MBR膜技术发展与应用

MBR膜技术发展与应用一、MBR工作原理MBR工艺集高效分离和生物降解于一体，其工作原理是首先利用反应器内的活性污泥降解污水中可被生物降解的有机物，同时，利用硝化细菌将污水中的氨氮转化硝态氮，最后，利用膜组件进行高效的固液分离。MBR由膜组件取代了传统活性污泥法中的砂滤池和二沉池，因此占地面积小，且膜组件的使用，可实现反应器水力停留时间及污泥停留时间的分别控制，使其运行控制更具灵活性，更易实现自动化控制。二、MBR的类型由于分类标准不同，MBR主要可分为以下几种类型：1、根据膜材料不同，主要有醋酸纤维膜及聚酰胺膜等。2、根据膜组件类型不同，主要分为管式、平板式及中空纤维式。3、根据膜组件与生物反应器的相对位置不同，主要分为一体式（又称浸没式）膜生物反应器、分置式（又称错流式）膜生物反应器及复合式膜生物反应器。其中复合式属于一体式中的一种，其区别在于，复合式在生物反应器内投加了填料，从而改善反应器性状。三、MBR在水处理中的应用MBR类型多种多样，可综合考虑处理污水的性质、对出水质量的要求等各种因素选择膜组件，且随着水处理技术的发展，MBR与其他工艺联合使用，使得MBR技术的应用更为广泛。目前，MBR在我国水处理中主要应用于以下几方面：1、MBR在各类污废水处理方面的应用（1）、处理生活污水我国关于MBR的研究起步较晚，自岑云华于1991年10月日本关于MBR的研究现状后，清华大学、哈尔滨建筑大学、天津大学、其他高校及科研院校相继开展了关于MBR应用于生活污水处理的研究，现我国已有实践表明MBR处理生活污水规模在2.5-50t/d时，出水可达到国家一级排放标准。MBR技术不但可以应用于一般生活污水处理，甚至可以胜任旅游景点等处生活污水的处理。我国还将MBR技术加装于某收集储存式处理生活污水的军用辅船，启用一个月后，其处理效果良好，出水水质满足且优于IMO-MEPC.159(55)国际海协会的排放标准，MBR技术的应用还可以减缓卫生单元及管路的腐蚀，从而带来一定的经济效益。（2）处理工业废水随着MBR技术的发展，现我国已将其处理对象扩展到工业废水，如煤化工、啤酒、造纸等领域。山西晋丰煤化工有限责任公司运行实践表明，利用MBR技术处理煤化工废水，由于其抗冲击能力强，使得处理水质稳定，只需精心操作，便能保证出水指标完全满足《合成氨工业水污染排放标准》GB13458-2001。王军连等利用MBR技术进行金陵啤酒厂集水池废水处理试验，在原水水质波动较大的情况下，起出水水质稳定，且在一定处理条件下，对COD、SS和氨氮去除率可分别达到96%、90%、99%。韩怀芬利用MBR技术处理造纸废水，研究结果表明，出水COD可达到一级排放标准，其处理效果明显优于普通生物法。周荣清等利用膜生物反应器对某果汁厂的石榴浓缩汁进行处理研究，装置连续运行60天，CODcr去除率在87.5%-97%之间，能稳定达到排放标准，且可节省50%添加营养物质的成本，试验结果表明将其用于工业规模具有可行性。（3）处理农业废水利用SBR法处理农业废水只能去除菌类，无法完成其他废物的讲解，将SBR与MBR相结合后，不但可以提高处理效果，且还可节省沉淀部分，节省占地面积。2、MBR在污水资源化方面的应用我国淡水资源缺乏，将污水资源化势在必行，MBR正是这一观念的技术体现之一。天津市团泊新城污水处理及再生水厂利用MBR+CMF组合工艺处理污水，其再生水处理规模为10万吨/d，处理电耗为0.225Kw.h/m3,该项目不但有巨大的社会效益、生态效益，而且有利于区域的经济发展。综上所述，我国已将MBR技术广泛应用于生活污水及工、农业废水的处理，还将MBR应用于水资源化方面，并取得了良好的处理效果，且能带来良好的效益。四、MBR存在的问题及对策MBR工艺具有诸多优点，使其得到了广泛的应用，但也存在不可避免的问题。1．膜污染问题导致膜污染的原因主要有浓差极化及膜孔堵塞。为降低甚至避免膜污染的危害，应从设计、运行等各个方面采取对策，以利于膜性能的恢复：①在设计过程中，合理选择膜材料，并且要尽量减少设备结构中的死角，从而减少膜污染。②根据实际情况对膜表面进行化学改性。③运行过程中采用适当方法对膜进行定期清洗。④运行过程中要提供适宜的反应温度，并合理曝气。⑤合理使用消毒剂以防止细菌的污染。2、膜劣化问题膜的劣化是内部因素导致的膜性能的变化。膜劣化问题的解决需依赖于新型耐污染膜材料的研发。3、能耗问题MBR工艺不但投资成本较高，且在运行过程中为减缓膜污染问题，需要增大曝气量，从而增大了耗电量，另外，还需定期更换膜组件，使得其运行成本也相对较高。传统的分置式MBR工艺能耗在6-8Kw.h/m3左右，虽然浸没式MBR工艺的出现，在一定程度上降低了能耗，但能耗问题仍然是制约着MBR的推广与应用。五、未来发展近年来，膜生物反应器在我国水处理应用方面得到了迅速发展，但因其自身存在的问题，制约了其发展应用。但随着技术的发展及经验的积累，MBR技术的广泛应用将毋庸置疑。1、随着材料科学的发展，新型抗污染、使用寿命长的膜材料的研制及工业化生产，将推动MBR技术的应用。2、将MBR工艺与传统污水处理方法有机结合，也将益于MBR工艺的发展。相信随着传统水处理技术的改进，及结合方式的多样化，MBR技术的应用亦将越来越广泛。3、目前，未有成熟、系统的MBR设计规范，随着MBR技术的发展，建立一套相对详细的关于MBR的设计规范及操作标准，亦将有益于MBR技术的推广与应用。4、随着经验的积累，在设计时优化反应器结构，合理选择曝气量、临界通量，及在运行时研究使用适宜的膜清洗技术，并进行优良菌种的驯化等也将推动MBR技术的发展。