外置式与内置式MBR在垃圾渗滤液处理应用中的比较

外置式与内置式MBR在垃圾渗滤液处理应用中的比较1.外置式膜生化反应器在外置式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排；其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。目前在垃圾渗滤液处理中采用的外置式膜生化反应器，超滤膜一般均选用错流式管式超滤膜。即循环泵为混合液（污泥）提供一定的流速（3.5-5m/s），使混合液在管式膜中形成紊流状态，避免污泥在膜表面沉积。图1-1外置式膜生化反应器原理图图1-2外置式超滤膜的过滤方式2.内置式膜生化反应器内置式膜生化反应器其膜浸没在生物反应器内，出水通过负压抽吸经过膜单元后排出。图2-1内置式膜生化反应器原理图图2-2内置式超滤膜的过滤方式3.外置式和内置式膜生化反应器对比表表3外置式和内置式膜生化反应器对比序号内容外置式膜生化反应器内置式膜生化反应器1反应器污泥浓度15-30g/l8-10g/l2使用膜类型错流式管式膜中空纤维膜丝、帘式或板式膜3膜材质PVDF一般为PP材料4超滤膜安装外置式内置式5膜通量60-80l/m2·h10-30l/m2·h6生化池容积所需容积较小相同条件下，所需生化池容积较大7易堵塞程度污泥在膜管中高速紊流，不易堵塞膜浸没在污泥中，膜表面易形成浓差极化，导致膜容易堵塞8膜寿命3-5年1-2年9出水方式连续出水间歇出水10稳定性较为稳定不稳定，易产生膜破裂、断丝等故障11清洗方式CIP在线清洗需要额外的提升外置清洗12清洗周期每月药剂清洗一次较为频繁13适用范围高污染物浓度废水高污泥浓度工艺中、低污染物浓度废水中、低污泥浓度工艺14其它生化系统污泥浓度受内置膜限制，维护较为困难4.外置式和内置式膜生化反应器比较说明（1）反应器污泥浓度由于外置式膜生化反应器采用错流式管式超滤膜，每条超滤环路设有循环泵，该泵在沿膜管内壁提供一个需要的流速（一般为3.5-5m/s），从而使活性污泥在膜管中形成紊流状态，即高流速的活性污泥不断的冲刷膜表面，使的膜表面附近很难产生浓差极化层，从而避免了污泥在膜管中的堵塞，该项特性也使超滤膜可以承受较高的污泥浓度，工程实例表明外置式膜生化反应器污泥浓度为15-30g/l左右。而内置式膜生化反应器由于超滤内置于生化反应器中，采用自吸泵使膜清液端产生负压使膜内外形成压力差，从而产水，为了避免污泥在膜表面由于浓差极化产生沉积，底部设计曝气，利用空气气泡的扰动减少污泥在膜表面的沉积，因此内置式膜生化反应器的污泥浓度不宜过高一般为8-10g/l左右。（2）生化反应器容积和占地面积由于外置式膜生化反应器污泥浓度为内置式膜生化反应器的1.5-2倍，因此外置式膜生化反应器生化池所需容积只需内置式膜生化反应器的50%-70%左右，大大节省了生化池的投资和占地面积。（3）膜通量和膜面积工程应用证明，在渗滤液处理中外置式膜生化反应器管式超滤膜的单位膜面积通量可达60-80l/m2.h，而内置式膜生化反应器内置膜由于受污泥沉积等因素影响（如抽吸压力不宜过高，否则易产生污泥在膜表面沉积）一般为15-30l/m2.h。这意味着对于相同的处理量内置式膜生化反应器所需的膜面积式外置式超滤膜的3-6倍。而由于内置式膜生化反应器不能连续出水，一般设计为每运行12分钟需停3分钟，即意味着对于相同的处理规模，内置式膜生化反应器所需的膜面积是外置式膜生化反应器的4-8倍。由于受膜材质以及其它因素影响，工程实例表明，特别是在渗滤液处理应用中，内置式膜生化反应器采用内置式超滤膜的通量衰减率为25-40%（渗滤液处理中膜寿命一般为两年），而外置式管式超滤膜在其使用寿命（渗滤液处理中一般为3-5年）期通量衰减率一般不超过10%。（4）膜寿命管式超滤膜所用膜材质为高分子聚偏氟乙烯即PVDF，由于其优良的不同溶剂的兼容性为目前公认质量最好的膜材质，其韧性较好，不易破裂，膜寿命长。内置式膜生化反应其一般采用PP材质，如应用于垃圾渗滤液处理，由于渗滤液中含有较高的钙镁离子和硫酸根离子，易在膜表面产生结垢，从而使膜硬化，兼PP膜本身脆性相对较大，因此在渗滤液处理中内置式PP膜极易产生断丝或膜破裂的情况。管式超滤膜的寿命在渗滤液处理中为3-~5年，而内置式的仅为1~2年。（5）膜清洗外置式超滤膜在稳定运行状态下，一般只需每月化学清洗一次，如不停机一般不需要进行任何冲洗。而内置式膜生化反应器每天需要进行1至3次反冲洗，且耗水量大。外置式膜生化反应器清洗为全自动CIP在线清洗，而内置式膜生化反应器超滤膜化学清洗需要将膜吊出反应器进行冲洗和化学药剂浸泡，工作量复杂。由以上对比表中可以看出，由于渗滤液中悬浮物浓度高、污染物浓度高，内置式膜生化反应器不适用于渗滤液处理，特别是膜的堵塞较为频繁。另外，虽然外置式超滤膜能耗较内置式膜要高，但内置式膜的使用寿命往往不高，特别是对于渗滤液处理而言，一般适用寿命仅为1~2年，而外置式超滤膜的使用寿命可达3-5年，综合考虑内置式和外置式超滤膜的运行成本基本持平。5.总结综合上述对比，对于垃圾渗滤液处理而言，内置式膜生化反应器的使用将会产生较多问题，因此，设计建议采用外置式膜生化反应器。