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MBR工艺(Membrane Bio reactor, 简称MBR )又称膜生物反应器,是膜技术与污水生物处理技术有机结合的一种新型、高效的废水处理工艺。发源于20世纪70年代的美国。m十m等于什么

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),是一种由活性污泥法与膜分离技术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。

分置式膜 – 生物反应器把膜组件和生物反应器分开设置,如图 3所示。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端,在压力作用下混合液中的液体透过膜,成为系统处理水;固形物、大分子物质等则被膜截留,随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜 -生物反应器的特点是运行稳定可靠,易于膜的清洗、更换及增设;而且膜通量普遍较大。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积,延长膜的清洗周期,需要用循环泵提供较高的膜面错流流速,水流循环量大、动力费用高 (Yamamoto, 1989),并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象 ( Brockmann and Seyfried, 1997 ) 。

一体式膜 – 生物反应器是把膜组件置于生物反应器内部,进水进入膜 -生物反应器,其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除,再在外压作用下由膜过滤出水。这种形式的膜 -生物反应器由于省去了混合液循环系统,并且靠抽吸出水,能耗相对较低;占地较分置式更为紧凑,近年来在水处理领域受到了特别关注。但是一般膜通量相对较低,容易发生膜污染,膜污染后不容易清洗和更换。

复合式膜 – 生物反应器在形式上也属于一体式膜 – 生物反应器,所不同的是在生物反应器内加装填料,从而形成复合式膜 – 生物反应器,改变了反应器的某些性状。

(1)对污染物的去除率高,抵抗污泥膨胀能力强,出水水质稳定,出水中没有悬浮物,而且可去除细菌、病毒,是一种对原水处理后不必消毒的工艺;

(2)易于一体化,便于自动控制,操作简便,同时实现了SRT和HRT的彻底分离;

(3)膜的机械截流避免了微生物的流失,生物反应器内污泥浓度可达35g/L,提高体积负荷,设备占地省;

(4)SPR延长,有利于增殖缓慢的细菌,如硝化细菌的截流和生长,从而提高系统的硝化能力,同时提高难降解有机物的降解速率;

(6)受膜表面速度剪切力的影响,污泥絮体平均尺寸较小,污泥传氧速率提高,可达26%~60%;

(9)出水水质优质稳定,且出水水质中的有机污染物CODCr、BOD5、NH3-N、磷酸盐、SS含量低,细菌、病毒、寄生 虫卵等均被隔除;

(11)能将所有微生物截留在MBR生物反应器内,污泥浓度高,污泥龄长,提高硝化效果,能有效地去除氮、磷;

(13)耐冲击负荷,由于MBR生物反应器中污泥浓度高,在负荷变化大的情况下,该系统的去除效果变化小,处理出水稳定;

(14)MBR生物反应器是膜与生物处理高效的结合,该系统结构紧凑、简单,运行稳定灵活,操作管理、维护简单,可以实现自动化控制。

1998 年 5 月,清华大学进行的一体式膜 – 生物反应器中试系统通过了国家鉴定。 2000年初,清华大学在北京市海淀乡医院建起了一套实用的 MBR 系统,用以处理医院废水,该工程于 2000 年 6 月建成并投入使用,目前运转正常。2000 年 9 月,天津大学杨造燕教授及其领导的科研小组在天津新技术产业园区普辰大厦建成了一个 MBR 示范工程,该系统日处理污水 25吨,处理后的污水全部用于卫生间的冲洗及绿地浇洒,占地面积为 10 平方米,处理每吨污水的能耗为 0.7kW h 。

90年代以来, MBR 的处理对象不断拓宽,除中水回用、粪便污水处理以外, MBR在工业废水处理中的应用也得到了广泛关注,如处理食品工业废水、水产加工废水、养殖废水、化妆品生产废水、染料废水、石油化工废水,均获得了良好的处理效果。 90 年代初,美国在 Ohio 建造了一套用于处理某汽车制造厂的工业废水的 MBR 系统,处理规模为 151m 3 /d,该系统的有机负荷达 6.3kgCOD/m 3 d , COD 去除率为 94%,绝大部分的油与油脂被降解。在荷兰,一脂肪提取加工厂采用传统的氧化沟污水处理技术处理其生产废水,由于生产规模的扩大,结果导致污泥膨胀,污泥难以分离,最后采用 Zenon 的膜组件代替沉淀池,运行效果良好。

随着氮肥与杀虫剂在农业中的广泛应用,饮用水也不同程度受到污染。 LyonnaisedesEaux 公司在 90 年代中期开发出同时具有生物脱氮、吸附杀虫剂、去除浊度功能的 MBR工艺, 1995 年该公司在法国的 Douchy 建成了日产饮用水 400m 3 的工厂。出水中氮浓度低于 0.1mgNO 2 /L,杀虫剂浓度低于 0.02 g/L 。

粪便污水中有机物含量很高,传统的反硝化处理方法要求有很高污泥浓度,固液分离不稳定,影响了三级处理效果。 MBR 的出现很好地解决了这一问题,并且使粪便污水不经稀释而直接处理成为可能。

日本已开发出被称之为 NS 系统的屎尿处理技术,最核心部分是平板膜装置与好氧高浓度活性污泥生物反应器组合的系统。 NS 系统于 1985年在日本琦玉县越谷市建成,生产规模为 10kL/d , 1989 年又先后在长崎县、熊本县建成新的屎尿处理设施。 NS 系统中的平板膜每组约0.4m 2 共几十组并列安装,做成能自动打开的框架装置,并能自动冲洗。膜材料为截流分子量 20000 的聚砜超滤膜。反应器内污泥浓度保持在15000~18000mg/L 范围内。到 1994 年,日本已有 1200 多套 MBR 系统用于处理 4000 多万人的粪便污水。

土地填埋场 / 堆肥渗滤液含有高浓度的污染物,其水质和水量随气候条件与操作运行条件的变化而变化。 MBR 技术在 1994年前就被多家污水处理厂用于该种污水的处理。通过 MBR 与 RO 技术的结合,不仅能去除 SS、有机物和氮,而且能有效去除盐类与重金属。最近美国 Envirogen 公司开发出一种 MBR用于土地填埋场渗滤液的处理,并在新泽西建成一个日处理能力为 40 万加仑 ( 约 1500m 3 /d) 的装置,在 2000年底投入运行。该种 MBR 使用一种自然存在的混合菌来分解渗滤液中的烃和氯代化合物,其处理污染物的浓度为常规废水处理装置的 50 ~ 100倍。能达到这一处理效果的原因是, MBR 能够保留高效细菌并使细菌浓度达到 50 , 000mg/L 。在现场中试中,进液 COD 为几百至40 , 000 ,污染物的去除率达 90% 以上。