理MBR法處理污水的研究Research on MBR Was tewater Trea tment號(hào)水的究鄭鐵強(qiáng)李彬Zheng Tieqiang Li Bin(沈陽(yáng)市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)研究院,遼寧沈陽(yáng)110003 )( Shenyang Environment Protection Engineering Design and Reasarch Institute , Liaoning Shenyang 110003 )摘要:本文介紹了目前MBR的主要類(lèi)型、膜污染情況、膜清洗方式以及MBR在不同領(lǐng)域的應(yīng)用情況和工程實(shí)例,并對(duì)MBR技術(shù)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。關(guān)鍵詞:膜生物反應(yīng)器(MBR);MBR類(lèi)型;膜污染;膜清洗中圖分類(lèi)號(hào):X52文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào): 1671-4792(2014)11-0153-04Abstract : Introduces the main types, MBR membrane fouling, membrane cleaning mode and MBR in differentareas of application and engineering examples, the development trend of MBR technology in the future was pre-dicted.Keywords : Membrane Bioreactor( MBR ) ;MBR Type ; Membrane Fouling; Membrane Eleaning0引言MBR中的薄膜程序利用不同種類(lèi)的薄膜材料，膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種相對(duì)新型的污水通過(guò)篩濾、滲透和電泳等方式達(dá)到溶質(zhì)分離的效果。處理技術(shù)。膜生物反應(yīng)器中的膜組件能將污水中所一般常用的污水處理薄膜，其孔徑介于0.0001~2有的生物菌種截留在反應(yīng)器內(nèi)，在長(zhǎng)泥齡和高懸浮micron之間,分為MF、UF、NF、RO,孔徑最大的膜固體濃度下處理廢水中的有機(jī)物質(zhì)。MBR技術(shù)主要為MF,最小為RO。由于MF和UF孔徑較大,能截應(yīng)用于城市污水的處理、凈化和回收。MBR技術(shù)因流分子量較大的物質(zhì)，故多使用于工業(yè)廢水處理和.其具有操作管理方便.對(duì)舊工藝改造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),已二級(jí)處理水再利用;而RO由于孔徑較小，成本高，在污水處理中廣泛應(yīng)用。用于海水淡化及家庭用凈水器較多。1 MBR的主要類(lèi)型1.2按照膜材料不同劃分MBR技術(shù)已有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,隨著實(shí)際應(yīng)用經(jīng)MBR中核心部分是過(guò)濾膜組件,依據(jù)過(guò)濾膜材驗(yàn)的積累, MBR組件的形式不斷變化。按照不同的質(zhì)的不同，常用的薄膜材質(zhì)有聚酰胺(Poly amide)分類(lèi)方法,MBR主要有以下的形式:膜、醋酸纖維素膜( Cellulose acetate )等。中國(guó)煤化工1.1按照膜的孔徑不同劃分1.3依處理MYHCNMH G153/科技廣場(chǎng) 201411薄膜可分為親水性和疏水性薄膜,由此可根據(jù)按相對(duì)位置分為分置式(又稱(chēng)錯(cuò)流式)MBR和水樣性質(zhì)不同而選擇適當(dāng)?shù)谋∧ぁV膜材質(zhì)的選擇體式(又稱(chēng)浸沒(méi)式)MBR。有極為重要的關(guān)鍵性,不同的材質(zhì)特性會(huì)造成不同2 MBR膜的污染及清洗的過(guò)濾效果,進(jìn)而影響濾膜阻塞與否,對(duì)可以過(guò)濾的MBR在運(yùn)行中,過(guò)濾透水率會(huì)隨著操作時(shí)間增時(shí)效也會(huì)相應(yīng)的改變。以日本三菱公司所生產(chǎn)的中加而下降,衰減情形若過(guò)于嚴(yán)重,會(huì)造成薄膜的不可空纖維素膜為例,采用的材質(zhì)為聚乙烯,其表面經(jīng)過(guò)逆?zhèn)?這是使用薄膜過(guò)濾的最大限制。所以,如何永久性親水性處理,因而具有不會(huì)吸附有機(jī)物的特延長(zhǎng)薄膜壽命達(dá)到經(jīng)濟(jì)的需要是目前MBR應(yīng)用最性。由于這些有機(jī)物大半為菌類(lèi),其大多為蛋白質(zhì)需解決的問(wèn)題，而造成薄膜通量衰減的原因包括薄所構(gòu)成,且蛋白質(zhì)具有親油性的特質(zhì),因此可緩解濾膜積垢、薄膜性質(zhì)改變和進(jìn)流水性質(zhì)改變。Changet膜孔徑阻塞現(xiàn)象,若聚乙烯本身為疏水性的材質(zhì),則al( 2001 )川指出,薄膜過(guò)濾機(jī)制包括截留、篩除、吸附會(huì)吸附蛋白質(zhì)、細(xì)菌等有機(jī)物,因此不經(jīng)處理的PE等，當(dāng)濾膜持續(xù)過(guò)濾即會(huì)造成濾膜表面機(jī)構(gòu)進(jìn)而阻膜在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的操作后,其過(guò)濾通量會(huì)因?yàn)槟と麨V膜，而薄膜積垢是影響薄膜處理程序與薄膜通表面阻塞而造成明顯下降,而清洗膜的頻率也就相量衰減的主要因素。積垢- -般分 為兩類(lèi),即可逆和不對(duì)提高了?？赡妗Ｇ罢咧缚山?jīng)水力方式去除的積垢,后者則指水1.4按膜組件類(lèi)型劃分利沖洗仍不可恢復(fù)的部分。按膜結(jié)構(gòu)分為平板式( Plate )、管式(Tubular)和當(dāng)薄膜阻塞時(shí)就必須提出有效的對(duì)策解決薄膜中空纖維式(HollowFiber)薄膜。浸沒(méi)式平板膜及浸阻塞問(wèn)題,以利生物薄膜程序能有效的處理污水。主.沒(méi)式中空纖維素膜無(wú)論在能源消耗還是清水過(guò)濾的要方法有三種形式的物理性清洗:第一種是利用曝流量上,均優(yōu)于管式膜。在能源消耗上,浸沒(méi)式平板氣所產(chǎn)生的水流剪力將附著在薄膜表面上的積垢去膜和浸沒(méi)式中空纖維素薄膜分別為1.0KWh/m3及除;第二種是間歇性抽水操作薄膜過(guò)濾使薄膜內(nèi)負(fù)2.0KWh/m3,而管式膜為2.5~3.5 KWh/m3。在預(yù)防壓消除以便讓水流產(chǎn)生的剪力更有效的沖刷薄膜表薄膜阻塞方面,浸沒(méi)式中空纖維素薄膜較浸沒(méi)式平面的積垢;第三種是進(jìn)行反沖洗以便消除附著的積板膜方便且不易阻塞,且浸沒(méi)式中空纖維素膜適用垢。于各式的污水處理廠, 在操作上也比較方便,故- -般3 MBR的應(yīng)用較常利用浸沒(méi)式中空纖維素薄膜于MBR中。目前，世界十中國(guó)煤化工”1.5按膜組件與生物反應(yīng)器的相對(duì)位置劃分在運(yùn)行,其中2MHCNMHG應(yīng)用于生活污水,24%應(yīng)用于大樓污水處理設(shè)施, 12%應(yīng)用于都藥廢水則可以避免該弊端，薄膜可將大部分微生物市污水,9%應(yīng)用于地表水處理。由此可見(jiàn), MBR截留在MBR反應(yīng)器內(nèi)，起到有效的處理制藥廢水虧泛的應(yīng)用性與被受重視程度。的作用。3.1生活污水的處理3.3垃圾滲濾液的處理理號(hào)MBR處理技術(shù)應(yīng)用于生活污水的處理,取得了垃圾滲濾液是高氨氮低碳氮比廢水，具有水質(zhì)水的很好的效果。Mitsui Chemicals Inc.Japan在日本的水量變化大,難以利用生化法處理等特點(diǎn)。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)究MoriBuilding的地下室使用MBR技術(shù)處理道,垃圾滲濾液是最難進(jìn)行生化處理的廢水之- _B, 而500m3/d的生活污水,研究結(jié)果顯示，其處理污染物MBR技術(shù)則可以很好的處理這種高難度廢水。德國(guó)的效能均能達(dá)到90%以上。處理后的水可以直接回維爾利環(huán)境公司在西班牙的畢爾巴鄂垃圾填埋場(chǎng)設(shè)收再利用,用于廁所沖洗水、澆灌用水、洗滌水和水計(jì)的MBR裝置是目前全球最大的MBR垃圾滲濾塔用水,大幅提升處理水回收再利用價(jià)值,也說(shuō)明液處理裝置,于2004年開(kāi)始運(yùn)行,其實(shí)際處理最大MBR的優(yōu)點(diǎn)顯著。量可以達(dá)到2200m3/d,處理水質(zhì)最終可以達(dá)標(biāo)直接3.2工業(yè)廢水的處理外排。隨著MBR的處理技術(shù)不斷進(jìn)步,MBR處理技3.4 MBR工藝應(yīng)用中存在的問(wèn)題術(shù)廣泛應(yīng)用于具有水質(zhì)差且水質(zhì)變化大等特點(diǎn)的工在MBR工藝發(fā)展的20年間，隨著科技水平的業(yè)廢水處理中,均取得了非常好的處理成果。提高,MBR工藝的應(yīng)用存在如下問(wèn)題:3.2.1 印染廢水3.4.1投資成本較高印染廢水中含有大量以芳烴和雜環(huán)化合物為母隨著各國(guó)對(duì)薄膜技術(shù)的深人研究，膜成本從體,并帶有顯色基團(tuán)及極性基團(tuán)的高分子有機(jī)物,是1992年的400美元/m2降至2005年的不足50美生物難降解染料,MBR裝置能很好的處理該種廢元/m251。雖然膜技術(shù)的進(jìn)步使MBR工藝的投資成水。鄭祥用厭氧反應(yīng)器與膜生物反應(yīng)器(MBR)組本大大降低,但是與傳統(tǒng)污水處理工藝相比,其投資合工藝處理毛紡印染廢水。結(jié)果表明，出水COD、成本依然偏高。BOD、色度平均去除率分別達(dá)到80.3%.95%、59%,3.4.2運(yùn)行成本較高達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。在MBR工藝運(yùn)行中,由于污泥濃度較高,造成3.2.2制藥廢水薄膜污染嚴(yán)重，因此需要增大曝氣量以便減緩薄膜制藥廢水往往會(huì)含有殘留的藥劑成分,這些藥污染,勢(shì)必會(huì)增大電能消耗。同時(shí)MBR膜組件需要?jiǎng)?huì)降低生化處理的效率。利用MBR工藝處理制定期更換等,中國(guó)煤化工YHCNMH G155/科技廣場(chǎng) 2014113.4.3膜污染問(wèn)題參考文獻(xiàn)MBR工藝中膜污染問(wèn)題是困擾科研人員的難[1]Chang, In-Soung. Bag, soon-ouk.Lee , Chung-題,短時(shí)間內(nèi)徹底的解決辦法就是更換薄膜。在高Hak.Effects of membrane fouling on solute rejection濃度工業(yè)廢水的處理中，膜的污染問(wèn)題更為嚴(yán)重。during membrane filtration of activated sludge [J].re-下一步需要重點(diǎn)研究延長(zhǎng)膜污染的時(shí)間和減輕膜污ceived in revised form 20 November 2000 , accepted 6染的程度。December( 2001).4 MBR工藝展望[2]鄭祥,劉俊新厭氧反應(yīng)器與好氧MBR組合工在未來(lái)MBR發(fā)展過(guò)程中，有以下主要研究方藝處理毛紡印染廢水試驗(yàn)研究[].環(huán)境科學(xué),2004,25向:(05): 102-105.(1)開(kāi)發(fā)高性能、低成本膜組件[3]AIvarez-Vazquez,H., Jefferson, B. Judd,SJ.近些年,人們著力于研究新型薄膜,具有性能Membrane bioreatorsvs.conventiona bioogical treat-好、造價(jià)低等特點(diǎn),如仿生膜等。ment of landfill leachate:a brief review.J.Chem.Tech-(2 )膜組件的標(biāo)準(zhǔn)化noL[J].Biotechnol ，2004 ,79( 10): 1043- 1049.在MBR工藝發(fā)展期中，膜成本及其運(yùn)行成本[4] (英)Simon Judd,Claire Judd,著.陳福泰,黃已得到很好的控制,但仍需進(jìn)一步降低成本。MBR霞,譯.膜生物反應(yīng)器:水和污水處理的原理與應(yīng)用膜組件需要在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,實(shí)現(xiàn)行業(yè)范圍內(nèi)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.的統(tǒng)一,才可降低MBR工藝的成本。[5]Kennedy ,S. , Churchouse , S.J. Progress in me-MBR技術(shù)與傳統(tǒng)的生物處理程序相比具有處mbrane bioreactors[C].理負(fù)荷大、處理水質(zhì)佳、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),如果能將薄膜的造價(jià)進(jìn)一步降低，該處理技術(shù)將無(wú)懈可擊。作者簡(jiǎn)介MBR技術(shù)以其優(yōu)良的性能,較低的造價(jià)越來(lái)越廣泛鄭鐵強(qiáng)，男,主要研究方向:污水深度處理與工應(yīng)用于污水處理中,勢(shì)必成為未來(lái)廢、污水生物處理藝設(shè)計(jì)。設(shè)備的主流。中國(guó)煤化工YHCNMH G156