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膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù) 目 錄 概述 MBR技術(shù)簡(jiǎn)介 MBR研究進(jìn)展 MBR膜污染及因素分析 MBR應(yīng)用現(xiàn)狀 MBR技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 前景展望 1．SBR-- Sequencing batch reactor 2．UASB—Upflow anaerobic sludge blanket 3．ABR—Anaerobic baffled reactor 4．EGSB—Expanded granular sludge bed 5. BAF—Biological aerated filter 6. MBR—Membrane bioreactor MBR與污水資源化：1．出水水質(zhì)好、可直接回用作中水；2．占地面積小；3．污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)量低；4．操作管理簡(jiǎn)便。2.MBR技術(shù)簡(jiǎn)介: MBR工藝組成 優(yōu)/缺點(diǎn)： 污染物去除效率高，不僅對(duì)懸浮物、有機(jī)物去除效率高，且可以去除細(xì)菌、病毒等；膜分離可使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間和污泥齡的完全分離，使運(yùn)行控制更加靈活、穩(wěn)定；生物反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，耐沖擊負(fù)荷；有利于世代時(shí)間長(zhǎng)的微生物（如硝化細(xì)菌）的截留和生長(zhǎng)，系統(tǒng)硝化效率得以提高，同時(shí)可提高難降解有機(jī)物的降解效率。 3.MBR研究進(jìn)展 MBR在國(guó)外的研究進(jìn)展 1969年美國(guó)的Smith首次報(bào)道了活性污泥生物膜法和超濾膜結(jié)合處理城市生活污水的方法，80年代末以來(lái)，MBR處理的對(duì)象擴(kuò)寬到工業(yè)廢水、石油廢水、發(fā)酵廢水等廢水處理方面。 1989年Tamamoto等將中空纖維應(yīng)用于活性污泥法以來(lái)，使組合工藝運(yùn)行成本大大降低，擴(kuò)展了其應(yīng)用前景。 90年代初，MBR開始應(yīng)用于廢水的脫氮除磷研究，Hideki進(jìn)行了MBR的高效氨氮硝化與工業(yè)廢水去除磷酸鹽的研究。 90年代中后期，MBR在國(guó)外進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。加拿大的Zenon公司 和日本的Kubota公司在MBR的推廣方面做了許多的工作 。目前這種MBR已應(yīng)用美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和埃及等多個(gè)國(guó)家和地方，處理規(guī)模從10m3/d到100000m3/d。 MBR在國(guó)內(nèi)的研究進(jìn)展 1991中科院生態(tài)中心王菊思啟動(dòng)了MBR的研究； 1995年樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究；邢傳紅（1997）采用無(wú)機(jī)MBR進(jìn)行了處理生活污水的實(shí)驗(yàn)研究；何義亮（1999）采用厭氧MBR進(jìn)行高濃度食品廢水處理；王連軍（2000）用無(wú)機(jī)MBR處理啤酒廢水；范彬（2002）研究微網(wǎng)動(dòng)態(tài)膜對(duì)生活污水的處理效果；趙方波（ 2006 ）用MBR進(jìn)行脫氮除磷研究；國(guó)家863科技攻關(guān)項(xiàng)目（2002-2005）——新型MBR的研究與示范工程建設(shè)。 2005.8膜法水處理國(guó)際研討會(huì)（北京，清華大學(xué)） 2009.9，5th IWA Specialised Membrane Technology Conference for Water and Wastewater Treatment （北京，清華大學(xué)） 膜污染形成機(jī)理濾餅層：主要是水透過(guò)膜被截流下來(lái)的部分活性污泥和膠體物質(zhì)，沒來(lái)得及送走就在濾壓差和透過(guò)水流的作用下堆積在膜表面，形成膜污染，屬于可逆污染。凝膠層：它可以透過(guò)凝膠層卻被膜內(nèi)微孔表面所吸附或形成結(jié)晶，堵塞孔道，使膜通量下降。研究表明，膜表面堵塞的主要物質(zhì)為微生物正常代謝產(chǎn)生的粘性多糖類物質(zhì)，粘性多肽分子和蛋白質(zhì)分子等。微生物污染：膜面和膜內(nèi)的微孔中有微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因而不可避免的會(huì)有大量微生物滋生。 膜污染阻力分布示意圖 膜污染阻力表達(dá)式 影響膜污染的主要因子 膜材質(zhì) ——表面親/疏水性、荷電性等。 料液性質(zhì) ——混合液特性、污泥濃度高低及其成分構(gòu)成。 操作條件 ——曝氣量大小，運(yùn)行方式設(shè)置以及膜清洗。 影響膜污染的因子 國(guó)外：生活污水，工業(yè)廢水，城市污水和垃圾滲濾液的處理。 處理規(guī)模：從100 m3/d到100000 m3/d. MBR在不同類型廢水處理中的應(yīng)用比例 “北京匯聯(lián)食品有限公司食品加工廢水處理工程(250m3/d)” “北京市密云縣污水處理工程(45000m3/d)” 水體富營(yíng)養(yǎng)化問題的日趨嚴(yán)重，城市污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)日益嚴(yán)格，研發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的城市污水(特別是低碳源污水)除磷脫氮技術(shù)，以提高城市污水的除磷脫氮效能、防治水體的富營(yíng)養(yǎng)化，是當(dāng)今環(huán)境工程與科學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。 MBR工藝是將現(xiàn)代膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種新型高效污水處理工藝，因其特有的高污泥濃度和生物種群多樣性的特征，在提高生物脫氮除磷效率方面具有較大潛力。 在 MBR中，污泥停留時(shí)間(SRT)可以不依賴于水力停留時(shí)間(HRT)而單獨(dú)加以控制，可保證如硝化菌這類生長(zhǎng)速度緩慢的微生物在系統(tǒng)中被完全保留，滿足硝化菌的生長(zhǎng)周期要求。通過(guò)DO控制和強(qiáng)化生物段的功能，在 MBR中還發(fā)現(xiàn) 存在反硝化除磷菌(DPB)，在脫氮的同時(shí)也能有效 除磷。膜過(guò)濾取代了傳統(tǒng)生物工藝中的二沉池，使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占地面積小，還可獲得高 質(zhì)量的出水并回用。將生物脫氮除磷工藝與膜分離技術(shù)相結(jié)合，形成具有脫氮除磷功能的MBR具有廣闊的應(yīng)用前景。 A2/O-MBR工藝 A2-O-A-MBR工藝 3A-MBR(Anoxic-Anaerobic-Anoxic MBR) 工藝 3AMBR工藝具有如下特點(diǎn) 序批式膜生物反應(yīng)器(SMBR) 反硝化除磷技術(shù)是在缺氧的條件下利用硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行反硝化除磷，從根本上解決了傳統(tǒng)生物脫氮除磷工藝中脫氮和除磷兩個(gè)過(guò)程在碳源競(jìng)爭(zhēng)上的矛盾。從化學(xué)計(jì)量學(xué)上分析，亞硝化反硝化除磷可縮短傳統(tǒng)反硝化除磷的路徑，節(jié)省40% COD和25%O2消耗，并具有周期短、吸磷和放磷速度快的特點(diǎn)，亞硝化反硝化除磷引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。 NO2-對(duì)缺氧反硝化吸磷存在一個(gè)抑制閾值，其大小與系統(tǒng)所處的環(huán)境及其工藝參數(shù)有關(guān)，且在抑制閾值范圍內(nèi)，NO2-不僅不會(huì)抑制反硝化吸磷，且可以作為聚磷菌除O2和NO3-以外的替代電子受體形式。 張小玲等（2006）采用連續(xù)投加NO2-N的方式，DPAO可以利用NO2-N作為電子受體吸磷，缺氧吸磷量占總除磷總量的97%以上。高大文等（2009）采用兩段SBR雙污泥亞硝化反硝化除磷工藝，實(shí)現(xiàn)了亞硝酸鹽氮的積累率達(dá)94.23% ，達(dá)到了以NO2-N為電子受體的反硝化聚磷菌的富集。 在一定pH和溫度條件下，通過(guò)控制較低的DO濃度(0.3～0.7mg/L)可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定(85%～95%)的亞硝酸鹽積累 。低DO水平有利于反硝化除磷菌的生長(zhǎng)與繁殖， 課題組（MSBR）的研究也得到了相似的結(jié)論。當(dāng)DO處于較低水平(0.5~0.8mg/L)，亞硝酸鹽達(dá)到20mg/L也沒有對(duì)污泥的缺氧反硝化吸磷產(chǎn)生明顯的抑制作用。 Saito 等（2004）把除磷菌分為利用氧氣、利用氧氣與硝酸鹽和同時(shí)利用氧氣、硝酸鹽和亞硝酸鹽作為電子受體的三類聚磷菌。 Carvalho等（2007）把反硝化除磷細(xì)菌分為兩類，一類以硝酸鹽和亞硝酸鹽為電子受體，另一類只能以亞硝酸鹽為電子受體。 Albert等（2009）研究表明，亞硝酸鹽型聚磷菌不能利用硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行吸磷。 在低DO模式運(yùn)行時(shí)，SMBR系統(tǒng)中存在PO，PONn、PON、POn等四類不同PAOs，當(dāng)系統(tǒng)溶解氧DO從2.0~2.5mg/L→0.5~0.8mg/L時(shí)，兼性PAOs的比例從40.30%→75.10%，而PO則從59.70→24.9%。 MBR工藝的運(yùn)行穩(wěn)定性研究及其調(diào)控措施研究；采用分子生物學(xué)手段對(duì)系統(tǒng)中的DPB作進(jìn)一步定性和定量研究；抗污染膜組件開發(fā)、膜污染在線化學(xué)清洗技術(shù)優(yōu)化。bTF紅軟基地