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 膜生物反应器(MBR)是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中,泥水分离通常是在二沉池中靠重力作用完成的,其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能,沉降性越好,泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况,改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件,这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求,曝气池的污泥不能维持较高浓度,一般在1.5 3.5g/L 左右,从而限制了生化反应速率。水力停留时间(HRT)与污泥龄(SRT)相互依赖,提高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的剩余污泥,其处置费用占污水处理厂运行费用的25%40%。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象,出水中含有悬浮固体,出水水质恶化。MBR 将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合,大大提高了固液分离效率,并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现,提高了生化反应速率。同时,通过降低F/M 比减少剩余污泥产生量(甚至为零),从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。

 

浸没式MBR 根据生物处理的技术要求,可分为两种组成形式:第一种有两个生物反应池,其中一个为硝化池,另一个为反硝化池。膜组件浸没于硝化反应器中,两池之间通过泵来更新要过滤的混合液。该组合方式基于以下原因:
    ① 可以提供配套的膜和设备,便于旧系统的更新改造;
    ② 将膜浸没于硝化池作为好氧区,而反硝化池作为缺氧区以实现硝化-反硝化目的;
   
③ 便于将膜隔离进行清洗。
   
第二种组合最简单,直接将膜组件置于生物反应器内,通过真空泵或其它类型的泵抽吸,得到过滤液。为减少膜污染,延长运行周期,一般泵的抽吸是间歇运行的。MBR利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果,与分置式相比,它的最大特点是运行能耗低。
   
普朗膜(PLUMEM)根据不同的行业需求,可以分别提供外置式和内置式两种形式的MBR反应器。

  

     MBR的脱氮除磷
    
生物脱氮是目前常用的脱氮方法之一。生物脱氮是利用自然界氮的循环原理,通过人工控制以强化处理效果。首先在好氧条件下通过硝化菌将污水中的氨氮转化为硝酸氮,然后在缺氧条件下,通过反硝化菌,利用外碳源将硝酸氮还原为氮气从水中逸出从而达到脱氮的目的。在生物脱氮过程中,要将硝酸氮还原为氮气,除了必须具备适当的环境条件外,还必须有充足碳源充当电子供体。一般认为,污水的硝化过程总是在碳化过程之后进行的,因此在采用生物脱氮时可采用两种方式提供碳源:其一是利用原水中的有机物作碳源脱氮,通过回流提供缺氧池硝态氮,此法需大量回流曝气池混合液,A/O工艺是其典型代表:其二是利用生物污泥作碳源脱氮,这种情况如在沉淀阶段发生,会造成污泥挟气,致使泥水分离困难,SBR 法及其变种工艺是其典型代表。生物脱氮工艺成熟、运行费用较低,且能较为彻底地消除氮污染,没有二次污染和其它后遗症,但同时生物脱氮对水中的碳氮比例、碱度和营养盐(如磷)都有一定的要求。
    
通过上述对适用工艺技术的分析可以看出,就一般生活污水的情况而言,采用有脱氮功能的生化处理工艺比较合适的。首先,它能有效地除去绝大部分的有机污染物(包括难降解有机物)与氮类污染;其次,采用生化法工艺技术成熟、运行稳定、处理费用较低。考虑到进水C/N 值较低,污水原碳源不足,采用适当补充外碳源,提高生物脱氮效果。
    
MBR 工艺针对氮磷含量高的污水可设置缺氧(厌氧)池,同时进入的还有膜池的回流活性污泥混合液,一般回流比为23。缺氧(厌氧)池的首要功能是脱氮除磷,反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源,将膜池回流污泥中带入的大量NO3-NO2-还原为N2 并释放到空气中,BOD 浓度继续下降,NO3-浓度也大幅度下降;聚磷菌利用有机物基质充分释磷,保证膜池中好氧过量吸磷已达到除磷的效果。池内设潜水搅拌器。
    
MBR 工艺对脱氮是有利的,因为MBR 易于实现长的SRT,对生长缓慢的自养型硝化菌以及反硝化菌的增殖非常有利,大大提高整个系统的硝化速率;另外高浓度的污泥浓度也使得污泥颗粒变大,微观上在好氧池中产生缺氧(厌氧)/好氧环境,出现同一反应器内的同步硝化反硝化现象,大大提高了整个系统的脱氮速率,并减少回流硝酸盐含量,降低对生物吸磷的影响。一般情况,处理市政污水的生产型MBR 中可以实现完全硝化。设计时膜池的氮素容积负荷一般为0.25kg/m3/日,反硝化池的氮素负荷为0.2kg/m3/日。在C/N 比不小于46 的条件下,MBR 工艺可以实现良好的脱氮效果。对于除磷而言,MBR 和传统工艺是相同的,因为对于除磷来说,膜分离的优势很小。生物法处理的污水大部分都是碳源限制型的,对磷的去除很不利。磷的去除主要依靠微生物的过量吸磷并通过排泥来实现。但对于一般污水,基于缺氧/好氧的MBR 工艺可达到良好的除磷效果。对于含磷较高的污水,更常用的方法是通过投加化学品(如无机絮凝剂或石灰石)使磷形成不溶性的沉淀物而去除。

主要应用领域
* 城市生活污水处理,小区、酒店污水处理与中水回用
* 食品废水、屠宰场废水、啤酒厂废水处理
* 植物提取、中药厂等废水处理
* 制药、发酵、化工、印染、石化废水处理
* 油田采出水处理回用,垃圾渗滤液处理
* 现有的生化污水处理系统的改造、升级
* 其他…