《MBR工艺全面介绍》PPT课件.ppt

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1、MBR工艺讲座 大纲 第一章 MBR工艺 简介 第二章 MBR工艺用膜、膜组件 第三章 MBR系统设计 第四章 MBR案例介绍 第一章 .MBR工艺简介 MBR工艺分类 1.2 MBR含义及其工作原理 1.1 MBR工艺优越性 1.3 MBR工艺的不足 1.4 MBR发展历史 1.5 MBR发展前瞻 1.6 第一章 .MBR工艺简介 MBR为膜生物反应器 （ Membrane Bio-Reactor） 的简称 ,是一 种将膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术 ， 它利用膜 分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住 ， 省掉 二沉池 。 膜 -生物反应器工艺通过膜的分离技术大

2、大强化了生物反应 器的功能 ， 使活性污泥浓度大大提高 ， 其水力停留时间 （ HRT） 和污泥停留时间 （ SRT） 可以分别控制 。 1.1 MBR含义及其工作原理 定义 第一章 .MBR工艺简介 传统活性污 泥法流程 MBR法流程 1.1 MBR含义及其工作原理 第一章 .MBR工艺简介 1.1 MBR含义及其工作原理 在传统的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，

3、曝气池的污泥不能维持较高浓度， 一般在 1.53.5g/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。 第一章 .MBR工艺简介 1.1 MBR含义及其工作原理 MBR 工艺通过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， 不仅省去了二沉池的建设，而且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

4、 ( 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。 第一章 .MBR工艺简介 1.2 MBR工艺分类 分类依据 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 第一章 .MBR工艺简介 膜组件和生物反应器分 开设置。生物反应器中的混 合液经循环泵增压后打至膜 组件的过滤端，在压力作用 下混合液中的液

5、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，其中的大部分污染物 被混合液中的活性污泥去除， 再在负压作用下由膜过滤出 水 。 分置式 一体式 复合式 形式上也属于一体式膜 - 生物反应器，所不同的是 在生物反应器内加装填料， 从而形成复合式膜 - 生物反 应器，改变了反应器的某些 性状 。 1.2 MBR工艺分类 第一章 .MBR工艺简介 1、高效的固液分离，出水水质优质稳定。 2、剩余污泥产量少。 MBR的优势 3、占地面积小，无需二沉池，工艺设备集中。 4、可去除氨氮及难降解有机物。 5、 克服了传统活性污泥法易发生污泥膨胀的弊端。 6、操作管理

6、方便，易于实现自动控制。 1.3 MBR工艺优越性 第一章 .MBR工艺简介 1.4 MBR工艺的不足 1、投资大：膜组件的造价高，导致工程的投资 比常规处理方法增加约 30 50。 MBR的不足 2、能耗高：泥水分离的膜驱动压力 ;高强度曝 气；为减轻膜污染需增大流速。 3、膜污染清洗。 4、膜的寿命及更换，导致运行成本高。膜组件 一般使用寿命在 5年左右，到期需更换。 第一章 .MBR工艺简介 1.5 MBR发展历史 历史 第一阶段 (1966 年 1980年 ) 1966年，美国的 Dorr oliver公司首先将 MBR用于废水处理研究 1968年， Smith等人在活性污泥法工艺中用

7、超滤取代二次池。 20世纪 70年代，膜生物反应器工艺首次进入日本市场。 第二阶段 (1980年 1995年 ) 1989年日本政府政府联合许多大公司共同投资研发。 90年代 Kubota公司研制了平板式浸没 MBR。 在 80年代末到 90年代初， Zenon环境公司研制成功了两个注册 产品。 Zenon环境公司商业化的产品系统 ZenonGem在 1982年进入市场。 第三阶段 (1995年至 今 ) 20世纪 90年代中后期。越来越多的欧洲国家将 MBR用于生活污 水和工业废水的处理。 目前主要有四家大公司经营 MBR ，它们分别是加拿大 Zenon 公司， 13本 Mitsubishi

8、 Rayon公司，法国 Suez LDE/IDI公司 和日本 Kubota公司。 第一章 .MBR工艺简介 1.6 MBR发展前瞻 应用 领域 1.现有城市污水处理厂的更新升级 。 2.无排水管网系统地区的污水处理，如居民点、旅游度假区、风 景区等。 3.有污水回用需求的地区或场所，如宾馆、洗车业、客机、流动 厕所等 。 4.高浓度、有毒、难降解工业废水处理。如造纸、制糖、皮革等 行业 5.垃圾填埋厂渗滤液的处理及回用 6.小规模污水厂（站）的应用。 第一章 .MBR工艺简介 1.6 MBR发展前瞻 研究 重点 1、膜污染的机理及防治 。 2、 MBR工艺流程形式及运行条件的优化 . 3、 M

9、BR 工艺经济性研究 。 4、以节能、处理特殊水质对象开发新型的膜生物反应器 。 5、成熟、系统 MBR 的工艺设计方法 。 6、形形色色的生物反应器 MBR膜组件 2.2 MBR用膜介绍 2.1 常见 MBR膜组件介绍 2.3 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 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 价便宜，膜的制造工艺较 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 2.1 MBR用膜介绍 不足：造价昂贵、不耐碱、 弹性小、膜的加工制备有 一定困难 优点（陶瓷膜为例

10、）：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 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 MBR 工艺中用膜一般为 微滤膜（ MF ）和超滤 膜（ UF ），大都采用 0.1 0.4 m 膜孔径 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 微滤常用的聚合物材料有：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 . 超滤常用聚合物材料有：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 . 2.1

11、MBR用膜介绍 目前 MBR膜组件中使用量较大的只有聚偏二氟乙烯 （ PVDF）、聚乙烯（ PE）和聚丙稀（ PP）。其中聚偏 二氟乙烯（ PVDF）由于其优良的物理和化学性能（强 度和耐腐蚀性）在国内和国外用量均最大。 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 海绵状 支撑层 致密表 皮层 PVDF(聚偏氟 乙烯 )材质中 空纤维膜 ， PVDF是一种 氟化聚合物， 具有 300万 400万的分子 量，有很强的 物理强度和化 学稳定性 . 膜表面放大照片 膜横断面放大照片 2.1 MBR用膜介绍 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 2.1 MBR用膜介绍 陶瓷膜 主要是 A12O3， Zr02， Ti

12、02和 Si02等无机材 料制备的多孔膜，其孔径为 0.1 50m。具有化学稳定 性好，能耐酸、耐碱、耐有 机溶剂 :机械强度大，可反向 冲洗 :抗微生物能力强 :耐高 温 :孔径分布窄，分离效率高 等特点 。陶瓷膜与同类的有 机高分子膜相比具有许多优 点：它坚硬、承受力强、耐 用、不易阻寨，对具有化学 侵害性液体和高温清洁液有 更强的抵抗能力，其主要缺 点就是价格昂贵目，制造过 程复杂。 2.2 MBR膜组件 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 中空纤维具有高压下不变形的强度，勿需支撑材料。 把大量 (多达几十万根 )中空纤维膜装入圆筒型耐压容器内。 纤维束的开口端用环氧树脂铸成管板。 外径一

13、般为 40 250 m ，内径为 25 42m 。在 MBR 中，常把组件直接 放入反应器中，不需耐压容器，构成浸没式膜 - 生物反应 器。一般为外压式膜组件。 优点 ： 装填密度高， 一般可达 16000 30000 m2/m3 ；造价 相对较低；寿命较长； 可以采用物化性能稳 定，透水率低的尼龙 中空纤维膜；膜耐压 性能好 ，不需要支撑 材料。 缺点 ： 对堵塞敏感， 污染和浓差极化对膜 的分离性能有很大影 响 ,压力降较大；再生 清洗困难；原料的前 处理成本高。 2.2 MBR膜组件 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 板框式是 MBR 工艺最早应用的一种膜组件形式，外形类似于普通的板框式

14、压滤机。 优点 ： 优点是：制造 组装简单，操作方便， 易于维护、清洗、更 换。 缺点 ： 密封较复杂， 压力损失大，装填密 度小。 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型， 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 个多孔的不锈钢、陶瓷或塑料管内，每个膜器中膜管数目一般为 4 18根。管状膜目 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。尤其对高温介质适用。 优点 ： 料液可以控制 湍流流动，不易堵塞， 易清洗，压力损失小。 缺点 ： 装填密度小 ， 一

15、般低于 300m2/m3 。 2.2 MBR膜组件 第二章 .MBR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，开放边与一根多孔的中心产品 水收集管密封连接，在膜袋外部的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 制成了一个螺旋卷式膜组件。 优点 ： 膜的装填密度 高；膜支撑结构简单； 浓差极化小；容易调 整膜面流态。 缺点 ： 中心管处易泄 漏；膜与支撑材料的 粘结处膜易破裂而泄 漏；膜的安装和更换 困难。 2.2 MBR膜组件 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 名称 /项目 中空纤维式 毛细管式 螺旋

16、卷式 平板式 圆管式 价格 （元 /m 3） 40150 150800 250800 8002500 4001500 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 2.2 MBR膜组件 各种膜组件特性表 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 2.2 MBR膜组件 中空纤维膜组件 板式膜组件 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 独立的清洗 独立的清洗 填充密度 160m/m 填充密度 80m/m 典型膜通量： 15L/mh 典型膜通量： 20L/mh

17、 缠绕式纤维物质，污泥堵塞 ,卡在纤 维间，无法通过反冲去除。 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的比较 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 以 MitsubishiRayon (Japan)公司为代 表，它具有膜面 积大，易于安装， 清洗方便等特点 2.3 三种常见的 MBR膜组件 A.中空纤维帘状浸入式膜组件 第二章 .MBR工艺用膜、膜组件 以 GE的 Zenon公司为代表，它具有膜面积大，占地面积小等特 点 。 2.3 三种常见的 MBR膜组件 B.中空纤维柱状浸入式膜组件 第二章 .MBR工艺用膜、膜组

18、件 以 Kubota公司为代表，具有膜通量大，易于组装， 清洗方便等特点。 2.3 三种常见的 MBR膜组件 C.平板型帘状浸入式膜组件 第三章 .MBR系统设计 MBR工艺组成 3.2 MBR设计需求信息 3.1 MBR工艺路线选择 3.3 膜池的设计 3.4 膜元件的选择与安装 3.5 MBR产水系统 3.6 MBR反洗系统 3.8 MBR曝气系统 3.7 MBR化学清洗系统 3.9 MBR自动控制系统 3.10 其他系统 3.11 第三章 .MBR系统设计 3.1 MBR设计需求信息 废水水质 最少的水质条件包括： BOD、 COD； TSS、 VSS； N、 P、Alk； T 。 现场

19、条件 包括：咨询报告、场地限制、特殊地貌；如果是改造项 目，则还需要工厂平面图、池子和渠道的尺寸，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的选择具有决定意义。 出水水质 要求 或出水用途，该要求影响处理工艺流程的选择。 MBR设计信息需求表 第三章 .MBR系统设计 3.2 MBR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、剩余 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

20、 剩余 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 第三章 .MBR系统设计 3.2 MBR工艺组成 第三章 .MBR系统设计 3.3 MBR工艺路线选择 针对生活污水的 MBR工艺流程 第三章 .MBR系统设计 3.3 MBR工艺路线选择 针对工业废水的 MBR工艺流程 第三章 .MBR系统设计 3.3 MBR工艺路线选择 以氨氮去除为主的 MBR工艺流程 第三章 .MBR系统设计 3.4 膜池的设计 缺氧池 设计 设计原则：氮容积负荷定位 0.2kg/（ m3.d）以下。 流入缺氧池水的含氮量： Q2*C氨氮 需要缺氧池容积为

21、： Q1*C氨氮 /0.2以上 膜池 设计 设计原则： BOD容积负荷在 2.0 kg-BOD/(m3.d)以下 设计缺氧池对进水 BOD的去除率为 (20% 50%)，则流入膜生 物反应池的 BOD浓度为 CBOD (1-20%)； 需要的膜生物反应池的容积为 CBOD (1-20%) 2以上。 第三章 .MBR系统设计 3.5 膜元件的选择和安装 选择核实的膜通量 确定所需要的膜面积 根据单支元件的膜面积确定膜元件的数量 MBR膜在运行过程中涉及反洗等操作，因此必须综合 考虑水的利用率以及元件的停歇时间 膜元件 的选择 第三章 .MBR系统设计 3.5 膜元件的选择和安装 膜元件 的安装

22、以欧美 -FLEXELL膜元件为例， W1不小于 100mm， W2不 小于 150mm， W3不小于 150mm， W4不小于 400mm。 第三章 .MBR系统设计 3.6 MBR产水系统 产水系统可采用连续运行或间歇运行两种不同的运行方式； 对于微污染源水或 MBR池 MLSS浓度低的系统可连续产水 ； 对于高 MLSS的系统，可选用抽吸与停抽相结合的运行方式 。 第三章 .MBR系统设计 3.7 MBR曝气系统 需氧量 曝气系统主要为 膜生物反应池的微生 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 机物的需氧量 2.微生物自身细胞物 质的氧化分解的需氧 量 3.对污水

23、中氨氮进行 氧化所需氧量。 10/30曝气 通过改进采取循环曝气可以降低能耗。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，可 以降低 75%能耗，在低流速和低污垢的情况下 可降低 50%能耗；该曝气方式降低了微生物的 剪切力，提高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。 第三章 .MBR系统设计 3.8 MBR反洗系统 结合有机物污染通过碱洗效果明显、盐结垢通过酸洗效果明显的原理， 将化学加强反洗程序引入到 MBR膜的运行过程中。通过类似于低强度的化学清 洗的操作，将 MBR膜的污染消除在刚形成的

24、阶段，阻止膜污染得不到及时恢复 形成协同恶化的效应。 第三章 .MBR系统设计 3.8 MBR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% 第三章 .MBR系统设计 3.9 MBR加药系统 污染物 化学药剂 浓度 清洗时间 有机物 10%次氯酸钠 10005000mg/L 12h 有机物 氢氧化钠 PH12 1h 无机物 盐酸 0.1mol/L 12h 化学清洗的频率和 操作的条件与进水的 水质有关。通常情况 下运行 1 3个月或在 相同的运行条件下透 过膜的压差比初期上

25、 升的 0.5bar以上时就 应该进行化学清洗。 第三章 .MBR系统设计 3.10 MBR自动控制系统 状态 运行 停机 步骤 序号 1 2 3 4 5 6 7 步序 运行 汽水反洗 停抽 加药 浸泡 冲洗 停机 泵 阀 状 况 表 抽吸泵 反洗水泵 加药泵 产水泵 反洗泵 进气阀 时间 1530min 3060min 28min 3060min 510min 6090s 1、当不进行分散化学清洗时，程序运行按 1-2-7或 1-2-3-7。 2、进行程序转换时所需考虑的缓冲时间应在实际编程时进行考虑。 第三章 .MBR系统设计 3.11 其他系统 污泥回流 系统 从膜生物反应池到缺氧池的硝

26、化液循环量根据要求氨氮的去除率来决定。 从膜生物反应池到缺氧池的循环比如果为 R，硝化液循环量则为 RQ，从缺 氧池到膜生物反应池的混合液量则为 (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的营养比为 BOD:T-N:T-P 100:5:1。 添加氮磷营养药剂以补充原水中氮磷不足部分的量。 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的 BOD，一般投加的有机营养物为 甲醇。 碱度补充 系统 若进水中碱度不能保证保证硝化的进行和氨氮的设计去除率，必须补充 外加碱度。一般采用投加 Na2CO3或 NaHCO3。 1mg Na2CO3相当于 0.94mg

27、CaCO3碱度； 1mg NaHCO3相当于 1.19 mgCaCO3碱度； 渗滤液处理应用项目 4.2 GE-MBR中国项目 4.1 第四章 .MBR案例介绍 4.1 GE-MBR中国项目 第四章 .MBR案例介绍 设计 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，减少膜数量； 增加膜面积，不增加膜组件列数。 预留空间 GE设计时一般为 20% 曝气 10/30曝气 膜池设计 膜丝必须浸没在液面

28、0.51m以下 气水分离 MBR不需要连续的气水分离，最好采用水射器 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 善太湖水质的要求） 30000 设计完成 长安福特污水回用项目（ 2007年， 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 调试完毕 巨石玻纤污水 MBR回用 4800 调试中 中国 项目 4.1 GE-MBR中国项目 第四章 .MBR案例介绍 4.2 渗滤液处理应用项目 郑州市垃圾卫生填埋场 第四章 .MBR案例介绍 4.2 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 A2/O池 渗滤液 回流 调节池 厌氧池 缺氧池 好氧池 MBR池 出水 浓缩液回灌 震动纳滤 超滤 第四章 .MBR案例介绍 4.2 渗滤液处理应用项目 郑州市垃圾卫生填埋场 第四章 .MBR案例介绍 4.2 渗滤液处理应用项目 郑州市垃圾卫生填埋场 第四章 .MBR案例介绍