MBR膜生物反应器在污水处理中的发展及应用

148科技资讯科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2011NO.04SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION污染及防治1MBR膜生物反应器简介及历史膜-生物反应器(MembraneBio-Reactor,MBR)是一种膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理技术:(1)是用膜组件取代活性污泥池中的二沉池。(2)在生物反应器中保持高活性污泥浓度。(3)通过保持低污泥负荷减少污泥量。作为新兴的水处理技术,它首先利用生化技术降解水中的有机物,驯养优势菌类、阻隔细菌,然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质,降低水浊度,达到排放标准。膜生物反应器技术可广泛用于污水处理和中水回用等领域。MBR在国外污水处理中的应用开始于20世纪60年代末,1969年,美国Smith等人用高效膜分离技术代替二沉池,构成了膜生物反应器工艺的雏形。进入20世纪70年代,由于当时膜组件的种类很少,膜的寿命通常很短,这就限制了MBR工艺长期稳定的运行,从而也限制了MBR技术在实际工程中的推广应用。进入20世纪80年代,法国、美国等国对膜生物反应器的研究投入了很大的力量,为20世纪90年代MBR的进一步推广应用奠定了基础。1998年初,欧洲第一座应用一体式膜生物反应器的生活污水处理厂在英国的Porlock建成运行,成为英国膜生物反应器技术的里程碑。我国对MBR的研究还不到十年,但进展十分迅速。1991年10月,岑运华介绍了MBR在日本的研究状况。其后,密云污水处理厂再生水厂、内蒙古金桥污水处理厂、北小河污水处理厂、写字楼、宾馆、医院等生活污水处理回用等大、中、小型MBR污水处理工程相继投入运行。截至2007年底,全世界投入运行或在建的MBR系统已超过2500套。已投入运行的规模最大的MBR污水处理工程是位于德国Kaarst市的Nordkanal污水处理厂,设计平均流量为5×104m3/d(峰值流量为5×104m3/d)。在建规模最大的是美国Brightwater污水处理厂,设计平均流量为11.7×104m3/d,峰值流量为14.4×104m3/d。2MBR膜生物反应器工艺特点2.1分离效率高各种研究表明:MBR出水水质均优于传统生物处理工艺,经MBR处理后的生活污水,COD、BOD、浊度都很低、大部分细菌、病毒被截留,出水水质已达到或优于建设部生活水平杂用水水质标准(CJ25.1-89)。由于不需要沉淀池和专门的过滤单元,因而占地面积较小,并且无污泥沉降性问题。系统中MLSS浓度维持较高水平,大大提高了系统的容积负荷,使得系统的抗负荷冲击能力增强,可有效处理高浓度有机废水。膜在一定的操作压力下,可以让水和低分子溶解物质通过它,实现混合液的泥、水分离,使得污水处理构筑物结构紧凑。这种膜分离几乎是一种强制的机械拦截作用,优于传统法中二沉池的自由重力沉降作用,不会因为污泥膨胀现象而导致出水水质超标或恶化,同时这种膜可使胶体物质与已净化的水分开,可拦截去除大部分致病菌,减少消毒药剂用量,使悬浮物和浊度接近于零。由于污泥龄可以很长,出水中代谢物含量极低,所以水质良好而稳定。因此,适合用于中水回收,具有较高的水质安全性,实现了污水资源化。2.2活性污泥浓度高膜生物反应器通过膜分离技术可最大限度地强化生物反应的功能,反应池内MLSS浓度可达10000mg/L以上,耐负荷冲击能力强,有效处理高浓度有机废水,出水水质良好,悬浮物和浊度低,可减少生物好氧污泥池的体积,提高了污水的大分子难降解的物质处理效率。2.3可使某些专性细菌维持其原有活性在膜生物反应器中,废水与活性污泥被膜隔离开来,废水在膜腔内流动,与进水槽和出水槽相连,而含有某种专性细菌的活性污泥在膜外流动,废水与微生物不直接接触,这样可获得理想的处理效果。2.4有利于生物反应器内硝化细菌的滞留生长膜的截留作用防止了硝化细菌的流失,保持了生物反应器内的高浓度硝化菌,从而大大提高了硝化效率。2.5可提高系统的传氧效率在膜生物反应器中,曝气系统所采用的膜是一种透气性膜,传质阻力小,可以在高压下运行;影响气泡大小和停留时间的因素对其没有影响,系统供氧更稳定;MBR对氧的高利用效率及其间歇性运行方式,大大减少了曝气设备的运行时间和用电量。2.6污泥产率低理论上讲,膜生物反应器能将污泥完全截留在生物反应器内,实现不排泥操作——污泥零排放。实际应用MBR工艺中,污泥负荷非常低,反应器内营养物质相对缺乏,微生物处在内源呼吸区,因而使得剩余污泥的产生量很少,污泥产率低。2.7系统模块化设计,操作简易标准移动式模组化设计,快速简单的安装,易于分期扩充,适用于对于旧有污水处理厂进行改造,仅需增设MBR膜组;设备PLC控制设计,操作维护容易,可实现自动化控制,便于管理高生物污泥操作浓度。3M