MBR工藝講座 大綱 第一章 MBR工藝簡介 第一章 MBR工藝簡介 1 1MBR含義及其工作原理 第一章 MBR工藝簡介 1 1MBR含義及其工作原理 第一章 MBR工藝簡介 1 1MBR含義及其工作原理 在傳統的污水生物處理技術中 泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的 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行狀況 改善污泥沉降性必須嚴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速率 水力停留時間 HRT 與污泥齡 SRT 相互依賴 提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾 系統在運行過程中還產生了大量的剩余污泥 其處置費用占污水處理廠運行費用的25 40 傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象 出水中含有懸浮固體 出水水質惡化 第一章 MBR工藝簡介 1 1MBR含義及其工作原理 MBR工藝通過將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合 不僅省去了二沉池的建設 而且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 特別是優勢菌群 的出現 提高了生化反應速率 同時 通過降低F M比減少剩余污泥產生量 甚至為零 從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問題 第一章 MBR工藝簡介 1 2MBR工藝分類 第一章 MBR工藝簡介 膜組件和生物反應器分開設置 生物反應器中的混合液經循環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 成為系統處理水 膜組件置于生物反應器內部 進水進入膜 生物反應器 其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除 再在負壓作用下由膜過濾出水 形式上也屬于一體式膜 生物反應器 所不同的是在生物反應器內加裝填料 從而形成復合式膜 生物反應器 改變了反應器的某些性狀 1 2MBR工藝分類 第一章 MBR工藝簡介 1 高效的固液分離 出水水質優質穩定 2 剩余污泥產量少 MBR的優勢 3 占地面積小 無需二沉池 工藝設備集中 4 可去除氨氮及難降解有機物 5 克服了傳統活性污泥法易發生污泥膨脹的弊端 6 操作管理方便 易于實現自動控制 1 3MBR工藝優越性 第一章 MBR工藝簡介 1 4MBR工藝的不足 1 投資大 膜組件的造價高 導致工程的投資比常規處理方法增加約30 50 MBR的不足 2 能耗高 泥水分離的膜驅動壓力 高強度曝氣 為減輕膜污染需增大流速 3 膜污染清洗 4 膜的壽命及更換 導致運行成本高 膜組件一般使用壽命在5年左右 到期需更換 第一章 MBR工藝簡介 1 5MBR發展歷史 第一章 MBR工藝簡介 1 6MBR發展前瞻 第一章 MBR工藝簡介 1 6MBR發展前瞻 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 2 1MBR用膜介紹 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 微濾常用的聚合物材料有 聚碳酸酯 纖維素酯 聚偏二氟乙烯 聚砜 聚四氟乙烯 聚氯乙烯 聚醚酰亞胺 聚丙烯 聚醚醚酮 聚酰胺等 超濾常用聚合物材料有 聚砜 PS 聚醚砜 PES 聚酰胺 聚丙烯腈 PAN 聚偏氟乙烯 纖維素酯 聚醚醚酮 聚亞酰胺 聚醚酰胺等 2 1MBR用膜介紹 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 PVDF 聚偏氟乙烯 材質中空纖維膜 PVDF是一種氟化聚合物 具有300萬 400萬的分子量 有很強的物理強度和化學穩定性 膜表面放大照片 膜橫斷面放大照片 2 1MBR用膜介紹 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 2 1MBR用膜介紹 陶瓷膜主要是A12O3 Zr02 Ti02和Si02等無機材料制備的多孔膜 其孔徑為0 1 50 m 具有化學穩定性好 能耐酸 耐堿 耐有機溶劑 機械強度大 可反向沖洗 抗微生物能力強 耐高溫 孔徑分布窄 分離效率高等特點 陶瓷膜與同類的有機高分子膜相比具有許多優點 它堅硬 承受力強 耐用 不易阻寨 對具有化學侵害性液體和高溫清潔液有更強的抵抗能力 其主要缺點就是價格昂貴目 制造過程復雜 2 2MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 中空纖維具有高壓下不變形的強度 勿需支撐材料 把大量 多達幾十萬根 中空纖維膜裝入圓筒型耐壓容器內 纖維束的開口端用環氧樹脂鑄成管板 外徑一般為40 250 m 內徑為25 42 m 在MBR中 常把組件直接放入反應器中 不需耐壓容器 構成浸沒式膜 生物反應器 一般為外壓式膜組件 優點 裝填密度高 一般可達16000 30000m2 m3 造價相對較低 壽命較長 可以采用物化性能穩定 透水率低的尼龍中空纖維膜 膜耐壓性能好 不需要支撐材料 缺點 對堵塞敏感 污染和濃差極化對膜的分離性能有很大影響 壓力降較大 再生清洗困難 原料的前處理成本高 2 2MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 板框式是MBR工藝最早應用的一種膜組件形式 外形類似于普通的板框式壓濾機 優點 優點是 制造組裝簡單 操作方便 易于維護 清洗 更換 缺點 密封較復雜 壓力損失大 裝填密度小 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 由膜和膜的支撐體構成 有內壓型和外壓型兩種運行方式 實際中多采用內壓型 即進水從管內流入 滲透液從管外流出 膜直徑在6 24mm之間 管狀膜被放在一個多孔的不銹鋼 陶瓷或塑料管內 每個膜器中膜管數目一般為4 18根 管狀膜目前主要有燒結聚乙烯微孔濾膜 陶瓷膜 多孔石墨管等 價格較高 但耐污染且易清洗 尤其對高溫介質適用 優點 料液可以控制湍流流動 不易堵塞 易清洗 壓力損失小 缺點 裝填密度小 一般低于300m2 m3 2 2MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 主要部件為多孔支撐材料 兩側是膜 三邊密封 開放邊與一根多孔的中心產品水收集管密封連接 在膜袋外部的原水側墊一層網眼型間隔材料 把膜袋 隔網依次迭合 繞中心集水管緊密地卷起來 形成一個膜卷 裝進圓柱形壓力容器內 就制成了一個螺旋卷式膜組件 優點 膜的裝填密度高 膜支撐結構簡單 濃差極化小 容易調整膜面流態 缺點 中心管處易泄漏 膜與支撐材料的粘結處膜易破裂而泄漏 膜的安裝和更換困難 2 2MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 2 2MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 2 2MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 以MitsubishiRayon Japan 公司為代表 它具有膜面積大 易于安裝 清洗方便等特點 2 3三種常見的MBR膜組件 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 以GE的Zenon公司為代表 它具有膜面積大 占地面積小等特點 2 3三種常見的MBR膜組件 28 可編輯 第二章 MBR工藝用膜 膜組件 以Kubota公司為代表 具有膜通量大 易于組裝 清洗方便等特點 2 3三種常見的MBR膜組件 第三章 MBR系統設計 第三章 MBR系統設計 3 1MBR設計需求信息 第三章 MBR系統設計 3 2MBR工藝組成 以ZW MBR為例 設計職責 第三章 MBR系統設計 3 2MBR工藝組成 第三章 MBR系統設計 3 3MBR工藝路線選擇 第三章 MBR系統設計 3 3MBR工藝路線選擇 第三章 MBR系統設計 3 3MBR工藝路線選擇 第三章 MBR系統設計 3 4膜池的設計 第三章 MBR系統設計 3 5膜元件的選擇和安裝 膜元件的選擇 第三章 MBR系統設計 3 5膜元件的選擇和安裝 膜元件的安裝 以歐美 FLEXELL膜元件為例 W1不小于100mm W2不小于150mm W3不小于150mm W4不小于400mm 第三章 MBR系統設計 3 6MBR產水系統 產水系統可采用連續運行或間歇運行兩種不同的運行方式 對于微污染源水或MBR池MLSS濃度低的系統可連續產水 對于高MLSS的系統 可選用抽吸與停抽相結合的運行方式 第三章 MBR系統設計 3 7MBR曝氣系統 第三章 MBR系統設計 3 8MBR反洗系統 結合有機物污染通過堿洗效果明顯 鹽結垢通過酸洗效果明顯的原理 將化學加強反洗程序引入到MBR膜的運行過程中 通過類似于低強度的化學清洗的操作 將MBR膜的污染消除在剛形成的階段 阻止膜污染得不到及時恢復形成協同惡化的效應 第三章 MBR系統設計 3 8MBR反洗系統 第三章 MBR系統設計 3 9MBR加藥系統 化學清洗的頻率和操作的條件與進水的水質有關 通常情況下運行1 3個月或在相同的運行條件下透過膜的壓差比初期上升的0 5bar以上時就應該進行化學清洗 第三章 MBR系統設計 3 10MBR自動控制系統 1 當不進行分散化學清洗時 程序運行按1 2 7或1 2 3 7 2 進行程序轉換時所需考慮的緩沖時間應在實際編程時進行考慮 第三章 MBR系統設