外置式MBR与浸没式MBR的运行比较

第27卷第17期2011年9月甘肃科技GansuScienceandTechnologyVol.27No.17Sep.2011外置式MBR与浸没式MBR的运行比较宋艳(上海东振环保工程技术有限公司，上海201203)摘要:本研究通过介绍膜生物反应器的特点，并对外置式和浸没式MBR的工艺及运行进行了具体分析比较，指出了降低能耗的方向。关键词:膜生物反应器;好氧曝气;错流运行;膜通量;动力能耗中图分类号:K703水资源短缺和水环境污染造成的水危机一直是制约我国经济和社会发展的重要因素。水环境质量的恶化与经济的高速发展，迫切需要适合时代发展的污水资源化技术，以缓解水资源短缺问题。因此，各种新型、改良型的高效废水处理工艺及技术应运而生，膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)便为其中之一。膜生物反应器是指将膜分离技术中的超滤或微滤组件与污水处理中的生物反应器相结合而成的一种新型废水处理系统。它利用膜处理单元代替了传统生物处理工艺中的二沉池。由于膜生物反应器将HTR与泥龄分开，故可在低HTR和长泥龄运行，解决了活性污泥法中污泥流失问题和细菌膨胀、污泥产气问题，增加含氮化合物与难降解有机物质的去除率;高污泥浓度和完全的固体截留使其可在低有机负荷运作，且污泥产量降至活性污泥法的一半。该工艺与传统废水生物处理工艺相比，具以下优势:出水水质好，有机物、悬浮物、细菌等有毒物质均被滤除，出水可直接回用，可满足日益苛严的废水处理排放标准和对废水循环利用需求的剧增;活性污泥浓度高，耐负荷冲击能力强，适用于难降解有机废水;设备占地小、剩余污泥产量低和便于自动控制。尽管膜组件价格偏高，会产生膜污染是膜生物反应器的主要缺点，却并不妨碍其成为当前最有前途的废水处理新技术之一。该技术在中国研究发展也有十来年了，现已经在含油及难生物降解有机废水处理领域得到越来越多的工程应用，并取得不错效果。膜生物反应器按其膜组件与生物反应池的相对位置不同可分为浸没式和外置式两种。笔者在冶金行业含油废水处理工程实际工作中对两种MBR都有设计及应用，现结合实例对两者运行进行分析比较。1外置式MBR与浸没式MBR的工艺比较外置式MBR系统由生物反应池、循环泵、膜组件构成。生物反应池可以为好氧曝气池，也可以为厌氧或兼氧池。目前用于生产规模的MBR多采用活性污泥法。笔者所做工程选用的是好氧曝气池，并在池中装有填料(根据国内相关研究表明，此举可以提高系统的抗冲击负荷能力，减小膜污染，保证较高膜通量)。废水先在生物反应池通过曝气充氧，使废水中的有机物、溶解氧与微生物充分接触混合，经微生物自身新陈代谢过程将有机物降解转化，然后生物反应池的混合液通过循环泵加压进入微滤膜组件，在压力作用下，粒径大于膜孔径的活性污泥、大分子物质等被截留送回至生物反应池，膜渗透液则作为系统处理出水排出。外置式MBR工艺流程如图1所示。图1外置式MBR浸没式MBR系统由生物反应池、膜池、膜组件、抽吸泵构成。生物反应池也采用好氧曝气池，利用微生物降解废水有机物后，出水进入放置有膜组件的膜池中，再经抽吸泵将滤液排出。工艺流程如图2所示。图2浸没式MBR两者的工艺原理基本相同，但外置式MBR通过循环泵加压来实现料液的循环错流运行，其膜面流速高，而浸没式MBR则是利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流运行的，故浸没式MBR的相对膜通量小于外置式。因运行方式不同，两者选用膜组件形式和材质有所不同，外置式一般采用平板和管式膜，浸没式一般采用平板和中空纤维膜，膜清洗方式也各有差异。某工程需处理含油废水量为15m3/h，分别设计采用外置式和浸没式MBR系统，在相同生物处理条件下，两者膜装置的配置及工艺参数见表1、2。表1外置式MBR系统工艺配置项目参数配置膜形式及材质无机陶瓷管式膜膜组件选型TI37036－29－1200，膜孔径0.2μm设计运行膜通量120～150L/m2·h膜组件数8个跨膜压差400kPa设计膜单元数4套总膜面积116m2循环泵选型4台，Q=150m3/h，H=30m运行方式连续过滤膜清洗方式在线化学清洗(碱洗+酸洗+漂洗)，1次/月膜清洗装置10m3清洗槽，无清洗泵表2浸没式MBR系统工艺配置项目参数配置膜形式及材质PVDF中空纤维膜膜组件选型SPMW－09B10，膜孔径0.1μm设计运行膜通量0.45～0.5L/m·d膜组件数80个设计膜单元数4套跨膜压差20～50kPa总膜面积800m2抽吸泵选型2台(备用1台)，Q=17m3/h，H=16m鼓风机选型2台(备用1台)，Q=5Nm3/min，60kPa运行方式间断(抽吸9min，停抽1min)，连续曝气膜清洗方式在线化学清洗(碱洗+酸洗)，1次/2周;离线浸泡清洗(碱洗或酸洗)，1次/6月膜清洗装置(在线)1m3清洗槽，加药泵1m3/