理MBR法處理污水的研究Research on MBR Was tewater Trea tment號水的究鄭鐵強李彬Zheng Tieqiang Li Bin(沈陽市環(huán)境保護工程設(shè)計研究院,遼寧沈陽110003 )( Shenyang Environment Protection Engineering Design and Reasarch Institute , Liaoning Shenyang 110003 )摘要:本文介紹了目前MBR的主要類型、膜污染情況、膜清洗方式以及MBR在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況和工程實例,并對MBR技術(shù)未來的發(fā)展趨勢進行了預(yù)測。關(guān)鍵詞:膜生物反應(yīng)器(MBR);MBR類型;膜污染;膜清洗中圖分類號:X52文獻標(biāo)識碼:A文章編號: 1671-4792(2014)11-0153-04Abstract : Introduces the main types, MBR membrane fouling, membrane cleaning mode and MBR in differentareas of application and engineering examples, the development trend of MBR technology in the future was pre-dicted.Keywords : Membrane Bioreactor( MBR ) ;MBR Type ; Membrane Fouling; Membrane Eleaning0引言MBR中的薄膜程序利用不同種類的薄膜材料，膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種相對新型的污水通過篩濾、滲透和電泳等方式達到溶質(zhì)分離的效果。處理技術(shù)。膜生物反應(yīng)器中的膜組件能將污水中所一般常用的污水處理薄膜，其孔徑介于0.0001~2有的生物菌種截留在反應(yīng)器內(nèi)，在長泥齡和高懸浮micron之間,分為MF、UF、NF、RO,孔徑最大的膜固體濃度下處理廢水中的有機物質(zhì)。MBR技術(shù)主要為MF,最小為RO。由于MF和UF孔徑較大,能截應(yīng)用于城市污水的處理、凈化和回收。MBR技術(shù)因流分子量較大的物質(zhì)，故多使用于工業(yè)廢水處理和.其具有操作管理方便.對舊工藝改造簡單等優(yōu)點,已二級處理水再利用;而RO由于孔徑較小，成本高，在污水處理中廣泛應(yīng)用。用于海水淡化及家庭用凈水器較多。1 MBR的主要類型1.2按照膜材料不同劃分MBR技術(shù)已有了長足的進步,隨著實際應(yīng)用經(jīng)MBR中核心部分是過濾膜組件,依據(jù)過濾膜材驗的積累, MBR組件的形式不斷變化。按照不同的質(zhì)的不同，常用的薄膜材質(zhì)有聚酰胺(Poly amide)分類方法,MBR主要有以下的形式:膜、醋酸纖維素膜( Cellulose acetate )等。中國煤化工1.1按照膜的孔徑不同劃分1.3依處理MYHCNMH G153/科技廣場 201411薄膜可分為親水性和疏水性薄膜,由此可根據(jù)按相對位置分為分置式(又稱錯流式)MBR和水樣性質(zhì)不同而選擇適當(dāng)?shù)谋∧?。濾膜材質(zhì)的選擇體式(又稱浸沒式)MBR。有極為重要的關(guān)鍵性,不同的材質(zhì)特性會造成不同2 MBR膜的污染及清洗的過濾效果,進而影響濾膜阻塞與否,對可以過濾的MBR在運行中,過濾透水率會隨著操作時間增時效也會相應(yīng)的改變。以日本三菱公司所生產(chǎn)的中加而下降,衰減情形若過于嚴(yán)重,會造成薄膜的不可空纖維素膜為例,采用的材質(zhì)為聚乙烯,其表面經(jīng)過逆?zhèn)?這是使用薄膜過濾的最大限制。所以,如何永久性親水性處理,因而具有不會吸附有機物的特延長薄膜壽命達到經(jīng)濟的需要是目前MBR應(yīng)用最性。由于這些有機物大半為菌類,其大多為蛋白質(zhì)需解決的問題，而造成薄膜通量衰減的原因包括薄所構(gòu)成,且蛋白質(zhì)具有親油性的特質(zhì),因此可緩解濾膜積垢、薄膜性質(zhì)改變和進流水性質(zhì)改變。Changet膜孔徑阻塞現(xiàn)象,若聚乙烯本身為疏水性的材質(zhì),則al( 2001 )川指出,薄膜過濾機制包括截留、篩除、吸附會吸附蛋白質(zhì)、細菌等有機物,因此不經(jīng)處理的PE等，當(dāng)濾膜持續(xù)過濾即會造成濾膜表面機構(gòu)進而阻膜在經(jīng)過一段時間的操作后,其過濾通量會因為膜塞濾膜，而薄膜積垢是影響薄膜處理程序與薄膜通表面阻塞而造成明顯下降,而清洗膜的頻率也就相量衰減的主要因素。積垢- -般分 為兩類,即可逆和不對提高了?？赡?。前者指可經(jīng)水力方式去除的積垢,后者則指水1.4按膜組件類型劃分利沖洗仍不可恢復(fù)的部分。按膜結(jié)構(gòu)分為平板式( Plate )、管式(Tubular)和當(dāng)薄膜阻塞時就必須提出有效的對策解決薄膜中空纖維式(HollowFiber)薄膜。浸沒式平板膜及浸阻塞問題,以利生物薄膜程序能有效的處理污水。主.沒式中空纖維素膜無論在能源消耗還是清水過濾的要方法有三種形式的物理性清洗:第一種是利用曝流量上,均優(yōu)于管式膜。在能源消耗上,浸沒式平板氣所產(chǎn)生的水流剪力將附著在薄膜表面上的積垢去膜和浸沒式中空纖維素薄膜分別為1.0KWh/m3及除;第二種是間歇性抽水操作薄膜過濾使薄膜內(nèi)負2.0KWh/m3,而管式膜為2.5~3.5 KWh/m3。在預(yù)防壓消除以便讓水流產(chǎn)生的剪力更有效的沖刷薄膜表薄膜阻塞方面,浸沒式中空纖維素薄膜較浸沒式平面的積垢;第三種是進行反沖洗以便消除附著的積板膜方便且不易阻塞,且浸沒式中空纖維素膜適用垢。于各式的污水處理廠, 在操作上也比較方便,故- -般3 MBR的應(yīng)用較常利用浸沒式中空纖維素薄膜于MBR中。目前，世界十中國煤化工”1.5按膜組件與生物反應(yīng)器的相對位置劃分在運行,其中2MHCNMHG應(yīng)用于生活污水,24%應(yīng)用于大樓污水處理設(shè)施, 12%應(yīng)用于都藥廢水則可以避免該弊端，薄膜可將大部分微生物市污水,9%應(yīng)用于地表水處理。由此可見, MBR截留在MBR反應(yīng)器內(nèi)，起到有效的處理制藥廢水虧泛的應(yīng)用性與被受重視程度。的作用。3.1生活污水的處理3.3垃圾滲濾液的處理理號MBR處理技術(shù)應(yīng)用于生活污水的處理,取得了垃圾滲濾液是高氨氮低碳氮比廢水，具有水質(zhì)水的很好的效果。Mitsui Chemicals Inc.Japan在日本的水量變化大,難以利用生化法處理等特點。據(jù)文獻報究MoriBuilding的地下室使用MBR技術(shù)處理道,垃圾滲濾液是最難進行生化處理的廢水之- _B, 而500m3/d的生活污水,研究結(jié)果顯示，其處理污染物MBR技術(shù)則可以很好的處理這種高難度廢水。德國的效能均能達到90%以上。處理后的水可以直接回維爾利環(huán)境公司在西班牙的畢爾巴鄂垃圾填埋場設(shè)收再利用,用于廁所沖洗水、澆灌用水、洗滌水和水計的MBR裝置是目前全球最大的MBR垃圾滲濾塔用水,大幅提升處理水回收再利用價值,也說明液處理裝置,于2004年開始運行,其實際處理最大MBR的優(yōu)點顯著。量可以達到2200m3/d,處理水質(zhì)最終可以達標(biāo)直接3.2工業(yè)廢水的處理外排。隨著MBR的處理技術(shù)不斷進步,MBR處理技3.4 MBR工藝應(yīng)用中存在的問題術(shù)廣泛應(yīng)用于具有水質(zhì)差且水質(zhì)變化大等特點的工在MBR工藝發(fā)展的20年間，隨著科技水平的業(yè)廢水處理中,均取得了非常好的處理成果。提高,MBR工藝的應(yīng)用存在如下問題:3.2.1 印染廢水3.4.1投資成本較高印染廢水中含有大量以芳烴和雜環(huán)化合物為母隨著各國對薄膜技術(shù)的深人研究，膜成本從體,并帶有顯色基團及極性基團的高分子有機物,是1992年的400美元/m2降至2005年的不足50美生物難降解染料,MBR裝置能很好的處理該種廢元/m251。雖然膜技術(shù)的進步使MBR工藝的投資成水。鄭祥用厭氧反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器(MBR)組本大大降低,但是與傳統(tǒng)污水處理工藝相比,其投資合工藝處理毛紡印染廢水。結(jié)果表明，出水COD、成本依然偏高。BOD、色度平均去除率分別達到80.3%.95%、59%,3.4.2運行成本較高達到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在MBR工藝運行中,由于污泥濃度較高,造成3.2.2制藥廢水薄膜污染嚴(yán)重，因此需要增大曝氣量以便減緩薄膜制藥廢水往往會含有殘留的藥劑成分,這些藥污染,勢必會增大電能消耗。同時MBR膜組件需要劑會降低生化處理的效率。利用MBR工藝處理制定期更換等,中國煤化工YHCNMH G155/科技廣場 2014113.4.3膜污染問題參考文獻MBR工藝中膜污染問題是困擾科研人員的難[1]Chang, In-Soung. Bag, soon-ouk.Lee , Chung-題,短時間內(nèi)徹底的解決辦法就是更換薄膜。在高Hak.Effects of membrane fouling on solute rejection濃度工業(yè)廢水的處理中，膜的污染問題更為嚴(yán)重。during membrane filtration of activated sludge [J].re-下一步需要重點研究延長膜污染的時間和減輕膜污ceived in revised form 20 November 2000 , accepted 6染的程度。December( 2001).4 MBR工藝展望[2]鄭祥,劉俊新厭氧反應(yīng)器與好氧MBR組合工在未來MBR發(fā)展過程中，有以下主要研究方藝處理毛紡印染廢水試驗研究[].環(huán)境科學(xué),2004,25向:(05): 102-105.(1)開發(fā)高性能、低成本膜組件[3]AIvarez-Vazquez,H., Jefferson, B. Judd,SJ.近些年,人們著力于研究新型薄膜,具有性能Membrane bioreatorsvs.conventiona bioogical treat-好、造價低等特點,如仿生膜等。ment of landfill leachate:a brief review.J.Chem.Tech-(2 )膜組件的標(biāo)準(zhǔn)化noL[J].Biotechnol ，2004 ,79( 10): 1043- 1049.在MBR工藝發(fā)展期中，膜成本及其運行成本[4] (英)Simon Judd,Claire Judd,著.陳福泰,黃已得到很好的控制,但仍需進一步降低成本。MBR霞,譯.膜生物反應(yīng)器:水和污水處理的原理與應(yīng)用膜組件需要在行業(yè)內(nèi)進行標(biāo)準(zhǔn)化,實現(xiàn)行業(yè)范圍內(nèi)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.的統(tǒng)一,才可降低MBR工藝的成本。[5]Kennedy ,S. , Churchouse , S.J. Progress in me-MBR技術(shù)與傳統(tǒng)的生物處理程序相比具有處mbrane bioreactors[C].理負荷大、處理水質(zhì)佳、操作簡單等優(yōu)點,如果能將薄膜的造價進一步降低，該處理技術(shù)將無懈可擊。作者簡介MBR技術(shù)以其優(yōu)良的性能,較低的造價越來越廣泛鄭鐵強，男,主要研究方向:污水深度處理與工應(yīng)用于污水處理中,勢必成為未來廢、污水生物處理藝設(shè)計。設(shè)備的主流。中國煤化工YHCNMH G156