MBR法处理污水的研究

理MBR法处理污水的研究Research on MBR Was tewater Trea tment号水的究郑铁强李彬Zheng Tieqiang Li Bin(沈阳市环境保护工程设计研究院,辽宁沈阳110003 )( Shenyang Environment Protection Engineering Design and Reasarch Institute , Liaoning Shenyang 110003 )摘要:本文介绍了目前MBR的主要类型、膜污染情况、膜清洗方式以及MBR在不同领域的应用情况和工程实例,并对MBR技术未来的发展趋势进行了预测。关键词:膜生物反应器(MBR);MBR类型;膜污染;膜清洗中图分类号:X52文献标识码:A文章编号: 1671-4792(2014)11-0153-04Abstract : Introduces the main types, MBR membrane fouling, membrane cleaning mode and MBR in differentareas of application and engineering examples, the development trend of MBR technology in the future was pre-dicted.Keywords : Membrane Bioreactor( MBR ) ;MBR Type ; Membrane Fouling; Membrane Eleaning0引言MBR中的薄膜程序利用不同种类的薄膜材料，膜生物反应器(MBR)是一种相对新型的污水通过筛滤、渗透和电泳等方式达到溶质分离的效果。处理技术。膜生物反应器中的膜组件能将污水中所一般常用的污水处理薄膜，其孔径介于0.0001~2有的生物菌种截留在反应器内，在长泥龄和高悬浮micron之间,分为MF、UF、NF、RO,孔径最大的膜固体浓度下处理废水中的有机物质。MBR技术主要为MF,最小为RO。由于MF和UF孔径较大,能截应用于城市污水的处理、净化和回收。MBR技术因流分子量较大的物质，故多使用于工业废水处理和.其具有操作管理方便.对旧工艺改造简单等优点,已二级处理水再利用;而RO由于孔径较小，成本高，在污水处理中广泛应用。用于海水淡化及家庭用净水器较多。1 MBR的主要类型1.2按照膜材料不同划分MBR技术已有了长足的进步,随着实际应用经MBR中核心部分是过滤膜组件,依据过滤膜材验的积累, MBR组件的形式不断变化。按照不同的质的不同，常用的薄膜材质有聚酰胺(Poly amide)分类方法,MBR主要有以下的形式:膜、醋酸纤维素膜( Cellulose acetate )等。中国煤化工1.1按照膜的孔径不同划分1.3依处理MYHCNMH G153/科技广场 201411薄膜可分为亲水性和疏水性薄膜,由此可根据按相对位置分为分置式(又称错流式)MBR和水样性质不同而选择适当的薄膜。滤膜材质的选择体式(又称浸没式)MBR。有极为重要的关键性,不同的材质特性会造成不同2 MBR膜的污染及清洗的过滤效果,进而影响滤膜阻塞与否,对可以过滤的MBR在运行中,过滤透水率会随着操作时间增时效也会相应的改变。以日本三菱公司所生产的中加而下降,衰减情形若过于严重,会造成薄膜的不可空纤维素膜为例,采用的材质为聚乙烯,其表面经过逆伤害,这是使用薄膜过滤的最大限制。所以,如何永久性亲水性处理,因而具有不会吸附有机物的特延长薄膜寿命达到经济的需要是目前MBR应用最性。由于这些有机物大半为菌类,其大多为蛋白质需解决的问题，而造成薄膜通量衰减的原因包括薄所构成,且蛋白质具有亲油性的特质,因此可缓解滤膜积垢、薄膜性质改变和进流水性质改变。Changet膜孔径阻塞现象,若聚乙烯本身为疏水性的材质,则al( 2001 )川指出,薄膜过滤机制包括截留、筛除、吸附会吸附蛋白质、细菌等有机物,因此不经处理的PE等，当滤膜持续过滤即会造成滤膜表面机构进而阻膜在经过一段时间的操作后,其过滤通量会因为膜塞滤膜，而薄膜积垢是影响薄膜处理程序与薄膜通表面阻塞而造成明显下降,而清洗膜的频率也就相量衰减的主要因素。积垢- -般分 为两类,即可逆和不对提高了。可逆。前者指可经水力方式去除的积垢,后者则指水1.4按膜组件类型划分利冲洗仍不可恢复的部分。按膜结构分为平板式( Plate )、管式(Tubular)和当薄膜阻塞时就必须提出有效的对策解决薄膜中空纤维式(HollowFiber)薄膜。浸没式平板膜及浸阻塞问题,以利生物薄膜程序能有效的处理污水。主.没式中空纤维素膜无论在能源消耗还是清水过滤的要方法有三种形式的物理性清洗:第一种是利用曝流量上,均优于管式膜。在能源消耗上,浸没式平板气所产生的水流剪力将附着在薄膜表面上的积垢去膜和浸没式中空纤维素薄膜分别为1.0KWh/m3及除;第二种是间歇性抽水操作薄膜过滤使薄膜内负2.0KWh/m3,而管式膜为2.5~3.5 KWh/m3。在预防压消除以便让水流产生的剪力更有效的冲刷薄膜表薄膜阻塞方面,浸没式中空纤维素薄膜较浸没式平面的积垢;第三种是进行反冲洗以便消除附着的积板膜方便且不易阻塞,且浸没式中空纤维素膜适用垢。于各式的污水处理厂, 在操作上也比较方便,故- -般3 MBR的应用较常利用浸没式中空纤维素薄膜于MBR中。目前，世界十中国煤化工”1.5按膜组件与生物反应器的相对位置划分在运行,其中2MHCNMHG应用于生活污水,24%应用于大楼污水处理设施, 12%应用于都药废水则可以避免该弊端，薄膜可将大部分微生物市污水,9%应用于地表水处理。由此可见, MBR截留在MBR反应器内，起到有效的处理制药废水亏泛的应用性与被受重视程度。的作用。3.1生活污水的处理3.3垃圾渗滤液的处理理号MBR处理技术应用于生活污水的处理,取得了垃圾渗滤液是高氨氮低碳氮比废水，具有水质水的很好的效果。Mitsui Chemicals Inc.Japan在日本的水量变化大,难以利用生化法处理等特点。据文献报究MoriBuilding的地下室使用MBR技术处理道,垃圾渗滤液是最难进行生化处理的废水之- _B, 而500m3/d的生活污水,研究结果显示，其处理污染物MBR技术则可以很好的处理这种高难度废水。德国的效能均能达到90%以上。处理后的水可以直接回维尔利环境公司在西班牙的毕尔巴鄂垃圾填埋场设收再利用,用于厕所冲洗水、浇灌用水、洗涤水和水计的MBR装置是目前全球最大的MBR垃圾渗滤塔用水,大幅提升处理水回收再利用价值,也说明液处理装置,于2004年开始运行,其实际处理最大MBR的优点显著。量可以达到2200m3/d,处理水质最终可以达标直接3.2工业废水的处理外排。随着MBR的处理技术不断进步,MBR处理技3.4 MBR工艺应用中存在的问题术广泛应用于具有水质差且水质变化大等特点的工在MBR工艺发展的20年间，随着科技水平的业废水处理中,均取得了非常好的处理成果。提高,MBR工艺的应用存在如下问题:3.2.1 印染废水3.4.1投资成本较高印染废水中含有大量以芳烃和杂环化合物为母随着各国对薄膜技术的深人研究，膜成本从体,并带有显色基团及极性基团的高分子有机物,是1992年的400美元/m2降至2005年的不足50美生物难降解染料,MBR装置能很好的处理该种废元/m251。虽然膜技术的进步使MBR工艺的投资成水。郑祥用厌氧反应器与膜生物反应器(MBR)组本大大降低,但是与传统污水处理工艺相比,其投资合工艺处理毛纺印染废水。结果表明，出水COD、成本依然偏高。BOD、色度平均去除率分别达到80.3%.95%、59%,3.4.2运行成本较高达到生活杂用水水质标准。在MBR工艺运行中,由于污泥浓度较高,造成3.2.2制药废水薄膜污染严重，因此需要增大曝气量以便减缓薄膜制药废水往往会含有残留的药剂成分,这些药污染,势必会增大电能消耗。同时MBR膜组件需要剂会降低生化处理的效率。利用MBR工艺处理制定期更换等,中国煤化工YHCNMH G155/科技广场 2014113.4.3膜污染问题参考文献MBR工艺中膜污染问题是困扰科研人员的难[1]Chang, In-Soung. Bag, soon-ouk.Lee , Chung-题,短时间内彻底的解决办法就是更换薄膜。在高Hak.Effects of membrane fouling on solute rejection浓度工业废水的处理中，膜的污染问题更为严重。during membrane filtration of activated sludge [J].re-下一步需要重点研究延长膜污染的时间和减轻膜污ceived in revised form 20 November 2000 , accepted 6染的程度。December( 2001).4 MBR工艺展望[2]郑祥,刘俊新厌氧反应器与好氧MBR组合工在未来MBR发展过程中，有以下主要研究方艺处理毛纺印染废水试验研究[].环境科学,2004,25向:(05): 102-105.(1)开发高性能、低成本膜组件[3]AIvarez-Vazquez,H., Jefferson, B. Judd,SJ.近些年,人们着力于研究新型薄膜,具有性能Membrane bioreatorsvs.conventiona bioogical treat-好、造价低等特点,如仿生膜等。ment of landfill leachate:a brief review.J.Chem.Tech-(2 )膜组件的标准化noL[J].Biotechnol ，2004 ,79( 10): 1043- 1049.在MBR工艺发展期中，膜成本及其运行成本[4] (英)Simon Judd,Claire Judd,著.陈福泰,黄已得到很好的控制,但仍需进一步降低成本。MBR霞,译.膜生物反应器:水和污水处理的原理与应用膜组件需要在行业内进行标准化,实现行业范围内[M].北京:科学出版社,2009.的统一,才可降低MBR工艺的成本。[5]Kennedy ,S. , Churchouse , S.J. Progress in me-MBR技术与传统的生物处理程序相比具有处mbrane bioreactors[C].理负荷大、处理水质佳、操作简单等优点,如果能将薄膜的造价进一步降低，该处理技术将无懈可击。作者简介MBR技术以其优良的性能,较低的造价越来越广泛郑铁强，男,主要研究方向:污水深度处理与工应用于污水处理中,势必成为未来废、污水生物处理艺设计。设备的主流。中国煤化工YHCNMH G156