膜生物反应器省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

水处理基础知识第六章第1页膜生物反应器（MBR）第2页 一、一、MBR原理原理膜生物反应器(英文名称为Membrane Bioreactor，缩写为MBR)。MBR将生物反应器和膜分离过程相结合一个新型工艺，其最大特点就是采取膜组件代替传统生物处理中二沉池。污水中污染物首先在生物反应器中进行生物降解，同时生物反应器内混合液在膜两侧压力差作用下，水和小于膜孔径小分子溶质透过膜，即为处理后出水。微生物及大分子溶质被膜截留，从而替换沉淀池完成其与处理出水分离过程。第3页 一、一、MBR原理原理 在传统污水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成，其分离效率依赖在传统污水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成，其分离效率依赖于活性污泥沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥沉降性取决于曝气池运行于活性污泥沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥沉降性取决于曝气池运行情况，改进污泥沉降性必须严格控制曝气池操作条件，这限制了该方法适用范围。因为二情况，改进污泥沉降性必须严格控制曝气池操作条件，这限制了该方法适用范围。因为二沉池固液分离要求，曝气池污泥不能维持较高浓度，普通在沉池固液分离要求，曝气池污泥不能维持较高浓度，普通在 1.53.5g/L 左右，从而限制了左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（）与污泥龄（SRT）相互依赖，提升容积负荷与降）相互依赖，提升容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量剩下污泥，其处置费用占污水低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量剩下污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用处理厂运行费用 25%40%。传统活性污泥处理系统还轻易出现污泥膨胀现象，出水中。传统活性污泥处理系统还轻易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。含有悬浮固体，出水水质恶化。第4页一、一、MBR原理和特点原理和特点 MBR 工艺经过将分离工程中膜分离技术与传统废水生物处理技术有机工艺经过将分离工程中膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，不但省去了二沉池建设，而且大大提升了固液分离效率，而且因为曝结合，不但省去了二沉池建设，而且大大提升了固液分离效率，而且因为曝气池中活性污泥浓度增大和污泥中特效菌气池中活性污泥浓度增大和污泥中特效菌(尤其是优势菌群尤其是优势菌群)出现，提升了出现，提升了生化反应速率。同时，经过降低生化反应速率。同时，经过降低 F/M 比降低剩下污泥产生量（甚至为零），比降低剩下污泥产生量（甚至为零），从而基本处理了传统活性污泥法存在许多突出问题。从而基本处理了传统活性污泥法存在许多突出问题。第5页 一、一、MBR原理原理1 1、出水水质好、出水水质好在MBR中，降解时间较长可溶性大分子化合物能够被膜截留下来并与污泥一起返回到生物反应器中，使这些化合物在生物反应器中停留时间变长，从而有利于微生物对这些化合物降解；同时较长SRT能够使世代时间较长硝化细菌能够在生物反应器中积累，提升了硝化效果。所以MBR出水有机物含量较低，且总氮和总磷含量也远远低于传统活性污泥法。同时，因为膜单元采取微滤膜或超滤膜，因而不但对水中悬浮物截留率高，而且能够去除细菌。MBR特点：第6页 一、一、MBR原理原理2、工艺参数易于控制在MBR中，用膜组件代替二沉池，能够同时实现较短HRT（水力停留时间）和很长SRT(污泥龄）。同时，MBR中因为膜对污泥截留，能够在很大程度上消除污泥膨胀现象。污泥龄污泥龄SRT是指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统平是指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统平均停留时间，也就是反应系统内微生物全部更新一次所需时间。均停留时间，也就是反应系统内微生物全部更新一次所需时间。从工程上说，在稳定条件下，就是曝气池中工作着活性污泥总从工程上说，在稳定条件下，就是曝气池中工作着活性污泥总量与每日排放剩下污泥数量比量与每日排放剩下污泥数量比c。MBR特点：第7页一、一、MBR原理原理污泥龄污泥龄SRTSRT是活性污泥在曝气池中平均停留时间，即是活性污泥在曝气池中平均停留时间，即 SRT=SRT=曝气池中活性污泥量曝气池中活性污泥量/天天从曝气池系统排出剩下污泥量天天从曝气池系统排出剩下污泥量 SRT=SRT=（X*VTX*VT）/（QS*XR+Q*XEQS*XR+Q*XE）式中式中SRTSRT污泥龄，污泥龄，d d XX曝气池中活性污泥浓度，即曝气池中活性污泥浓度，即MLSSMLSS，kg/m3 kg/m3 VTVT曝气池总体积，曝气池总体积，m3 m3 QSQS天天排出剩下污泥体积，天天排出剩下污泥体积，m3/d m3/d XRXR剩下污泥浓度，剩下污泥浓度，kg/m3 kg/m3 QQ设计污水流量，设计污水流量，m3/d?m3/d?XEXE二沉池出水悬浮固体浓度，二沉池出水悬浮固体浓度，kg/m3 kg/m3 普通在前置反硝化工艺中，回流比取普通在前置反硝化工艺中，回流比取2.02.0。若希望深入提升反硝化率，。若希望深入提升反硝化率，可继续提升回流比。但必须注意，最大回流比为可继续提升回流比。但必须注意，最大回流比为4.04.0，且回流比较高，且回流比较高时存在着将过多溶解氧带入反硝化区危险。为了降低循环回流中溶解时存在着将过多溶解氧带入反硝化区危险。为了降低循环回流中溶解氧，可在曝气池末端设置隔离区域，降低该区中曝气量氧，可在曝气池末端设置隔离区域，降低该区中曝气量。第8页一、一、MBR原理原理 水力停留时间水力停留时间水力停留时间水力停留时间HRTHRT是指待处理污水在反应器内平均停留时是指待处理污水在反应器内平均停留时是指待处理污水在反应器内平均停留时是指待处理污水在反应器内平均停留时间，也就是污水与生物反应器内微生物作用平均反应时间间，也就是污水与生物反应器内微生物作用平均反应时间间，也就是污水与生物反应器内微生物作用平均反应时间间，也就是污水与生物反应器内微生物作用平均反应时间（池容（池容（池容（池容/进水流量就是水力停留时间）。所以，假如反应器进水流量就是水力停留时间）。所以，假如反应器进水流量就是水力停留时间）。所以，假如反应器进水流量就是水力停留时间）。所以，假如反应器有效容积为有效容积为有效容积为有效容积为V V（立方米），则：（立方米），则：（立方米），则：（立方米），则：HRT=V/Q(h)HRT=V/Q(h)3 3、耐冲击负荷、耐冲击负荷 MBR MBR中生物反应器中微生物浓度比普通生物反应器高得多，中生物反应器中微生物浓度比普通生物反应器高得多，装置处理容积负荷大，同时当进水中有机物浓度改变较大装置处理容积负荷大，同时当进水中有机物浓度改变较大时，有机负荷率时，有机负荷率(单位质量微生物在单位时间内承受有机物单位质量微生物在单位时间内承受有机物质量质量)改变不大，系统去除有机物效果改变不大。改变不大，系统去除有机物效果改变不大。第9页 一、一、MBR原理原理4、污泥产生量少生物反应器中污泥浓度很高，所以污泥负荷F/M较低，污泥产量很低。5、易于自动控制MBR系统结构简单，运行灵活稳定，轻易操作和实现自动化。但MBR也存在缺点：因为存在膜污染，需要定时反冲洗和化学清洗；膜需要定时更换；能耗较普通生化处理方法要高。MBR特点：第10页二、二、MBR工艺类型工艺类型MBR工艺分类工艺分类分类依据分类依据种类种类膜组件与生物反应器组合方式分置式、一体式、（一体）复合式膜组件管式、板框式、中空纤维式等膜材料有机膜、无机膜压力驱动形式外压式、抽吸式生物反应器好氧、厌氧曝气生物反应器、萃取膜生物反应器、膜分离生物反应器 第11页二、二、MBR工艺类型工艺类型 膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中混合液经循环泵增压后打至膜组件过滤端，在压力作用下混合液中液体透过膜，成为系统处理水。膜组件置于生物反应器内部，进水进入膜-生物反应器，其中大部分污染物被混合液中活性污泥去除，再在负压作用下由膜过滤出水。分置式分置式一体式一体式复合式复合式 形式上也属于一体式膜-生物反应器，所不一样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，改变了反应器一些性状。MBR工艺分类工艺分类第12页二、二、MBR工艺类型工艺类型 优点：(1)膜组件与生物反应器之间相互影响小 (2)单位面积膜水通量大 (3)运行稳定可靠，操作管理轻易 (4)易于膜清冼、更换和增设 缺点：(1)为降低污染物在膜表面沉积，需要较高膜面流速，因而配置超滤循环泵需要较高流量，能耗很高，普通为68Kwh/m3 (2)循环泵内高剪切力会引发生物絮体破坏，造成生物活性降低第13页二、二、MBR工艺类型工艺类型 优点：(1)体积小，整体性强。膜组件直接置于生物反应器中，大大降低了占地面积 (2)运行动力费用低。膜表面错流是靠空气搅动产生，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切应力，在这种剪切应力作用下，沉积在膜表面颗粒轻易脱离膜表面，所以不需要功率较大循环泵 缺点：(1)需要定时将膜组件取出生物反应器进行化学清洗，因而管理方面上不及分置式；(2)出水不连续；(3)单位膜面积膜产水量较低，普通仅为5-10L/m2h。第14页不足：运行过程易污染、强度低、使用寿命短 优点：成本相对较低，造价廉价，膜制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多样，应用广泛.材质：聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等 高分子有机膜材料高分子有机膜材料MBR用膜介绍用膜介绍不足：造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜加工制备有一定困难 优点（陶瓷膜为例）：耐酸、抗压、抗温，其通量高、能耗相对较低 材质：金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等 无机膜无机膜MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件第15页MBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件 当前当前MBR膜组件中使用量较大只有聚偏二膜组件中使用量较大只有聚偏二氟乙烯（氟乙烯（PVDF）、聚乙烯（）、聚乙烯（PE）和聚丙稀）和聚丙稀（PP）。其中聚偏二氟乙烯（）。其中聚偏二氟乙烯（PVDF）因为其）因为其优良物理和化学性能（强度和耐腐蚀性）在国优良物理和化学性能（强度和耐腐蚀性）在国内和国外用量均最大。内和国外用量均最大。第16页MBR 工艺中用膜普通为微滤膜（MF）和超滤膜（UF），大都采取 0.1 0.4 m 膜孔径 MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件微滤惯用聚合物材料有：聚碳酸酯、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等.超滤惯用聚合物材料有：聚砜(PS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈（PAN）、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醚醚酮、聚亚酰胺、聚醚酰胺等.MBR用膜介绍用膜介绍第17页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件海绵状支撑层致密表皮层PVDF(聚偏氟聚偏氟乙烯乙烯)材质中材质中空纤维膜空纤维膜，PVDF是一个是一个氟化聚合物，氟化聚合物，含有含有300万万400万分子量，万分子量，有很强物理强有很强物理强度和化学稳定度和化学稳定性性.膜表面放大照片膜表面放大照片膜横断面放大照片膜横断面放大照片MBR用膜介绍用膜介绍第18页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件MBR用膜介绍用膜介绍 陶瓷膜主要是陶瓷膜主要是A12O3，Zr02，Ti02和和Si02等无机材等无机材料制备多孔膜，其孔径为料制备多孔膜，其孔径为0.150m。含有化学稳定性。含有化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂溶剂:机械强度大，可反向冲机械强度大，可反向冲洗洗:抗微生物能力强抗微生物能力强:耐高温耐高温:孔径分布窄，分离效率高等孔径分布窄，分离效率高等特点特点。陶瓷膜与同类有机高。陶瓷膜与同类有机高分子膜相比含有许多优点：分子膜相比含有许多优点：它坚硬、承受力强、耐用、它坚硬、承受力强、耐用、不易阻寨，对含有化学侵害不易阻寨，对含有化学侵害性液体和高温清洁液有更强性液体和高温清洁液有更强抵抗能力，其主要缺点就是抵抗能力，其主要缺点就是价格昂贵目，制造过程复杂。价格昂贵目，制造过程复杂。第19页MBR膜组件膜组件MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件 中空纤维含有高压下不变形强度，勿需支撑材料。把中空纤维含有高压下不变形强度，勿需支撑材料。把大量大量(多达几十万根多达几十万根)中空纤维膜装入圆筒型耐压容器内。纤中空纤维膜装入圆筒型耐压容器内。纤维束开口端用环氧树脂铸成管板。维束开口端用环氧树脂铸成管板。外径普通为外径普通为 40 250 m，内径为，内径为 25 42m。在。在 MBR 中，常把组件直接放入中，常把组件直接放入反应器中，不需耐压容器，组成浸没式膜反应器中，不需耐压容器，组成浸没式膜-生物反应器。普生物反应器。普通为外压式膜组件。通为外压式膜组件。优点：装填密度高，优点：装填密度高，普通可达普通可达1600030000 m2/m3；造价；造价相对较低；寿命较长；相对较低；寿命较长；能够采取物化性能稳能够采取物化性能稳定，透水率低尼龙中定，透水率低尼龙中空纤维膜；膜耐压性空纤维膜；膜耐压性能好能好，不需要支撑材，不需要支撑材料。料。缺点：对堵塞敏感，缺点：对堵塞敏感，污染和浓差极化对膜污染和浓差极化对膜分离性能有很大影响分离性能有很大影响,压力降较大；再生清压力降较大；再生清洗困难；原料前处理洗困难；原料前处理成本高。成本高。第20页MBR膜组件膜组件MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件板框式是板框式是MBR 工艺最早应用一个膜组件形式，外形类似于普通板框式压滤机。工艺最早应用一个膜组件形式，外形类似于普通板框式压滤机。优点：优点是：制造优点：优点是：制造组装简单，操作方便，组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更易于维护、清洗、更换。换。缺点：密封较复杂，缺点：密封较复杂，压力损失大，装填密压力损失大，装填密度小。度小。第21页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件 由膜和膜支撑体组成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采取内压型，由膜和膜支撑体组成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采取内压型，即进水从管内流入，渗透液从管外流出。膜直径在即进水从管内流入，渗透液从管外流出。膜直径在 624mm 之间。管状膜被放在一个之间。管状膜被放在一个多孔不锈钢、陶瓷或塑料管内，每个膜器中膜管数目普通为多孔不锈钢、陶瓷或塑料管内，每个膜器中膜管数目普通为418根。管状膜当前主根。管状膜当前主要有烧结聚乙烯微孔滤膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，价格较高，但耐污染且易清洗。要有烧结聚乙烯微孔滤膜、陶瓷膜、多孔石墨管等，价格较高，但耐污染且易清洗。尤其对高温介质适用。尤其对高温介质适用。优点：料液能够控制料液能够控制湍流流动，不易堵塞，湍流流动，不易堵塞，易清洗，压力损失小。易清洗，压力损失小。缺点：装填密度小装填密度小，普通低于普通低于300m2/m3。MBR膜组件膜组件第22页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件 主要部件为多孔支撑材料，两侧是膜，三边密封，开放边与一根多孔中心产品水主要部件为多孔支撑材料，两侧是膜，三边密封，开放边与一根多孔中心产品水搜集管密封连接，在膜袋外部原水侧垫一层网眼型间隔材料，把膜袋隔网依次迭合，搜集管密封连接，在膜袋外部原水侧垫一层网眼型间隔材料，把膜袋隔网依次迭合，绕中心集水管紧密地卷起来，形成一个膜卷，装进圆柱形压力容器内，就制成了一个绕中心集水管紧密地卷起来，形成一个膜卷，装进圆柱形压力容器内，就制成了一个螺旋卷式膜组件。螺旋卷式膜组件。优点：膜装填密度高；膜装填密度高；膜支撑结构简单；浓膜支撑结构简单；浓差极化小；轻易调整差极化小；轻易调整膜面流态。膜面流态。缺点：中心管处易泄中心管处易泄漏；膜与支撑材料粘漏；膜与支撑材料粘结处膜易破裂而泄漏；结处膜易破裂而泄漏；膜安装和更换困难。膜安装和更换困难。MBR膜组件膜组件第23页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件名称/项目中空纤维式毛细管式螺旋卷式平板式圆管式价格（元/m 3）4015015080025080080025004001500充填密度高中中低低清洗难易中易易压力降高中中中低可否高压操作可否可较难较难膜形式限制有有无无无MBR膜组件膜组件各种膜组件特征表各种膜组件特征表第24页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件MBR膜组件膜组件中空中空纤维纤维膜膜组组件件板式膜板式膜组组件件中空纤维膜膜丝柔性,可反冲洗支撑板式平板膜:膜片为刚性,不可反冲洗独立清洗独立清洗填充密度 160m/m 填充密度 80m/m 经典膜通量：15L/mh 经典膜通量：20L/mh 缠绕式纤维物质，污泥堵塞,卡在纤维间，无法经过反冲去除。沟槽式,低填充密度，堆积在板间，始于板固定处，没有反冲洗化学清洗。化学及机械清洗。中空纤维膜组件和板式膜组件比较中空纤维膜组件和板式膜组件比较第25页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件三种常见三种常见MBR膜组件膜组件A.中空纤维帘状浸入式膜组件第26页MBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件以MitsubishiRayon(Japan)企业为代表，它含有膜面积大，易于安装，清洗方便等特点 第27页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件 以GEZenon企业为代表，它含有膜面积大，占地面积小等特点。三种常见三种常见MBR膜组件膜组件B.中空纤维柱状浸入式膜组件第28页MBRMBR工艺用膜、膜组件工艺用膜、膜组件 以Kubota企业为代表，含有膜通量大，易于组装，清洗方便等特点。三种常见三种常见MBR膜组件膜组件C.平板型帘状浸入式膜组件第29页二、二、MBR工艺类型工艺类型MBR处理系统实景照片第30页二、二、MBR工艺类型工艺类型MBR处理系统实景照片第31页二、二、MBR工艺类型工艺类型MBR系统中所用膜第32页三、三、MBR运行影响原因运行影响原因有机负荷：在好氧MBR中，污泥浓度随容积负荷增加紧速升高，有机物去除速率加紧，污泥负荷基本保持不变，从而抑制出水水质恶化；而在厌氧MBR中，污泥浓度升高迟缓，污泥负荷与容积负荷几乎呈正相关关系，所以厌氧MBR出水水质易受容积负荷影响。1、影响MBR稳定运行生物动力学参数第33页三、三、MBR运行影响原因运行影响原因污泥浓度：污泥浓度是MBR系统主要参数，不但影响有机物去除能力，还对膜通量产生影响。研究结果表明：一定条件下污泥浓度越高，膜通量愈低。但国内学者在一体式MBR处理生活污水研究却发觉：当曝气强度足够大时（气水比近似100：1），MLSS由10gL改变到35g/L时，MLSS与膜通量没有显著相关性；但假如降低曝气强度，MLSS对膜通量可能产生一定影响。1、影响MBR稳定运行生物动力学参数第34页三、三、MBR运行影响原因运行影响原因膜选择：膜材料分为有机膜和无机膜两种。因为较高投资成本限制了无机膜在我国广泛应用，国内MBR普遍采取有机膜，惯用膜材料为聚乙烯、聚丙烯等。分离式MBR通常采取超滤膜组件，截留分子量普通在230万。截留分子量越大，初始膜通量越大，但长久运行膜通量未必越大。对于一体式MBR，既可用超滤膜，也可使用微滤膜。2、膜分离参数第35页三、三、MBR运行影响原因运行影响原因操作方式优化：对于分体式MBR，为了减缓膜污染，反冲洗是维持MBR稳定运行主要操作。对于一体式MBR，缩短抽吸时间或延长停吸时间和增加曝气量都有利于减缓膜污染，抽吸时间对膜阻力上升影响最大，曝气量其次。水力学特征改进：对于分体式MBR，能够提升流体进水流速，降低浓差极化，使被截留溶质及时被带走。对于一体式MBR，设计合理流道结构，提升曝气强度，使较大曝气量起到了冲刷膜表面错流过滤效果显得尤为主要。2、膜分离参数第36页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析对MBR和传统生物处理方法（以生物接触氧化为例）进行技术经济比较：1、锋尚国际公寓中水处理工程：原水为洗浴废水，水量240m3/d，采取一体式MBR工艺，采取日本三菱企业生产中空纤维膜，要求处理出水到达回用标准。2、阳光100国际公寓中水处理工程：原水为洗浴废水，水量240m3/d，采取碧水源企业生产pwbx-240一体式中水接触氧化设备一套，要求处理出水到达回用标准。第37页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析 锋尚国际公寓膜生物反应器出水水质显著优质稳定，平均出水COD为17.25mg/l,平均去除率91。即使原水COD改变较大，出水水质均能保持在45mg/l以下。阳光100生物接触氧化工艺出水即使也能满足中水标准，但平均出水COD较高，为36mg/l，平均COD去除率75而且改变较大，出水显著受原水水质情况影响。第38页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析 LAS是洗浴废水中主要污染成份，对LAS去除效果是中水处理工艺工艺优劣主要指标。从监测结果看，锋尚国际公寓膜生物反应器出水LAS一直低与0.25mg/l，平均0.16mg/l，平均去除率97.5%，远优于阳光100接触氧化工艺工艺（平均出水LAS 0.9mg/l）。第39页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析 膜生物反应器对氨氮有很好去除效果，出水平均氨氮为0.75mg/L，去除率达95，接触氧化法工艺工艺氨氮去除效果较差，出水氨氮平均5.75mg/l，去除率44。因为膜分离对硝化细菌高效截留作用，生物反应器内能够维持高浓度硝化细菌，所以能够取得非常高硝化效果，氨氮去除率能够到达95%以上。第40页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析项项目目锋锋尚国尚国际际公寓公寓（MBRMBR）阳光阳光100100国国际际公寓公寓（生物接触氧化）（生物接触氧化）处处理能力（理能力（mm3 3/d/d）240240240240土建投土建投资资（万元）（万元）25252626设备设备投投资资（万元）（万元）45453232工程工程总总投投资资（万元）（万元）67675858吨水投吨水投资资（元）（元）2792279224172417总总占地面占地面积积 （mm2 2）110110170170 膜生物反应器投资显著高于生物接触氧化工艺工艺，吨水投资约高出16以上，主要是设备投资显著增大，前者要比后者设备投资高出40。但从设备占地面积看，前者只有后者二分之一。假如将占地所产生成本折算，应可抵消膜生物反应器设备投资增加部分，所以从投资经济性来看，两种工艺工艺应基本相当。第41页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析项项目目锋锋尚国尚国际际公寓公寓（MBRMBR）阳光阳光100100国国际际公寓公寓（生物接触氧化）（生物接触氧化）日耗日耗电费电费93.693.6156156日日药剂费药剂费8.58.59.69.6日人日人员员管理管理费费30303030日日维护费维护费(1(1年平均年平均)20202525直接吨水运行直接吨水运行费费0.630.630.910.91设备设备折旧折旧(吨水折旧吨水折旧)0.510.510.450.45吨水运行成本吨水运行成本1.141.141.371.37第42页四、四、MBR技术经济分析技术经济分析大连香格里拉大饭店中水回用工程运行费用项项目目 定定额额 单单价价 运行运行费费用用(元元/m/m3 3)电费电费 0.95 kWh/m0.95 kWh/m3 30.60.6元元/(kWh)/(kWh)0.570.57折旧折旧费费1.0521.052消毒消毒剂剂3 g/m3 g/m3 31212元元/kg/kg 0.0360.036营营养养剂剂3.5 g/m3.5 g/m3 3 2 2元元/kg/kg 0.0070.007运行成本运行成本1.6651.665第43页五、五、MBR工艺设计工艺设计反应器主体反应器主体 膜材料与组件膜材料与组件 从属装置与系统从属装置与系统 预处理系统预处理系统污泥处理设施污泥处理设施自控系统自控系统MBR第44页五、五、MBR工艺设计工艺设计MBR设计需求信息设计需求信息废水水质最少水质条件包含：BOD、COD；TSS(总悬浮固体）、VSS（可挥发性悬浮物）；N、P、Alk（碱度）；T。现场条件包含：咨询汇报、场地限制、特殊地貌；假如是改造项目，则还需要工厂平面图、池子和渠道尺寸，运行历史数据等。处理量和水力负荷该信息对工艺配置和处理工艺选择含有决定意义。出水水质要求 或出水用途，该要求影响处理工艺流程选择。MBR设计信息需求表设计信息需求表第45页五、五、MBR工艺设计工艺设计MBR工艺组成工艺组成1、预处理细格栅，要求2mm，推荐1mm。圆孔和网格型2、生化工艺部分 3、膜过滤部分4、剩下污泥处理部分。以ZW-MBR 为例预处理格栅GE要求，初沉池、沉砂池设计方决定生化工艺部分 由GE或设计方决定膜过滤部分膜工艺（或产品）由GE决定剩下污泥处理部分 污泥脱水GE决定是否加聚合物，消化处理机设计方决定，污泥处置方式设计方决定设计职责第46页五、五、MBR工艺设计工艺设计MBR工艺组成工艺组成第47页五、五、MBR工艺设计工艺设计1 1、工艺路线选择、工艺路线选择生活污水针对生活污水推荐工艺流程第48页五、五、MBR工艺设计工艺设计工业废水针对工业废水有机物去除为主推荐工艺流程第49页五、五、MBR工艺设计工艺设计工业废水针对工业废水氨氮去除为主推荐工艺流程第50页五、五、MBR工艺设计工艺设计2 2、膜池设计、膜池设计第51页五、五、MBR工艺设计工艺设计3 3、膜元件选择、膜元件选择第52页五、五、MBR工艺设计工艺设计4 4、MBRMBR产水系统产水系统 产水系统可采取连续运行或间歇运行两种不一样运行方式；对于微污染源水或MBR池MLSS浓度低系统可连续产水；对于高MLSS系统，可选取抽吸与停抽相结合运行方式。第53页MBR曝气系统曝气系统需氧量需氧量 曝气系统主要为膜生物反应池微生物生长代谢提供氧气，主要有三个方面：1.微生物氧化分解有机物需氧量2.微生物本身细胞物质氧化分解需氧量3.对污水中氨氮进行氧化所需氧量。10/30曝气曝气 经过改进采取循环曝气能够降低能耗。以前为10S开10S关现在10S开30S关，该曝气方式要求膜组件为偶数列。两列膜同时工作，能够降低75%能耗，在低流速和低污垢情况下可降低50%能耗；该曝气方式降低了微生物剪切力，提升了絮体结构及去除性。单列膜；峰值情况；高结垢情况下不能采取10/30曝气。五、五、MBR工艺设计工艺设计第54页五、五、MBR工艺设计工艺设计5 5、MBRMBR反洗气洗系统反洗气洗系统空气第55页MBR反洗系统反洗系统 结合有机物污染经过碱洗效果显著、盐结垢经过酸洗效果显著原理，将化学加强反洗程序引入到MBR膜运行过程中。经过类似于低强度化学清洗操作，将MBR膜污染消除在刚形成阶段，阻止膜污染得不到及时恢复形成协同恶化效应。五、五、MBR工艺设计工艺设计第56页MBR反洗系统反洗系统加药种类化学药剂加药浓度酸盐酸、柠檬酸、草酸控制PH在2.53.5之间碱氢氧化钠0.02%0.05%氧化剂次氯酸钠0.05%0.1%五、五、MBR工艺设计工艺设计第57页五、五、MBR工艺设计工艺设计6 6、化学清洗系统、化学清洗系统 化学清洗频率和操作条件与进水水质相关。通常情况下运行化学清洗频率和操作条件与进水水质相关。通常情况下运行13个月或在个月或在相同运行条件下透过膜压差比早期上升相同运行条件下透过膜压差比早期上升0.5bar以上时就应该进行化学清洗。以上时就应该进行化学清洗。第58页五、五、MBR工艺设计工艺设计第59页五、五、MBR工艺设计工艺设计7 7、自动控制系统、自动控制系统第60页其它系统其它系统污泥回流系统从膜生物反应池到缺氧池硝化液循环量依据要求氨氮去除率来决定。从膜生物反应池到缺氧池循环比假如为R，硝化液循环量则为RQ，从缺氧池到膜生物反应池混合液量则为(R+1)Q.氮磷营养药剂投加系统微生物生产繁殖代谢所需要营养比为BOD:T-N:T-P100:5:1。添加氮磷营养药剂以补充原水中氮磷不足部分量。有机营养药剂投加系统使BOD/N成为3以上而添加不足部分BOD，普通投加有机营养物为甲醇。碱度补充系统若进水中碱度不能确保确保硝化进行和氨氮设计去除率，必须补充外加碱度。普通采取投加Na2CO3或NaHCO3。1mg Na2CO3相当于0.94mgCaCO3碱度；1mg NaHCO3相当于1.19 mgCaCO3碱度；五、五、MBR工艺设计工艺设计第61页五、五、MBR工艺设计工艺设计好氧膜好氧膜-生物反应器处理城市和工业废水生物反应器处理城市和工业废水一些一些参数参数项目项目项目项目城市污水城市污水城市污水城市污水工业污水工业污水工业污水工业污水进水进水进水进水COD(mg/L)COD(mg/L)COD(mg/L)COD(mg/L)44.244.244.244.2 8008008008001333133313331333 68000680006800068000CODCODCODCOD去除率去除率去除率去除率(%)(%)(%)(%)90909090 9898989890909090 99.899.899.899.8污泥浓度污泥浓度污泥浓度污泥浓度(g/L)(g/L)(g/L)(g/L)10101010 20,20,20,20,最高最高最高最高5050505020202020容积负荷（容积负荷（容积负荷（容积负荷（kg COD/(mkg COD/(mkg COD/(mkg COD/(m3 3 3 3 d)d)d)d)1.21.21.21.2 5.785.785.785.780.250.250.250.25 16161616污泥负荷污泥负荷污泥负荷污泥负荷(kg COD/(kg VSS(kg COD/(kg VSS(kg COD/(kg VSS(kg COD/(kg VSS d)d)d)d)0.030.030.030.03 0.550.550.550.550.0120.0120.0120.012 2.722.722.722.72污泥产率污泥产率污泥产率污泥产率(kg MLSS/kg COD)(kg MLSS/kg COD)(kg MLSS/kg COD)(kg MLSS/kg COD)0 0 0 0 0.340.340.340.340.050.050.050.05 0.350.350.350.35水力停留时间水力停留时间水力停留时间水力停留时间(h)(h)(h)(h)2 2 2 2 2424242414141414 389389389389污泥龄污泥龄污泥龄污泥龄(d)(d)(d)(d)556.26006.2600传统活性污泥法：传统活性污泥法：传统活性污泥法：传统活性污泥法：容积负荷：容积负荷：容积负荷：容积负荷：0.60.60.60.6 1.8 kg COD/(m1.8 kg COD/(m1.8 kg COD/(m1.8 kg COD/(m3 3 3 3 d)d)d)d)污泥负荷：污泥负荷：污泥负荷：污泥负荷：0.40.40.40.4 0.8kg COD/(kg VSS0.8kg COD/(kg VSS0.8kg COD/(kg VSS0.8kg COD/(kg VSS d)d)d)d)污泥龄：污泥龄：污泥龄：污泥龄：5 5 5 515d15d15d15d第62页六、六、MBR应用应用第63页六、六、MBR应用应用1、北小河再生水厂（6万吨/日）曝气池膜处理车间第64页六、六、MBR应用应用原水出水晶莹剔透，杂质比自来水还少 1、北小河再生水厂（6万吨/日）第65页六、六、MBR应用应用2、密云再生水厂（4.5万吨/日）MBR反应器出水水质 第66页六、六、MBR应用应用3、中关村科技园区软件园培训中心污水处理工程第67页六、六、MBR应用应用4、沈阳统一集团食品废水处理第68页六、六、MBR应用应用5、金威啤酒有限企业污水处理厂 第69页六、六、MBR应用应用6、石化污水处理 中石化洛阳分企业PTA污水处理与回用工程，5000吨/日中石化巴陵分企业己内酰胺污水处理项，7200吨/日第70页六、六、MBR应用应用7、天津富强集团企业污水处理工程 染料废水有机物组分复杂、浓度高、难降解物质多、色度高和毒性大，采取传统处理方法，效果不理想。惯用染料主要以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团及极性基团，染料结构日趋复杂，染色性能当然越来越稳定，但给印染废水处理带来了更大困难，尤其是带有乙烯砜基活性染料更是生物难降解染料。膜生物反应器作为一个高效水处理技术，在难降解废水处理方面表达 出了相当优越性在印染废水处理领域含有主要研究和应用价值。天津富强集团企业印染废水处理工程5000吨/日吨水运行费用为1.41元/吨。第71页六、六、MBR应用应用8、河南华兰生物工程有限企业制药废水MBR处理工程 废水量废水量废水量废水量：300 m300 m3 3d d膜组件膜组件膜组件膜组件：SMBR150SMBR150型膜型膜元件元件500500片，总膜面积片，总膜面积750750米米2 2，装配成，装配成1010个膜个膜组件。组件。水质情况水质情况水质情况水质情况：进水：进水BODmgBODmgL L，出水达二级排放，出水达二级排放水标准。水标准。效果效果效果效果：达标排放。达标排放。第72页六、六、MBR应用应用9、御桥垃圾焚烧厂渗滤液处理厂日处理渗滤液300吨采取MBR碟管式反渗透工艺 第73页GE-MBR中国项目中国项目设计设计参数参数运行周期过滤：1215min；反冲洗：1530s一小时内产水57min，停机（冲洗）3min。透膜压差汽蚀余量流量小时峰值流量（PHF）、日平均流量（ADF）余量要求采取N-1设计。两种方法：增加膜组件列数，降低膜数量；增加膜面积，不增加膜组件列数。预留空间GE设计时普通为20%曝气10/30曝气膜池设计膜丝必须浸没在液面0.51m以下 气水分离MBR不需要连续气水分离，最好采取水射器六、六、MBR应用应用第74页工程名称日处理量（吨/天）项目所处阶段内蒙古金桥电厂MBR项目30000运行无锡梅村市政污水MBR项目（改进太湖水质要求）30000设计完成长安福特污水回用项目（，电镀废水）1200运行惠氏（苏州）MBR污水处理回用1800设计阶段中石油长庆石化炼油污水回用4800调试完成巨石玻纤污水MBR回用4800调试中中国中国项目项目GE-MBR中国项目中国项目六、六、MBR应用应用第75页渗滤液处理应用项目渗滤液处理应用项目郑州市垃圾卫生填埋场六、六、MBR应用应用第76页渗滤液处理应用项目渗滤液处理应用项目郑州市垃圾卫生填埋场郑州垃圾综合处理厂渗滤液处理工艺流程图郑州垃圾综合处理厂渗滤液处理工艺流程图A2/O池池渗滤液回流调整池厌氧池缺氧池好氧池MBR池出水浓缩液回灌震动纳滤超滤六、六、MBR应用应用第77页渗滤液处理应用项目渗滤液处理应用项目郑州市垃圾卫生填埋场六、六、MBR应用应用第78页渗滤液处理应用项目渗滤液处理应用项目郑州市垃圾卫生填埋场六、六、MBR应用应用第79页六、六、MBR应用应用10、其它 第80页六、六、MBR应用应用我国人均水资源拥有量仅为2250m3/人.年，不足世界平均水平14。在我国600多个城市中，有300余座城市缺水。华北地域人均水资源低于全国人均水平15，这一地域全部城市几乎都面临缺水问题。膜生物反应器技术以其优质出水水质被认为是含有很好经济、社会和环境效益节水技术而倍受关注。尽管还存在较高运行费用问题，但伴随膜制造技术进步，膜质量提升和膜制造成本降低，MBR投资也会随之降低。第81页六、六、MBR应用应用其次，各种新型膜生物反应器开发也使其运行费用大大降低，如在低压下运行重力淹没式MBR、厌氧MBR等与传统好氧加压膜生物反应器相比，其运行费用大幅度下降。所以，从久远观点来看，膜生物反应器在水处理中应用范围必将越来越广。在水环境标准日益严格今天，MBR已显示出其巨大发展潜力，将是新世纪替代传统废水处理技术有力竞争者。第82页六、六、MBR应用应用以下领域被认为是以下领域被认为是以下领域被认为是以下领域被认为是MBRMBRMBRMBR应用