膜生物反应器的工程应用

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在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）,是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ;按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

1、MBR在城市污水处理中的应用

20 世纪90 年代初期,欧洲开始采用MBR 处理工业废水,而城市污水的处理则于1996 年开始启动。

目前,全世界投入运行或在建的MBR 系统已超过2 500 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4. 5 ×104 m3/ 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 ×104 m3/ d。

在欧洲,处理城市污水的工程项目数量以每年大于20 个的数量增长。1998 年,欧洲第一个大型MBR 城市污水处理厂——英国Porlock 污水处理厂投入运行。1999 年MBR 工艺被用于德国生活污水的处理。荷兰在处理规模为240 m3/ d 的MBR 中试取得成功后,建造了处理能力为18 000 m3/ d 的Varsseveld 污水处理厂,并从2003 年开始投资建设处理能力为(6～24) ×104 m3/ d的MBR 污水处理厂。

在北美,随着浸没式MBR 的出现,MBR 在城市污水处理中的应用得以迅速发展。截至2005 年,北美地区已有219 个MBR城市污水处理工程。目前世界上在建规模最大的MBR 污水处理厂———Brightwater 污水处理厂,位于美国Washington 地区,预计将于2010 年投入运行。

在日本,MBR 的使用更加普遍,已建成几百套的MBR 污水处理设施,主要是用于小区污水的处理与回用。  我国对MBR 的应用研究起步相对较晚,但发展迅速,建成的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、宾馆等生活污水处理回用等大型MBR 污水处理工程相继投入运行。


2、MBR在工业废水处理中的应用  MBR在工业废水处理方面的研究和应用

与城市污水处理相比,MBR 在工业废水处理中更具竞争力,已经成功应用于化妆品、润滑油、纺织、屠宰场、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂等工业废水处理和垃圾渗滤液等难处理废水中。  

在欧洲,早期的MBR 主要用于垃圾渗滤液的处理。随着浸没式MBR 的出现,MBR 的应用范围逐渐扩展到纺织、乳制品、食品、造纸与纸浆、饮料、炼油工业与化工厂等其他工业废水的处理中。截止到2006 年,欧洲已有300 多座处理能力大于20 m3/ d 的工业废水处理工程投入运行。按照目前的发展趋势,欧洲每年将新建50 个～60 个MBR 工业废水处理系统。  

1991 年,北美第一个外置式MBR 工业废水处理系统在通用公司投入运行。随后,处理各种工业废水的MBR 系统陆续在美国和加拿大投入运行。截至2005 年,北美已建成39 个MBR 工业废水处理系统。未来在北美地区,MBR 有望在食品加工废水、屠宰废水和垃圾渗滤处理中进一步扩大其应用。

MBR 在东亚地区工业废水的处理中增长非常迅速。自20 世纪70 年代以来,日本已建成了150 多座MBR 工业废水处理项目。在我国和韩国,MBR 也开始得到广泛应用。

MBR膜采用全时曝气，间歇运行模式解决运行过程中高浓度污泥的浓差极化现象；超滤膜则是通过间歇反冲洗实现膜系统的连续运行；分体膜结合两者优点，通过高错流过滤，减少污染物对膜丝微孔的堵塞；通过全时曝气运行，使膜丝摆动、气液混合湍流对膜丝表面进行擦洗，减缓膜分离过程中浓差极化；通过间歇反冲洗，结合高强度气流擦洗，将膜孔内污堵物冲出，实现了膜污染与恢复同时同步，降低膜污染速率；由于分体膜膜丝被固定在膜壳腔体内，运行时气水比仅为2:1，远低于MBR膜气水比（20:1），减少运行费用；由于分体膜间歇性反冲洗，加之反冲洗时，强曝气擦洗，使膜通量迅速恢复，和MBR相比，膜污染速度大大减缓；分体膜和生化反应池分离，安装和扩展方便，而且更为重要的是，可实现在线化学清洗，而MBR化学清洗大多采用离线方式，操作不便，费用高。由于分体膜采用外压式错流过滤，全时曝气擦洗，实现边污染，边恢复，对原水浊度要求低，甚至可直接过滤MBFB工艺中含固量1000mg/l的粉末介质，而超滤膜则采用先污染再反洗方式运行，无法解决运行过程中浓差极化问题，要求原水浊度低于20NUT。


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谢谢楼主分享。{:1106_362:}