用抽吸泵或真空泵抽吸出水, 动力消耗费用远远低于分置式膜生物反应器, 每吨出水的动力消耗约是分置式的1/10。如果采用重力出水, 则可完全节省这部分费用。但由于膜组件浸没在生物反应器的混合液中, 污染较快, 而且清洗起来较为麻烦, 需要将膜组件从反应器中取出。
3. 复合式膜生物反应器。
复合式膜生物反应器也是将膜组件置于生物反应器之中, 通过重力或负压出水, 但生物反应器的型式不同。复合式MBR是在生物反应器中安装填料, 形成复合式处理系统。
在复合式膜生物反应器中安装填料的目的有两个:一是提高处理系统的抗冲击负荷, 保证系统的处理效果;二是降低反应器中悬浮性活性污泥浓度, 减小膜污染的程度, 保证较高的膜通量。复合式膜生物反应器中, 由于填料上附着生长着大量微生物, 能够保证系统具有较高的处理能力。
五、MBR的应用现状
1. 在生活污水处理方面的应用。
Ueda等用中空纤维抽吸式聚乙烯MBR工艺处理乡村生活污水, 膜通量约为1211 L/ (m2·h) , HRT为13~16h, 当进水BOD为133±58 mg/L、进水SS为132±68 mg/L、总氮为32±19mg/L、总磷为318±310mg/L时, 去除率分别为99%、99%、83%、70%。Chiemchaisri分别采用中空纤维、板式MBR工艺处理城市生活污水, HRT为24 h, 进水COD为60~490 mg/L时, 对COD的去除率分别为80%、98%、93%。Bailey等用错流式微滤MBR工艺处理生活污水, 对COD的去除率超过97%。Muller等用错流式微滤MBR工艺运行300d, 污泥浓度升到40g/L~50g/L, 达到稳定, 对处理COD的体积负荷为019~210 kg/ (m3·d) 、污泥负荷为01021 kg/ (kg·d) , 总有机碳去除率≥90%。清华大学刘锐、黄霞等用一体式膜生物反应器对清华大学学生浴室洗浴污水的处理进行了中试研究, 系统运行了216d, 整个过程没有进行清洗、排泥, 水力停留时间为3.15h, 最后的出水中:COD<40mg/L、NH3-N<0.5mg/L、LAS<0.2mg/L、无SS、无色无味, 出水水质良好稳定, 满足建设部颁布的生活杂用水回用水质标准。
2. 工业废水中的应用。
Harada等用膜, 厌氧生物反应器处理含高浓度颗粒有机物合成废水, 小试运行效果良好, 当进水COD为500mg/L, HRT为48~120h时, 污泥浓度可达1510g/L, 对COD去除率为98%。Kimura等报道采用有机膜生物反应器工艺处理小麦淀粉废水的试验, 进水COD为36g/L、膜面积为54m2, 污泥浓度可达1619 g/L, COD去除率为7515%;处理造纸及纸浆工业废水, 进水COD为28g/L时, 污泥浓度达到1510g/L, COD去除率为96%。
膜生物反应器研究及应用现状 篇8
1膜生物反应器的工作原理
膜生物反应器 (sludge membrane bioreactor, MBR) 是生物处理法和膜技术两者进行结合的一种先进的工艺。这项技术有两个单元, 一个是膜组件, 一个是生物反应器, 废水先在生物反应器中通过微生物进行分解, 产生无害的CO2和H2O, 同时又通过微生物的合成代谢产生自身生长繁殖的物质。然后废水再经过膜组件, 对混合液中的微生物进行截留达到过滤出水的目的, 完成废水处理工艺。
2膜生物反应器的分类
按照生物反应器和膜组件之间的相对位置, 可将膜生物反应器分为以下三种:分置式生物反应器、一体式膜生物反应器、复合式膜生物反应器。
2.1分置式膜生物反应器。分置式膜生物反应器是生物反应器和膜组件两个单元分设在不同的设备中。生物反应器中的混合液通过加压泵加压后再进入的膜组件中, 设置在膜组件外部的压力设备对混合液经膜组件进行过滤, 较大分子的有机物质、无机物质及活性污泥都被截留在膜组件的一侧, 活性污泥可通过回流设备再循环回生物反应器中。这种类型的反应器有其独特的操作管理方便、稳定运行、膜组件的清洗及更换方便为大家所接受, 但是在使用中也存在能耗及动力能耗比较大的缺点。2.2一体式膜生物反应器。一体式膜生物反应器是生物反应器和膜组件两个单元合建在同一个反应器内。这种类型的膜生物反应器和分置式膜生物反应器最大的不同就是占地面积比较小, 同时还具有能耗低的优点。正是由于一体式膜生物反应器具有的这些优点近年来广泛的应用的水处理的领域中。但此方法也存在膜通量低、膜污染严重、膜组件清洗及更换较困难的缺点, 也是人们关注和研究的重点。2.3复合式膜生物反应器。复合式膜生物反应器是在原膜生物反应器内部加入生物膜载体。由于生物膜载体的加入反应器内部存在着附着生长及悬浮生长两类活性污泥, 这样的结构可以增强反应器的适应性, 提高了反应器内部的污泥浓度, 使得反应器的运行稳定性有所提高, 强化了反应器的处理效果。
3膜生物反应器的特点
在超滤膜和微滤膜等的截留作用下, 膜生物反应器内污泥浓度较高。由此, 与传统的活性污泥法相比较膜生物反应器在处理废水时具有很大的优点[1]。
3.1以膜组件代替传统活性工艺中的二沉池, 可以对污水停留时间和污泥停留时间进行分控, 同时还可以达到提高污泥龄, 增加污泥浓度, 提高反应器抗冲击负荷能力的效果, 难降解物质也可得到进一步的降解。3.2以膜组件代替传统活性工艺中的二沉池, 占地面积较传统活性污泥法减少。为城镇污水回用技术提供了经济可行性。3.3生物反应器中的污泥浓度较高, 能够实现好氧区、厌氧区同时存在于污泥絮体中, 完成同步硝化和反硝化的实现。3.4以膜组件代替传统活性工艺中的二沉池, 稳定出水水质, 减少了后续的消毒等工艺的基建费用, 同时出水可直接作为回用水用于生产。3.5易于实现自动控制, 并易于实现设备一体化。
4膜生物反应器的应用
膜生物反应器在废水处理领域有着很大的应用空间。膜分离装置既可以代替传统活性污泥法的二沉池, 同时也可以用来进行油水分离, 另外, 还可以对废水中某些有用物质进行回收。
膜生物反应器可以通过膜的截留作用筛选生长缓慢而且能够降解有毒废水的菌属。因此MBR技术在处理焦化废水、染料废水、制药废水、垃圾渗滤液等难降解有机废水方面具有潜在优势[2]。
研究表明:MBR技术对水体中内分泌干扰物 (EDCs) 、持久性有机污染物 (POPs) 有良好的处理效果[3]。同时, 其他的研究表明:污水处理系统的生物处理出水以及某些垃圾渗滤液中存在着大量的EDCs[4], 而这类物质能够在一定程度上影响到人体荷尔蒙的分泌。通过研究发现MBR技术在高反应器负荷和高污泥浓度为前提下可以有效的筛选出降解EDCs的菌属, MBR技术在含毒物废水、含EDCs废水、含POPs废水等废水的处理中有比较强的使用价值和良好的应用前景。
膜生物反应器在对含苯系物的废水时, 99.9%的苯被去除, 90%的苯酚被去除, 同时处理过程中产生的Al Cl3还能作为絮凝剂参与废水的处理, 有一定的经济价值。在采矿业、纺织业、造纸业等一系列的污染较严重的行业废水处理中能够回收有用物质。膜生物反应器在处理含油工业废水, 对废水中油去除率可以高达99%以上, COD去除率也能够达到97%。
韩国Suwon污水处理厂, 2003年7月为了提高氮和磷的去除效率, 厂区内部投产了一座处理能力为180 m3/d膜生物反应器。该膜生物反应器选用聚偏氟乙烯中空纤维超滤膜作为膜组件, 在11.8 g/L的MLSS、21.2~30.7 d的SRT、6.2 h的HRT的条件下运行可以达到98.8%的BOD去除率、91.3%的COD去除率、同时TP去除率达到69.1%、TN去除率达到77.6%、TKN去除率达到95.6%。该系统在一年内没有对膜组件进行任何化学清洗的情况下运行稳定。
新加坡Bedok污水回用工艺在2003年3月兴建了三套平板膜及中空纤维膜的MBR工艺, 处理能力为300 m3/d。出水检测显示该系统的出水效果好于生物处理出水与UF相结合工艺。
美国2003年建成了处理能力为189 m3/d分置式MBR来处理含油废水, 含油污水来自含油量较大的运送石油的船舶。系统运行条件为MLSS为10 g/L、DO大于2 mg/L, 出水中所含有的BOD、NH3-N、TSS、金属及油脂均达到排放标准。
Zhou等[6]研究了MBR反应器中7种EDC去除效果, 研究结果表明:MBR反应器对于某些EDCs处理效果好于传统的SBR工艺。Wu等[7]对北京市某生活污水处理厂EDCs的沿程去除效果进行研究, 研究结果表明:EDCs去除率全部达到90%以上。
5膜生物反应器存在的问题
5.1对工业废水的处理效率不高。膜生物反应器对生活污水的处理效率相对较高, 出水COD都在100 mg/L, 但是对工业废水的处理效率不高, 仅在70%~90%左右。
5.2存在膜污染问题。胞外聚合物 (EPS) 是形成MBR膜污染的主要污染物。MBR运行一段时间以后, 随着膜内表面微生物的滋生和膜外表面污染层的附着, 膜组件会被污染物堵塞, 膜通量逐渐下降, 直至不再出水。
膜污染是膜技术应用中所面临的一个重要问题, 它会缩短膜的使用寿命, 降低膜的处理能力, 从而使膜处理的费用增加。丝状菌过多也会导致膜污染, 引起泥饼层的形成和膜孔的堵塞。另外, 反应器中污泥粒径过小或者较长的污泥停留时间还会引起混合液中胞外聚合物成分的变化, 可能会加剧膜污染。
参考文献
膜生物反应器的工程应用进展 篇9
1 膜生物反应器的工程应用进展
MBR早期的研究主要在日本、英国、韩国和法国。目前MBR研究和应用较多的是日本、北美(加拿大、美国等)、欧洲(英国、荷兰、法国、德国等)、韩国、中国和南非[7]。
1.1 膜生物反应器在城市污水处理中的应用
20世纪90年代初期,欧洲开始采用MBR处理工业废水,而城市污水的处理则于1996年开始启动[1]。
目前,全世界投入运行或在建的MBR系统已超过2 500套。已投入运行的规模最大的MBR污水处理工程是位于德国Kaarst市的Nordkanal污水处理厂,设计平均流量为4.5×104 m3/d。在建规模最大的是美国Brightwater污水处理厂,设计平均流量为11.7×104 m3/d[8]。
在欧洲,处理城市污水的工程项目数量以每年大于20个的数量增长。1998年,欧洲第一个大型MBR城市污水处理厂——英国Porlock污水处理厂投入运行。1999年MBR工艺被用于德国生活污水的处理。荷兰在处理规模为240 m3/d的MBR中试取得成功后,建造了处理能力为18 000 m3/d的Varsseveld污水处理厂,并从2003年开始投资建设处理能力为(6~24)×104 m3/d的MBR污水处理厂[1]。
在北美,随着浸没式MBR的出现,MBR在城市污水处理中的应用得以迅速发展。截至2005年,北美地区已有219个MBR城市污水处理工程。目前世界上在建规模最大的MBR污水处理厂——Brightwater污水处理厂,位于美国Washington地区,预计将于2010年投入运行。
在日本,MBR的使用更加普遍,已建成几百套的MBR污水处理设施,主要是用于小区污水的处理与回用。
我国对MBR的应用研究起步相对较晚,但发展迅速,建成的密云污水处理厂再生水厂、内蒙古金桥污水处理厂、北小河污水处理厂、写字楼、宾馆、医院等生活污水处理回用等大型MBR污水处理工程相继投入运行。
1.2 膜生物反应器在工业废水处理中的应用
与城市污水处理相比,MBR在工业废水处理中更具竞争力,已经成功应用于化妆品、医药、润滑油、纺织、屠宰场、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂等工业废水处理和垃圾渗滤液等难处理废水中。
在欧洲,早期的MBR主要用于垃圾渗滤液的处理。随着浸没式MBR的出现,MBR的应用范围逐渐扩展到医药、纺织、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂等其他工业废水的处理中。截止到2006年,欧洲已有300多座处理能力大于20 m3/d的工业废水处理工程投入运行。按照目前的发展趋势,欧洲每年将新建50个~60个MBR工业废水处理系统[1]。
1991年,北美第一个外置式MBR工业废水处理系统在通用公司投入运行。随后,处理各种工业废水的MBR系统陆续在美国和加拿大投入运行。截至2005年,北美已建成39个MBR工业废水处理系统。未来在北美地区,MBR有望在食品加工废水、屠宰废水和垃圾渗滤处理中进一步扩大其应用[1]。
MBR在东亚地区工业废水的处理中增长非常迅速。自20世纪70年代以来,日本已建成了150多座MBR工业废水处理项目。在中国和韩国,MBR也开始得到广泛应用。
2 国内外主要膜供应厂商及工程实例
现在世界上有超过8家MBR大、中型制造商,其中比较大的厂商包括General Electric公司,Kubota公司,KMS公司,Norit X-Flow公司(Netherlands),Simens公司,USfilter公司,北京碧水源科技股份有限公司,联合环保工程公司等。
Zenon公司创建于1980年,总部位于加拿大,是世界上最早提供商业化MBR工艺产品的公司之一,目前世界范围内已经运行的Zenon水处理系统有上千套,累计处理规模约670万m3/d。Zenon的膜组器具有相当广阔的市场应用。
Kubota公司在1990年第一次正式进行商业性应用。在英国,Kubota在2000年时就建有1.27万m3/d采用MBR工艺的Swanage污水处理厂。2003年5月,Kubota公司建成了第1 000座浸没式MBR污水处理厂。到2005年,Kubota公司生产的MBR膜组器在全球的销量超过了4 000件。
KMS公司(Koch Membrane Systems Incorporated)是一个膜过滤系统的开发者和生产厂商,是全球最大的错流滤膜生产商。目前在全球安装的KMS膜过滤系统已超过15 000套。KMS设计的MBR系统称为Puron浸没式MBR膜组器,主要应用于市政和工业废水的处理中,这种MBR膜组器安装方便,占地面积小。Puron MBR膜组器的工程应用如位于比利时Antwerp的Sobelgra 废水处理厂,2004年11月运行,处理量为2 000 m3/d,是目前比利时最大的工业MBR工程。
Norit公司1918年成立于荷兰,以“引导净化领域”为理念,是全球净化领域产品及系统解决方案的先驱,是能够提供膜过滤技术的世界领先公司。Norit生产的MBR膜组器被命名为AirLift MBR系统。运用AirLift MBR膜组器的工程主要有:位于阿联酋迪拜的Palm Jumeirah Island的污水处理系统工程,处理量为1.7万m3/d;荷兰的Ootmarsum污水处理厂,2007年年初投入运行,处理量为1.56万m3/d。截至2007年5月,Norit的AirLift MBR膜组器在全球的处理量超过了30万m3/d。预计2007年Norit公司全年的销售额可达3.69亿欧元。
在欧洲和美洲,西门子目前的MBR业务与GE(Zenon)并列为前两名。在中国,西门子公司通过收购北京赛恩斯特科技有限公司来开展其业务。在MBR工程应用中,已建设具有全球影响的北京奥林匹克绿色环保项目——北小河污水处理厂6万m3/d的污水深度处理回用项目。
北京碧水源科技股份有限公司正在运行的最大MBR废水资源化工程——北京密云再生水4.5万m3/d回用工程、目前世界上最大的MBR工程——奥运配套工程的温榆河水资源10万m3/d利用工程、怀柔再生水3.5万m3/d回用工程等均已建成投入使用。各供应厂商所建部分项目见表1。
3 未来展望
MBR应用于实际废水处理还需进行改进研究:1)膜污染机理的研究,探索有效、简便的方法控制和减缓膜污染的发生。2)膜材料的研究,随着膜材料和膜制造技术的发展,将会研制出抗污染性强、通量大、价格低的膜材料,使膜生物废水处理技术得到广泛应用。3)开发研制新型节能的膜生物反应器,与传统工艺相比,MBR费用仍偏高,需进一步降低其能耗以增强MBR的竞争力,因此需研发节能型的膜生物反应器。随着人们对膜分离技术的不断认识,在未来的城市污水、工业废水的处理及污水资源化利用项目中,MBR将展现出良好的发展前景和市场潜力。
摘要：指出膜生物反应器被视为“最佳实用技术”,在污水回用处理和工业废水处理方面有其显著的优势,对其工程应用进展进行了综述,并展望了未来发展和今后的研究方向,以推广膜生物反应器的应用。
关键词：膜生物反应器,城市污水,工业废水,工程应用
参考文献
[1]陈福泰,范正虹,黄霞.膜生物反应器在全球的市场现状与工程应用[J].中国给水排水,2008,24(8):14-18.
[2]吴俊奇,于莉,曹健.膜生物反应器的研究现状[J].北京建筑工程学院学报,2004,20(3):51-52.
[3]樊耀波,王菊思.水与废水处理中的膜生物反应器技术[J].环境科学,2007,16(5):79-81.
[4]彭跃莲.超滤膜在染料废水处理及聚合氯化氯制备中的应用[D].北京:中科院生态中心博士论文,1999.
[5]岑运华.日本水综合再生利用系统90计划的进展概要[J].环境科学研究,1990,3(2):50.
[6]黄霞.膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J].环境科学研究,1998,11(1):40-44.
[7]白玲,蓝伟光.废水处理中膜生物反应器的研究进展[J].膜科学与技术,2008,28(1):91-96.