膜生物反应器(MBR)技术关键及应用

2002年3月JOurHa1OfNOrtheaStAgricu1tura1UHiverSityMarch==========================================================2002文章编号1005-9369(2002)01-0096-04膜生物反应器(MBR)技术关键及应用张颖1张铁峰2王爱杰3王相晶3(1-东北农业大学资源与环境学院黑龙江哈尔滨150030;2-哈尔滨市环境监测站;3-哈尔滨工业大学)摘要:膜生物反应器(MBR)是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型的高效污水处理与回用工艺G它对于发展城市污水回用事业节省新鲜水资源减少污水排放量以及节约污水处理资金都具有重要意义G本文阐述了MBR的技术原理主要应用存在的问题以及发展的前景G关键词:膜生物反应器;技术关键;主要应用;存在的问题中图分类号:-3X703文献标识码A0前言随着人口增长和工业化步伐的加快城市污水量急剧增多G人们在寻找新水源的同时开始尝试回用污水G膜生物反应器(MembraHeBiO-ReactOr)是将生物处理工艺与膜分离技术相结合而成的一种高效废水处理工艺它的出水水质优于传统工艺由于膜能截留所有的生物量而使SRT可随意控制它运行可靠节省占地更易于实现自动化G日本早在八十年代初就开始MBR在污水回用方面的研究进入九十年代后污水处理中应用的MBR在深度广度以及各国重视程度上不断扩大G1998年6月国际水质协会(IAW)第19届双年会在加拿大的温哥华召开其中MBR在污水处理过程中的应用是热点议题之一涌现出了一些新型的科技含量高的膜法水处理技术1G目前国内外MBR的研究非常活跃在当今世界哈尔滨市科技攻关计划项目0014211038收稿日期:2001-03-01性水资源短缺的情况下无疑可以表明这一高新技术具有强大的生命力G1MBR技术关键1-1MBR的技术原理MBR工艺一般由膜分离组件和生物反应器组成由膜组件代替二次沉淀池进行固液分离G由于膜能将全部的生物量截留在反应器内可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化从而强化了活性污泥的硝化能力膜分离还能维持较低的F/M使剩余污泥产率远小于活性污泥工艺且系统运行更加灵活和稳定2G最早出现的是分置式MBR即膜组件与生物反应器分开设置生物反应器内的混合液经一定的HRT在工艺泵的增压作用下进入膜组件其中混合液中的水透过膜成为处理出水其余物质随浓缩液回流到生物反应器内G为了减缓膜污染和膜的更换与清洗需要用工艺泵将混合液以较高的流速(3*6第33卷第1期东北农业大学学报33(1):96*99m-s-1D压入膜组件在膜表面形成错流冲刷由此存在动力费用高的问题E30近年兴起的一种新型工艺是将膜组件置于生物反应器中通过工艺泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水即浸没式膜生物反应器(SubmergedMembraHeBio-ReactorSMBRD0由于不需要混合液的循环系统能耗较低另外SMBR易于从现有的传统活性污泥工艺进行改造由此在污水的处理与回用中的技术研究而倍受关注E40但SMBR在反应器的运行稳定性~操作管理和膜清理方面还有许多工作需要进一步研究解决E501.2MBR工艺中膜选择的技术要点MBR从膜分离的角度主要涉及微滤~超滤~纳滤及反渗透0由于无机膜的成本相对较高目前几乎所有的膜技术都依赖于有机的高分子化合物0应用于MBR的膜材料既要有良好的成膜性~热稳定性~化学稳定性同时应具有较高的水通量和较好的抗污染能力0目前国内外常采用的方法是膜材料改性或膜表面改性E680日本MitsubishiRayoH公司在MBR工艺中应用改性的聚乙烯和聚砜膜材料有效地提高了膜组件的通量和抗污染能力0另一点需要考虑的因素是膜的孔径由于曝气池中活性污泥是由聚集的微生物颗粒构成其中一部分污染物被微生物吸收或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面尽管粒子的直径取决于污泥的浓度~混合状态以及温度条件这些粒子仍存在着一定的分布规律MasaruUehara研究认为考虑到活性污泥状态与水通量最好选择0.10~0.40Jm孔径的膜E901.3MBR工艺中操作条件的控制MBR工艺的操作条件主要包括MLSS~操作压力~膜面流速和运行温度等0MBR最主要的特征之一就是高污泥浓度下运行Masaru推荐的MLSS在10000~20000mg-L-1之间过量的高浓度污泥能延长污泥泥龄非常有利于污水处理系统中硝化细菌的截留和生长E90对于操作压力的影响许多研究者认为存在临界压力值0Marsell认为当操作压力低于临界压力值时膜通量随压力的增大而增加;高于此值则会引起膜表面污染加剧而且膜通量随压力的变化并不明显E100不同的膜具有不同的临界压力值且随膜孔径的