MBR现状与发展-黄霞(报告)

1膜生物反应器污水处理技术的现状与未来发展黄霞清华大学环境科学与工程系TsinghuaUniversity2报告提纲MBR的技术优势MBR的发展历程MBR的应用现状MBR的未来发展3曝气池二沉池进水混合液出水系统出水回流污泥剩余污泥曝气装置传统活性污泥工艺流程4曝气池回流污泥二沉池5传统活性污泥工艺的不足受重力固液分离效果的限制，曝气池内的污泥浓度有限，致使容积负荷低，装置占地面积大；处理水质不够理想和稳定；管理操作复杂，有时会出现污泥膨胀；污泥产生量大。6曝气池进水混合液出水系统出水回流污泥剩余污泥曝气装置膜组件MBR工艺什么是MBR?二沉池传统活性污泥工艺7MBR的技术优势处理出水水质良好；污泥浓度高，装置容积负荷大，占地省；有利于各类微生物截留，污染物去除能力强；剩余污泥产生量低；易于实现自动控制；操作管理方便。建设成本和运行费用尚高运行稳定性有待于提高8MBR对有机物、氨氮、病毒等的去除效果0.01.02.03.04.05.0MBR传统生物噬菌体对数去除率020406080100浊度(NTU)COD氨氮浓度(mg/L)MBR传统生物过程中水标准9报告提纲MBR的技术优势MBR的发展历程MBR的应用现状MBR的未来发展10MBR-Network19601970200019901980R&DROR&Dside-streamMBRR&DsubmergedMBRJapanAsia&PacificEuropeN.AmericaBuildingWRInd.&SmallsystemMWWTMWWT&Ind.MWWT&Ind.Ind.&MWWT国际上MBR发展历程FromProf.Yamamoto(IWA-MTC2009Beijing)11MBR-TRAINModellingandoptimization·PlantOperation&Control·ParticularprocessesMembraneFouling·Foulants·Foulingmechanisms·MembranecleaningMembranes·Types(flatsheet/hollowfibre)·Materials·SusceptibilitytofoulingBiologicalparameter·Biomasscharacterisation·Degradationprocesses(nutrient,PoPs)·EPS·SludgefilterabilityFeedwater·Composition,strength·Hydraulicloads·Dynamicchanges*Researchprojectsoverview第一代MBR——加压分置式曝气池进水系统出水曝气装置膜组件•板式超滤膜（聚丙烯睛）•管式超滤膜（有机、无机膜）膜成本高，运行费用大，应用受到限制。13第二代MBR——浸没式（一体式）占地更为紧凑，过滤压差小，不需污泥循环泵，运行费用较低。1419902000开始研究中国应用国内MBR发展历程2002年，清华大学、浙江大学、天津大学同时获863项目资助1996年，国家“九五”攻关开始资助MBR研究151990～2000实验室小试、中试研究、小规模示范2000～2003数百m3/日规模实际工程：建筑中水、工业废水处理等2003～2006数千m3/日规模的实际工程出现：城市污水、工业废水处理等2006～万m3/日以上规模工程出现：北京市密云县MBR工程（设计规模：4.5万m3/日）于2006年5月投入运行国内MBR发展历程16报告提纲MBR的技术优势MBR的发展历程MBR的应用现状MBR的未来发展17MBR的应用现状1.应用对象的多样化2.膜组件和膜组器的多元化3.膜污染控制技术得到发展4.应用的推动力日益增加5.全球市场稳步增加，国内市场发展快速181.应用对象的多样化城市污水的处理与回用高浓度有机工业废水的处理含难降解有机物废水的处理受污染河水的净化19城市污水的处理与回用许多城市缺水：661个城市中有一半以上存在不同程度的缺水。MBR可以提供良好和稳定的出水水质。MBR可以去除COD、浊度、脱氮除磷去除微量有机物（内分泌干扰物等）MBR-RO获取更高质量的再生水20No.项目MBR出水污水回用标准冲厕洗车城市绿化景观环境#娱乐性景观#1pH7-86-92Color(Hazen)3030303030(30)303Turbidity(NTU)15510-5(5)4SSUndetected---20(10)-5BOD5510102010(6)6(6)6CODcr30-----7NH4+-N11010205(5)5(5)8Anionicsurfactant0.11.00.51.00.5(0.5)0.5(0.5)9TN15---15(15)15(15)10TP1---1.0(0.5)1.0(0.5)膜出水与我国污水回用标准的比较#括弧外:河道类水体;括弧内:湖泊类水体、水景类用水21MBR对微量有机物(EDCs)的去除Removal(%)TargetEDCsE2-equivalentquantity(g/L)SupernatantEffluentMBRSupernatantEffluentSBR22密云县污水处理厂MBR回用工程（45000m3/d，2006年6月投入运行）曝气池膜池膜池23北小河MBR污水再生工程6万m3/d2008年7月投入运行24MBR在城市污水脱氮除磷应用中的潜力硝化效果好，受低温影响小强化TN去除：曝气池内污泥浓度高（10-15g/L），可以形成同步硝化/反硝化促进反硝化脱磷（节省碳源）高污泥浓度可以促进内源反硝化促进除磷：长污泥龄除磷可能膜对胶体的去除贡献防止污泥流失25高污泥浓度、低溶解氧：同时硝化反硝化反硝化除磷MBR强化脱氮除磷工艺厌氧前置缺氧好氧后置缺氧膜池有机成分细胞死亡PHA低碳：内源反硝化AnaerobicAnoxic1OxicAnoxic2Membranetank260510152025201612出水TN浓度(mg/L)改良工艺常规脱氮除磷工艺水力停留时间(h)015304560750306090时间（d）总氮（mg/l）进水出水城市污水一级A排放标准改良工艺与传统工艺的比较现场中试的总氮去除效果MBR强化脱氮除磷工艺InfluentEffluentTN浓度(mg/L)27SRT(d)83.294.293.088.10.020.040.060.080.0100.020304050TP去除率(%)-10246820304050污泥磷(d)含磷量(%gP/gMLSS)污泥含磷量极限污泥含磷量5.8%MBR脱氮除磷工艺的除磷效果2800.511.5A280/mAU00.10.208162432洗脱体积/mlTP/mg∙L-100.10.208162432洗脱体积/mlTP/mg∙L-1MBR上清液中，磷主要包括胶体磷和自由磷酸盐。胶体磷自由磷酸盐00.511.5A280/mAU00.10.208162432流出液体积/mlTP/mg∙L-100.10.208162432洗脱体积/mlTP/mg∙L-1分子量分布含磷分布上清液膜出水膜能有效截留胶体磷，导致膜出水中含磷下降。膜胶体磷自由磷酸盐29太湖地区城市污水处理厂升级改造中的应用无锡硕放污水处理厂（2万m3/d）—2009.10建成无锡城北污水处理厂（2.5万m3/d）—2009.12建成30010020030040050060070080090012月14日1月3日1月23日2月12日3月4日3月24日4月13日COD浓度（mg/L）0102030405060708090100COD去除率（%）进水出水去除率010203040506070809012月14日1月3日1月23日2月12日3月4日3月24日4月13日总氮浓度（mg/L）0102030405060708090100总氮去除率（%）进水出水去除率0510152025303512月14日1月3日1月23日2月12日3月4日3月24日4月13日氨氮浓度（mg/L）0102030405060708090100氨氮去除率（%）进水出水去除率05101520253012月14日1月3日1月23日2月12日3月4日3月24日4月13日总磷浓度（mg/L）0102030405060708090100总磷去除率（%）进水出水去除率COD总氮氨氮总磷MBR强化脱氮除磷工艺工程运行效果3101530456075进水厌氧前缺好氧后缺膜池出水总氮浓度（mg/L）厌氧49.6后缺11.9好氧14.7前缺23.8总氮沿程浓度及去除贡献分布3205101520进水厌氧前缺好氧后缺膜池出水总磷浓度（mg/L）膜池7.8好氧7.7前缺2.1厌氧82.4总磷沿程浓度及去除贡献分布33湖北十堰市神定河MBR工程设计规模：11万m3/d，2009年10月投入运行34MBR处理食品废水汇联食品厂MBR工程（清华永新双益）上海亚太食品废水处理工程（浙大凯华）35由诺卫环境安全工程技术有限公司提供巴陵石化MBR（7200m3/d）洛阳石化MBR（5000m3/d）金陵炼化MBR(6000+6000m3/d)MBR处理石化废水36徐州卷烟厂废水MBR-RO工程（2000m3/d，2007年8月运行）外置airlift膜组件37MBR处理垃圾渗滤液佛山高明白石坳填埋场MBR+NF（900m3/ｄ，2006年）上海江桥垃圾焚烧厂MBR（400ｍ３/ｄ，2006年）38受污染河水的净化39北京温榆河水质净化工程（100,000m3/d,2007.11运行）40温榆河MBR工程氨氮去除效果412.膜组件和膜组器的多元化—中空纤维膜•Ge-Zenon•三菱•Memcor•旭化成•膜天•浙大•北京碧水源•海口立升•北京坎普尔•…•...42久保田公司•久保田•Toray•Huber•Bio-cell•SINAP•沛尔…2.膜组件和膜组器的多元化—平板膜43•NoritX-Flow•南京化工大学（陶瓷膜)•……2.膜组件和膜组器的多元化—管式膜44什么是膜污染？3.膜污染控制技术得到发展45什么是膜污染？凝胶层污泥层Bulkingsludge46膜污染控制与稳定运行技术改善混合液膜过滤性•生物工艺条件•污泥龄•污泥浓度•污泥负荷•混合液过滤性调控•预处理技术•去除漂浮物•油脂优化膜及操作条件•膜材料选择•膜组器与反应器•流态优化•曝气设施•过滤条件•通量选择•曝气量选择•过滤模式优化清洗技术•物理清洗•化学清洗•其他清洗膜4703691215182124273033363942452006-6-122006-7-22006-7-222006-8-112006-8-312006-9-202006-10-102006-10-302006-11-192006-12-92006-12-292007-1-182007-2-72007-2-272007-3-192007-4-82007-4-282007-5-18日期TMP（kPa）0510152025303540瞬时膜通量（L/m2.h）TMP膜通量(瞬时)北京密云县MBR工程的长期运行484.MBR应用的推动力日益增加推动力阻力成本和运行费用有待于进一步降低技术成熟度有待于进一步提高无标准化设计方法水回用的需求污水处理排放标准的提高技术应用逐渐成熟膜性能增加和膜价格的大幅度下降土地资源日趋紧张495.MBR全球的市场现状全球MBR的市场规模在过去5年里增长了一倍。2005年市场销售额达到2.17亿美元。预期到2010年，将会达到3.6亿美元。欧洲市场：1999年：2.53亿欧元2002年：3.28亿欧元2004年：5.7亿欧元，增长速率6.7%美国市场：200