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膜生物反應器水處理技術 目 錄 概述 MBR技術簡介 MBR研究進展 MBR膜污染及因素分析 MBR應用現(xiàn)狀 MBR技術經(jīng)濟分析 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��；3．污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)量低；4．操作管理簡便。2.MBR技術簡介: MBR工藝組成 優(yōu)/缺點： 污染物去除效率高，不僅對懸浮物、有機物去除效率高，且可以去除細菌、病毒等；膜分離可使微生物完全截留在生物反應器內(nèi)，實現(xiàn)反應器水力停留時間和污泥齡的完全分離，使運行控制更加靈活、穩(wěn)定；生物反應器內(nèi)的微生物濃度高，耐沖擊負荷；有利于世代時間長的微生物（如硝化細菌）的截留和生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高，同時可提高難降解有機物的降解效率。 3.MBR研究進展 MBR在國外的研究進展 1969年美國的Smith首次報道了活性污泥生物膜法和超濾膜結合處理城市生活污水的方法，80年代末以來，MBR處理的對象擴寬到工業(yè)廢水、石油廢水、發(fā)酵廢水等廢水處理方面。 1989年Tamamoto等將中空纖維應用于活性污泥法以來，使組合工藝運行成本大大降低，擴展了其應用前景。 90年代初，MBR開始應用于廢水的脫氮除磷研究，Hideki進行了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在國外進入了實際應用階段。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已應用美國、德國、法國和埃及等多個國家和地方，處理規(guī)模從10m3/d到100000m3/d。 MBR在國內(nèi)的研究進展 1991中科院生態(tài)中心王菊思啟動了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）采用無機MBR進行了處理生活污水的實驗研究；何義亮（1999）采用厭氧MBR進行高濃度食品廢水處理；王連軍（2000）用無機MBR處理啤酒廢水；范彬（2002）研究微網(wǎng)動態(tài)膜對生活污水的處理效果；趙方波（ 2006 ）用MBR進行脫氮除磷研究；國家863科技攻關項目（2002-2005）——新型MBR的研究與示范工程建設。 2005.8膜法水處理國際研討會（北京，清華大學） 2009.9，5th IWA Specialised Membrane Technology Conference for Water and Wastewater Treatment （北京，清華大學） 膜污染形成機理濾餅層：主要是水透過膜被截流下來的部分活性污泥和膠體物質(zhì)，沒來得及送走就在濾壓差和透過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：它可以透過凝膠層卻被膜內(nèi)微孔表面所吸附或形成結晶，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養(yǎng)物質(zhì)，因而不可避免的會有大量微生物滋生。 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成。 操作條件 ——曝氣量大小，運行方式設置以及膜清洗。 影響膜污染的因子 國外：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)” 水體富營養(yǎng)化問題的日趨嚴重，城市污水排放標準(GB18918-2002)日益嚴格，研發(fā)經(jīng)濟高效的城市污水(特別是低碳源污水)除磷脫氮技術，以提高城市污水的除磷脫氮效能、防治水體的富營養(yǎng)化，是當今環(huán)境工程與科學研究領域的熱點之一。 MBR工藝是將現(xiàn)代膜分離技術與生物處理技術有機結合起來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，污泥停留時間(SRT)可以不依賴于水力停留時間(HRT)而單獨加以控制，可保證如硝化菌這類生長速度緩慢的微生物在系統(tǒng)中被完全保留，滿足硝化菌的生長周期要求。通過DO控制和強化生物段的功能，在 MBR中還發(fā)現(xiàn) 存在反硝化除磷菌(DPB)，在脫氮的同時也能有效 除磷。膜過濾取代了傳統(tǒng)生物工藝中的二沉池，使反應器結構簡單，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相結合，形成具有脫氮除磷功能的MBR具有廣闊的應用前景。 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 序批式膜生物反應器(SMBR) 反硝化除磷技術是在缺氧的條件下利用硝酸鹽作為電子受體進行反硝化除磷，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過程在碳源競爭上的矛盾。從化學計量學上分析，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，亞硝化反硝化除磷引起國內(nèi)外學者的高度關注。 NO2-對缺氧反硝化吸磷存在一個抑制閾值，其大小與系統(tǒng)所處的環(huán)境及其工藝參數(shù)有關，且在抑制閾值范圍內(nèi)，NO2-不僅不會抑制反硝化吸磷，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，實現(xiàn)了亞硝酸鹽氮的積累率達94.23% ，達到了以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，通過控制較低的DO濃度(0.3～0.7mg/L)可實現(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與繁殖， 課題組（MSBR）的研究也得到了相似的結論。當DO處于較低水平(0.5~0.8mg/L)，亞硝酸鹽達到20mg/L也沒有對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行吸磷。 在低DO模式運行時，SMBR系統(tǒng)中存在PO，PONn、PON、POn等四類不同PAOs，當系統(tǒng)溶解氧DO從2.0~2.5mg/L→0.5~0.8mg/L時，兼性PAOs的比例從40.30%→75.10%，而PO則從59.70→24.9%。 MBR工藝的運行穩(wěn)定性研究及其調(diào)控措施研究；采用分子生物學手段對系統(tǒng)中的DPB作進一步定性和定量研究；抗污染膜組件開發(fā)、膜污染在線化學清洗技術優(yōu)化。b1P紅軟基地