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一天處理20噸地埋式污水處理設備工藝

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膜生物反應器(MembraneBioreactor,簡稱MBR),是由膜分離和生物處理結合而成的一種新型、的污水處理技術。膜分離技術早應用于微生物發酵工業,隨著膜材料和制膜技術的發展,其應用領域不斷擴大,已經涉及到化工、電子、輕工、紡織、冶金、食品、石油化工和污水處理等多個領域。 

1 MBR技術在國外污水處理中的研究及應用

　膜分離技術在污水處理中的應用開始于20世紀60年代末#1969年美國的Smith等人將活性污泥法與超濾膜組件相結合用于處理城市污水的工藝研究,該工藝大膽地提出了用膜分離技術取代常規活性污泥法中的二沉池,利用膜具有截留的物理特性,使生物反應器內維持較高的污泥濃度,在F/M低比值下工作,這樣就可以使有機物盡可能地得到氧化降解,提高了反應器的去除效率,這就是MBR的初雛形。

進入20世紀70年代,有關MBR的研究進一步深入開展#1970年,Hardt等人使用*混合生物反應器與超濾膜組合工藝處理生活污水,獲得了98%的COD去除率和100%去除細菌的結果。1971年,Bemberis等人在污水處理廠進行了MBR試驗,取得了良好的試驗結果。1978年,Bhattacharyya等人將超濾膜用于處理城市污水,獲得了非飲用回用水。1978年,Grethlein利用厭氧消化池與膜分離進行了處理生活污水的研究,BOD和TN的去除率分別為90%和75%。

在這一時期,盡管各國學者對MBR工藝做了大量的研究工作,并獲得了一定的研究成果,但是由于當時膜組件的種類很少,制膜工藝也不是十分成熟,膜的壽命通常很短,這就限制了MBR工藝長期穩定的運行,從而也就限制了MBR技術在實際工程中的推廣應用。

進入20世紀80年代以后,隨著材料科學的發展與制膜水平的提高,推動了膜生物反應器技術的向前發展,MBR工藝也隨之得到迅速發展。日本研究者根據本國國土狹小!地價高的特點對MBR技術進行了大力開發和研究,并在MBR技術的研究和開發上走在了前列,使MBR技術開始走向實際應用。

20世紀90年代以后,MBR技術得到了為迅猛的發展,人們對MBR在生活污水處理!工業廢水處理!飲用水處理等方面的應用都進行了研究,MBR已經進入實際應用階段,并得到了快速的推廣。

20世紀的后幾年,人們圍繞著膜生物反應器的關鍵問題進行了較多的研究,并取得了一些成果。有關膜生物反應器的研究從實驗室小試!中試規模走向了生產性試驗,應用MBR的中、小型污水處理廠也逐漸見諸。1998年初,歐洲座應用一體式膜生物反應器的生活污水處理廠在英國的Porlock建成運行,成為英國膜生物反應器技術的里程碑。

本世紀初,人們對膜生物反應器的研究方興未艾,使得該項技術正在逐漸趨于成熟。

2 MBR技術在國內污水處理中的研究及應用

我國對膜生物反應器的研究雖然起步較晚,但發展速度很快。1991年,芩運華對膜生物反應器的應用進行了綜述,介紹了MBR在日本的研究狀況,這是我國學者對膜生物反應器做的較早的。隨后,江成璋等人進行了中空纖維超濾膜在生物技術中的應用研究。1995年,樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究,研制出一套實驗室規模的好氧分離式MBR。

從1995年以來,我國對膜生物反應器污水處理技術的研究工作開始全面展開,多家科研院所進行了此方面的研究,清華大學、哈爾濱工業大學、中國科學院生態環境研究中心、天津大學、同濟大學等對膜生物反應器的運行特性、膜通量的影響因素、膜污染的防止與清洗等方面做了大量細致的研究工作。2000年,顧平采用國產中空纖維膜對生活污水做了中試規模的MBR研究,結果表明：MBR工藝出水懸浮物為零,細菌總數優于飲用水標準,COD和氨氮的去除率都高于95%,出水可直接回用。2001年,張立秋等對一體式MBR處理生活污水的主要設計參數HRT、SRT等進行了理論推導,為實際工程設計提供了參考,并對膜堵塞機理進行了深入研究探討,提出了膜內部生物堵塞的存在。

雖然,我國在MBR技術的研究探討方面取得了顯著的成績,但是同日本、英國、美國等國家相比,我國的研究試驗水平還比較落后,由于國產膜組件的種類較少,膜質量較差,壽命通常較短,因此在實際應用中存在一定的問題。雖然在我國膜生物反應器用于處理生活污水已有應用,但到目前為止,設計完善、運行良好的應用膜生物反應器的生活污水處理廠還未

3 MBR工藝的分類

膜生物反應器主要是由膜組件和生物反應器兩部分組成#根據膜組件與生物反應器的組合方式可將膜生物反應器分為以下三種類型:分置式膜生物反應器、一體式膜生物反應器和復合式膜生物反應器。

3.1 分置式膜生物反應器

　分置式膜生物反應器是指膜組件與生物反應器分開設置,相對獨立,膜組件與生物反應器通過泵與管路相連接#分置式膜生物反應器的工藝流程如圖1所示。該工藝膜組件和生物反應器各自分開,獨立運行,因而相互干擾較小,易于調節控制,而且,膜組件置于生物反應器之外,更易于清洗更換#但其動力消耗較大,加壓泵提供較高的壓力,造成膜表面高速錯流,延緩膜污染,這是其動力費用大的原因,每噸出水的能耗為2~10kWh,約是傳統活性污泥法能耗的10~20倍,因此能耗較低的一體式膜生物反應器的研究逐漸得到了人們的重視。

3.3 復合式膜生物反應器

　　復合式膜生物反應器也是將膜組件置于生物反應器之中,通過重力或負壓出水,但生物反應器的型式不同#復合式MBR,是在生物反應器中安裝填料,形成復合式處理系統。

　　在復合式膜生物反應器中安裝填料的目的有兩個：一是提高處理系統的抗沖擊負荷,保證系統的處理效果;二是降低反應器中懸浮性活性污泥濃度,減小膜污染的程度,保證較高的膜通量。

　　復合式膜生物反應器中,由于填料上附著生長著大量微生物,能夠保證系統具有較高的處理效果并有抵抗沖擊負荷的能力,同時又不會使反應器內懸浮污泥濃度過高,影響膜通量。

MBBR(生物流化床)工藝是由挪威科學技術大學研發，由于該工藝是將活性污泥和生物膜兩種方法的機理相結合，既不存在活性污泥法剩余污泥多且易發生污泥膨脹等缺點，又可以避免生物膜老化，需要定期反沖洗等生物膜工藝的缺陷。因此，在國內外污水處理行業受到重視。20世紀80代后在歐洲得到應用，現在許多國家將MBBR工藝用于處理生活污水和各類工業廢水。從90年代開始，MBBR工藝在我國逐漸開始研究，但是用于升級改造的污水廠較少。

　　近年來，隨著人們在生活中對水的需求量的增強以及環保壓力的加大，如何能夠更加處理生活污水中氮，有機污染物物這個問題越來越受到重視。我國常規的污水處理廠多以好氧生物處理(如傳統活性污泥法)為主體，可生化性好，對BOD的去除率可達90%以上。但是氮元素仍留在污水中，并沒有被去除。處理高NH3-N污水依然是目前污水處理行業的難題，很多污水廠面臨升級改造的迫切任務。改良生物流化床(MBBR)工藝用于處理河道污水，于龍等[5]對MBBR工藝處理制藥廢水進行了研究，此外，還有許多學者研究了將其用于處理其他工業廢水和生活污水中的實驗研究，得出MBBR工藝對水中氮磷等污染物具有良好的去除效果。隨著環境污染問題的日益加重，污水處理工藝越來越受到重視，國內外對于MBBR的研究也漸趨成熟。

　　特異性移動床生物膜反應器(SMBBR)，是中丹康靈(北京)生物技術有限公司基于該公司的一項發明的改進技術。工藝通過投加高度親水物質和增效菌，使懸浮填料表面形成生物膜，膜中密集的好氧菌?厭氧菌?兼性菌?真菌?原生動物以及藻類等微生物組成了一個生態系統，進而水中的有機物和氮得到去除。該工藝有機的結合了MBBR和活性污泥工藝的耐沖擊性強和不堵塞等優點，同時又具有比現有生物膜工藝更好的有機物去除效果和脫氮效果。