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污水处理设备解析--MBR污水处理一体化设备
发表时间:2023-11-16     阅读次数:     字体:【

对于小规模生活污水处理厂,如农村污水处理站,或者某一废水处理项目生化处理工艺段,会用到集成式的污水一体化处理设备,目前常用的小规模生活污水处理设备包含:MBR污水处理一体化设备、MBBR污水处理一体化设备、改良型AAO污水处理一体化设备等等。下面就MBR污水处理一体化设备进行介绍,并结合产品质量鉴定的流程,提出一些需要注意的地方。


一、工艺介绍


在污水处理,水资源再利用领域,MBR又称膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor),是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。固液分离型膜--生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜--生物反应器,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。


针对上述问题,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0),从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。


二、设备特点

与许多传统的生物水处理工艺相比,MBR 具有以下主要优点:
01

出水水质优质稳定 由于膜的高效分离作用,分离效果远好于传统沉淀池,处理出水极其清澈,悬浮物和浊度接近于零,细菌和病毒被大幅去除,出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准(CJ25.1-89),可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时,膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内,使得系统内能够维持较高的微生物浓度,不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率,保证了良好的出水水质,同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适应性,耐冲击负荷,能够稳定获得优质的出水水质。

03
占地面积小,不受设置场合限制 生物反应器内能维持高浓度的微生物量,处理装置容积负荷高,占地面积大大节省;该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省,不受设置场所限制,适合于任何场合,可做成地面式、半地下式和地下式。
04
去除氨氮及难降解有机物 由于微生物被完全截流在生物反应器内,从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长,系统硝化效率得以提高。同时,可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间,有利于难降解有机物降解效率的提高。
05
操作管理方便,易于实现自动控制 该工艺实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的完全分离,运行控制更加灵活稳定,是污水处理中容易实现装备化的新技术,可实现微机自动控制,从而使操作管理更为方便。
06
易于从传统工艺进行改造 该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元,在城市二级污水处理厂出水深度处理(从而实现城市污水的大量回用)等领域有着广阔的应用前景。

膜--生物反应器也存在一些不足。主要表现以下几个方面:

1)膜造价高,使膜--生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺;

2)膜污染容易出现,给操作管理带来不便;

3)能耗高:首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力;其次是MBR池中MLSS浓度非常高,要保持足够的传氧速率,必须加大曝气强度;还有为了加大膜通量、减轻膜污染,必须增大流速,冲刷膜表面,造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。


三、设备核心--膜


膜可以由很多种材料制备,可以是液相、固相甚至是气相的。使用的分离膜绝大多数是固相膜。根据孔径不同可分为:微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜;根据材料不同,可分为无机膜和有机膜,无机膜主要是微滤级别膜。膜可以是均质或非均质的,可以是荷电的或电中性的。广泛用于废水处理的膜主要是由有机高分子材料制备的固相非对称膜。


膜的分类依据及分类:

膜材质

1、高分子有机膜材料: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。

有机膜成本相对较低,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,但运行过程易污染、强度低、使用寿命短。

2、无机膜:是固态膜的一种,是由无机材料,如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。


在MBR中使用的无机膜多为陶瓷膜。优点是:它可以在pH=0~14、压力P<10MPa、温度<350 ℃的环境中使用,其通量高、能耗相对较低,在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力;缺点是:造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。


膜孔径

MBR 工艺中用膜一般为微滤膜(MF)和超滤膜(UF),微滤膜采用0.1~0.4μm膜孔径,这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。

微滤膜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、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。


膜组件

为了便于工业化生产和安装,提高膜的工作效率,在单位体积内实现最大的膜面积,通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内,在一定的驱动力下,完成混合液中各组分的分离,这类装置称为膜组件(Module)。


工业上常用的膜组件形式有五种:

板框式(Plate and Frame Module)、螺旋卷式(Spiral Wound Module)、圆管式(Tubular Module)、中空纤维式(Hollow Fiber Module)和毛细管式(Capillary Module)。前两种使用平板膜,后三者使用管式膜。圆管式膜直径>10mm;毛细管式0.5~10.0mm;中空纤维式<0.5mm。

MBR膜组件设计的一般要求:

(1)对膜提供足够的机械支撑,流道通畅,没有流动死角和静水区;

(2)能耗较低,尽量减少浓差极化,提高分离效率,减轻膜污染;

(3)尽可能高的装填密度,安装,清洗、更换方便;

(4)具有足够的机械强度、化学和热稳定性。

膜组件的选用要综合考虑其成本,装填密度、应用场合、系统流程、膜污染及清洗、使用寿命等。



四、产品质量鉴定过程中注意事项


01

注意产品采购合同与现场的一致性核对

MBR污水后处理一体化设备有较多配套设备如:鼓风机、产水泵、加药设备、回流泵等,部分设备采用紫外线消毒器消毒,会将紫外线消毒器内置于一体化设备设备间内。在现场勘验过程中需要核对采购合同清单内设备的一致性。

02

工艺适用性分析

该一体化设备进水要求进水SS、石油类等指标控制在一定范围,具体参数根据设备提供方使用说明书确定。

03

主要参数的复核

1)各工序段设计参数的复核:生活污水可参照设备采购年份适用的《室外排水设计规范》中设计参数;

2)膜的主要参数,如通量、最大抽吸压力、反洗周期等。


 
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