技術優享丨膜生物反應器的組成與工藝

在污水處理，水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器(Membrane Bio-Reactor ),是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。

反應器介紹

膜-生物反應器(Membrane Bio-Reactor,MBR)為膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池，在生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設施占地面積，并通過保持低污泥負荷減少剩余污泥量。主要利用膜分離設備截留水中的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥(MLSS)濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高;污泥齡(SRT)可延長至30天以上。

膜生物反應器因其有效的截留作用，可保留世代周期較長的微生物，可實現對污水深度凈化，同時硝化菌在系統內能充分繁殖，其硝化效果明顯，對深度除磷脫氮提供可能。

反應器用途

污水處理:中國是一個缺水國家,污水處理及回用是開發利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水、工業污水通過膜生物反應器等設備處理之后,將其用于綠化、沖洗、補充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用于飲用等高水質要求的用途。城市污水、工業污水就近可得,可免去長距離輸水，而實現就近處理實現水資源的充分利用，同時污水經過就近處理，也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏，導致污染地下水源。污水回用已經在世界上許多缺水的地區廣泛采用,被認為21世紀污水處理最實用技術。進出水水質比較: 一般城市污水設計進水水質:BOD5<300mg/l ;CODcr<500mg/l ;SS<300mg/l ;T-N<45mg/l 出水水質:BOD5<10mg/l ;NH4-N<10.0mg/l; CODcr〈30mg/l ;濁度<5NTU;總大腸細菌總數<3個/L ; 膜的種類繁多,按分離機理進行分類,有反應膜、離子交換膜及滲透膜等;按膜的性質分類,有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無機膜) ;按膜的結構型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

組成部分

進水井

進水井里設置溢流口和進水閘門，在來水量超過系統負荷或者處理系統發生事故的情況 下，關閉進水閘門，污水直接通過溢流口就近排入河道或者市政管網。

格柵

污水中經常含有大量雜物，為了保證MBR系統的正常運行，必須將各種纖維、渣物、廢 紙等雜物攔截在系統之外，因此在系統前設置格柵,定期將柵渣清理干凈。

調節池

收集的污水水量和水質都是隨著時間變化的，為了保證后續處理系統的正常運行，降低 運行負荷，需要對污水的水量和水質進行調解，因此在進入生物處理系統前設計調節池。調節池內需要定期清理沉淀物。調節池一般設置溢流，在負荷過大的情況下，保證系統 的運行正常。

MBR反應池

在MBR反應池里進行著有機污染物的降解和泥水的分離。作為處理系統的核心部分，反應池里面包括微生物菌落、膜組件、集水系統、出水系統、曝氣系統。

消毒裝置

根據出水的要求，系統設計有消毒裝置，可自動控制加藥量。

計量裝置

為了能夠保證系統運行良好，需要采用一定的計量裝置進行系統的參數控制。計量控制儀器包括流量計和水表等。

電控裝置

電控箱安裝于設備機房內。主要控制進水泵、風機和抽吸泵?？刂朴惺謩涌刂坪妥詣涌刂苾煞N形式。進水泵在PLC控制下，根據各反應池水位情況，自動運行。抽吸泵運行按預設時間周期間歇控制，當MBR反應池低水位時，抽吸泵自動停止，以保護膜組器。

反應器工藝

膜生物反應器(MBR)是楊造燕教授及其領導的科研小組歷經10年時間研究開發出來的新型污水生物裝置裝置,該技術被稱為"21世紀的水處理技術",該項目曾被列為國家八·五、九·五重點科技攻關項目并被國家列為"中國21世紀議程實施能力及可持續發展實用新技術",此項技術在國內處于領先水平,部分指標達到國際領先水平。

MBR是膜分離技術與生物處理法的高效結合,其起源是用膜分離技術取代活性污泥法中的二沉池,進行固液分離。這種工藝不僅有效地達到了泥水分離的目的,而且具有污水三級處理傳統工藝不可比擬的優點:

1、高效地進行固液分離,其分離效果遠好于傳統的沉淀池,出水水質良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實現了污水資源化。

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器水力聽留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運行控制靈活穩定。

3、由于MBR將傳統污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級處理的全部工藝設施,因此可大幅減少占地面積,節省土建投資。

4、利于硝化細菌的截留和繁殖,系統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5、由于泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有機物的降解效率。

6、反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行,剩余污泥產量極低,由于泥齡可無限長,理論上可實現零污泥排放。

7、系統實現PLC控制,操作管理方便

膜生物反應器(MBR)是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術，以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地，并通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點:處理效率高、出水水質好;設備緊湊、占地面積小;易實現自動控制、運行管理簡單。80年代以來，該技術愈來愈受到重視，成為研究的熱點之一。膜生物反應器己應用于美國、德國、法國和埃及等十多個國家，規模從6m3/d至 13000m3/d不等。

我國對MBR的研究還不到十年，但進展十分迅速。 國內對MBR的研究大致可分為幾個方面:(1)探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結合的復合式工藝、兩相厭氧工藝;(2)影響處理效果與膜污染的因素、機理及數學模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運行穩定性;(3)擴大MBR的應用范圍，MBR的研究對象從生活污水擴展到高濃度有機廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業廢水(石化污水、印染廢水等)，但以生活污水的處理為主。

在我國，MBR同時應用于生活污水與工業廢水處理的研究。 這些研究結果都表明:MBR對各種高濃度有機廢水與難降解廢水的COD，NH3-N.SS，濁度等都達到良好的去除效果。

我國人均水資源擁有量僅為2250m3/人.年，不足世界平均水平的1/4。在我國600多個城市中，有300余座城市缺水，其中嚴重缺水城市有100余個，年缺水量近60億m3，每年因缺水造成經濟損失約2000億元人民幣。華北地區人均水資源占有量只有250-480m3/人.年，低于全國人均水平的1/5，這一地區的所有城市幾乎都面臨缺水問題。因此污水回用是緩解華北平原水危機的重要措施之一。膜生物反應器技術以其優質的出水水質被認為是具有較好經濟、社會和環境效益的節水技術而倍受關注。盡管還存在較高的運行費用問題，但隨著膜制造技術的進步，膜質量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投資也會隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發等已使其成本比以往有很大降低。另一方面，各種新型膜生物反應器的開發也使真運行費用大大降低，如在低壓下運行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統的好氧加壓膜生物反應器相比，其運行費用大幅度下降。因此，從長遠的觀點來看，膜生物反應器在水處理中應用范圍必將越來越廣。在水環境標準日益嚴格的今天，MBR已顯示出其巨大的發展潛力，將是新世紀替代傳統廢水處理技術的有力競爭者。