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新型的MBR+RO技術在污水回用中的應用及案例分析
來源:    發布時間:2016-06-01

MembraneBio-Reactor(MBR)膜生物反應器,是一種將二級處理(生化處理)和三級處理(過濾處理)結合在一起的處理工藝。膜生物反應器技術起源于20世紀60年代的美國,剛開始時的應用受到膜生產技術的限制,伴隨著膜技術的發展,20世紀70年代末期,MBR技術也得到了進一步的發展,并開始大規模應用于污水處理。如今,MBR的應用已經得到了廣泛的認識和認同,并且在今后較長一段時間內,MBR技術的應用還將繼續保持快速增長,這主要是得益于MBR與傳統生物處理系統相比的兩大最主要優勢:顯著改善出水品質,大大減少占地面積(這對于人口眾多的中國來說,尤為重要)。而且近年來,由于膜處理成本的費用降低,越來越多的國家開始將MBR用于大樓、小區的污水處理,中水回用以及大規模的生活污水和各類工業廢水的處理。


PuronMBR膜件的特點:

MBR系統的核心是膜分離單元,即膜組件。膜組件的形式多種多樣,有管式、板式、中空纖維式,在應用時也有浸沒式和外置式之分,無論采用何種膜組件何種形式,其應用于MBR處理中所面臨的問題是一致的,即如何提高膜的通量、減少膜的污染、提高曝氣效率、降低曝氣能耗,圍繞著這些問題,MBR工藝從膜絲(膜片)的強度、膜件的設計、抗污染性、使用壽命、能耗等幾個方面也有了很多的發展。


MBR膜件正是這樣一種維護少、能耗低、壽命長的產品。膜絲強度很強,它用的是帶有加強筋的中空纖維膜絲,而且加強筋和膜材料很好的溶合在一起,極不易破損,克服了早期的膜絲容易斷裂的毛病,延長了膜絲的使用壽命。

  

MBR膜件的設計上也不同于其他中空纖維MBR的設計,大部分中空纖維MBR膜件的設計都是兩端固定式,即膜絲的上下或左右兩端是固定的,膜絲的長度要長于兩個端頭之間的距離。而Puron膜件是一端固定式,即膜絲僅在底端固定,中空纖維膜絲的另一端可以像海藻一樣在水里自由的擺動。這種革新的設計大大增強了膜件的抗污堵能力,污水中頭發等纖維物質順著水流的方向可以很輕易的通過膜件,而不會像其他兩端固定的膜件那樣纏繞在膜絲的上端,另外,這種設計也減少了因為兩端固定帶來的膜絲的機械拉伸,膜絲不易疲勞斷裂。


膜件的另一個顯著優勢是在膜絲中間曝氣。膜件的膜絲不是簾式布置的,而是集結成束的,每一束稱為一個膜單元,在每一束膜單元的底部中間都有一個曝氣頭,低壓的壓縮空氣通過這個曝氣頭,產生較大的氣泡使得膜絲擺動,從而有效擦洗整根膜絲,污染物不易沉積在膜絲表面。另外,向上的空氣流也帶走了那些在膜單元底部堆積的淤泥。正是這種中間曝氣的結構,減少了膜件的污堵和淤積,提高了曝氣的效率,從而大大降低了曝氣的能耗。


中空纖維MBR膜件是可以反洗的,這不同于平板膜MBR無法通過反洗來降低污堵。Puron膜件每隔一段時間會進行一次反洗,就是將一小部分產水反方向通過膜絲,反洗可以減少膜絲表面的污染,保持一定的通量。而且,在同樣的占地面積下,Puron膜件的膜絲面積要比平板膜大得多,過濾的水量也因此要大。


MBR的應用:

MBR工藝由膜過濾取代了傳統生化處理中的二沉池和砂濾池,簡化了處理工藝,提高了出水品質,不僅可以達標排放,也可以滿足回用水的要求,而且該工藝剩余污泥量少,設備緊湊占地小,越來越多地應用于國內外的各類污水處理回用當中。尤其是對現有的污水處理廠升級改造、達標排放或回用時,MBR工藝更是有著非常明顯的優勢。


在市政污水回用中,有機物含量往往較高,當采用RO技術進行回用的時候,RO往往面臨著有機物污染和生物污染等多種考驗。雖然采用傳統處理和后續三級超濾處理的方法,也可以降低部分有機物和微生物的影響。但這樣的處理效果往往不如直接用MBR處理的效果。采用常規處理方法的出水的BOD一般在10~20ppm,繼續采用UF處理后,可以進一步降低30%左右,出水BOD在6~15ppm左右。而采用MBR處理的出水,BOD通常在1~2ppm,而且處理過程簡單,占地面積大大減少,同時也降低了后續RO處理時有機物污染風險的,另外,由于有機物是微生物的食物來源,降低了有機物的同時也降低了微生物的滋生,減少了生物污染。


MBR膜件既可以用于市政污水處理,也可用于處理各類復雜的工業廢水。市政污水處理相對比較容易,一般經過好氧生化處理后,再經MBR處理,COD可降至30mg/l以下,BOD可降至5mg/l以下,去除率高達95%和99%。當然,針對不同的排水要求,生化處理的工藝也不盡相同。而工業廢水如啤酒廢水、食品加工廢水、化工廢水、垃圾滲濾液等的處理要復雜得多,生化處理的工藝也比較復雜,通常需要厭氧、缺氧、好氧的組合,如果有脫氮脫磷的要求時,工藝會更復雜。下面的幾個案例就是MBR在工業廢水上的一些應用。


案例1:麥芽廢水處理:

澳大利亞的啤酒需求量非常大,因而麥芽的產量也很大,順應這種需求,位于澳大利亞珀斯的JoeWhite麥芽廠2006年擴建成為南半球最大的麥芽廠之一。我們知道,在麥芽的生產過程中有大量的高有機物含量的廢水產生,因而影響該廠擴建的一個關鍵因素就是能否將麥芽生產過程中產生的大量廢水進行回收利用。這種廢水較一般的生活污水要難處理的多,COD含量高達3500mg/l,BOD含量高達2000mg/l,懸浮物含量也在350mg/l。澳大利亞的一個工程公司承接了這個項目,采用Koch的MBR+RO工藝成功的解決了這個難題。該項目共采用了5個Puron-500型膜件和15支MegaMagnumRO膜,每天可回收水1410噸,其處理工藝和現場照片如下:

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MBR和RO處理前后的水質如下表

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深另外,在比利時也有一個麥芽廠成功地采用了PuronMBR膜件,解決了其產能翻番的問題。Sobelgra麥芽公司原有一個采用傳統處理的污水廠,當公司的麥芽產能翻番時,這個污水處理廠完全不能滿足要求,由于沒有足夠的空間,MBR處理成了唯一的選擇??剖瞎咎峁┝巳譓BR處理方案,利用并改造了原有的生化池,提高了生化處理能力,而且膜池取代了沉淀池,出水品質也得到了提高,出水的COD僅在100mg/l左右,BOD<5mg/l,COD和BOD的去除率分別高達95%和99%。


“DeWierde”生態園是荷蘭的一個專門用于處理家用和工業垃圾的填埋場。一般的垃圾滲濾液的含氮量很高,可高達2500mg/l,這樣高的濃度如不進行處理,必將對環境造成影響,因此必須采用適當的處理措施將其降低,達到排放標準,荷蘭的要求是NO3—<40mg/l,NH4+<4mg/l。為此,2003年2月,滲濾液采用了一套MBR進行了處理,日處理量為480噸。2004年填埋場要擴建,處理量增加至860噸,為了滿足這個處理量,填埋場又上了一套MBR系統,采用的是最新型的抗污染好的Puron膜件。經過一段時間的運行對比,運行人員發現新上的MBR系統無論從運行、維護還是能耗上都比原來那套系統有了大大的提高,于是在2005年,將全部系統都改成了PuronMBR系統。MBR處理前后的水質見下表:

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伴隨著全球人口的急劇增加,各類廢水的排放量也在顯著增加,MBR技術的發展和應用在今后較長一段時間內仍將保持快速增長,尤其是在人口最多的中國。MBR技術優勢顯而易見,其占地面積小,污泥濃度高,剩余污泥量少,而且膜絲強度高,出水品質好,脫氮除磷效果佳,抗污堵能力強,曝氣能耗低,維護清洗簡單,是節能減排的優勢產品,是較難處理污水的最佳選擇,也是污水處理廠升級改造的首選產品。