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大渡口膜生物反应器:MBR工艺技术及其应用可行性分析

浏览量:13175 发布时间:2018-12-24


  MBR工艺技术即膜生物反应器技术始创于20世纪60年代末期,典型的MBR工艺是将传统活性污泥处理工艺与膜分离工艺相结合,其中活性污泥处理用于污染组分的生物降解,膜分离用于截留微生物。膜生物反应器在污水处理,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。由于有效膜孔径可以达到0.1μm以下,MBR能够产生远优于澄清过滤的高品质出水,同时微生物的有效截留使得反应器内微生物量得以显著提高并因此而减小反应器容积、提高活性污泥工艺生物处理的效率。长期以来,MBR工艺被普遍认为是一项能够体现现代化科技水平的先进技术,其在市政污水处理与再生回用领域和其他工业污水处理领域已得到广泛(extensive)应用,但在煤化工污水处理与回用方面领域的应用却非常少。通过(tōng guò)对MBR工艺技术特性与煤化工污水特点的比较研究,MBR处理工艺与煤化工污水有着很好的适应性和优越性,该工艺能够高效(指效能高的)地筛除煤化工污水的主要污染物氨氮和COD,同时能够产生高品质可直接回用的再生水。MBR适用于煤化工污水处理与回用的主要优点是:
  MBR的膜分离实现了生物反应池的微生物截留和浓缩,可以使生物反应池内生物浓度很高,理论上这一浓度可以无限高,但受能耗和膜感染风险的控制一般会将生物浓度控制在合理水平。中空纤维膜纺丝机通过膜技术进行水处理,应用于制药、酿造、餐饮、化工、市政污水回佣、医院、小区污水会用、造纸等生产生活污水处理。膜分离技术是一种广泛应用于溶液或气体物质分离、浓缩和提纯的分离技术。膜壁微孔密布,原液在一定压力下通过膜的一侧,溶剂及小分子溶质透过膜壁为滤出液,而大分子溶质被膜截留,达到物质分离及浓缩的目的。膜分离过程为动态过滤过程,大分子溶质被膜壁阻隔,随浓缩液流出,膜不易被堵塞,可连续长期使用。在市政污水处理领域MBR可在生物反应池污泥浓度12000mg/L良好运行,在工业污水处理领域也可达到8000mg/L,这与传统活性污泥工艺通常2500~3500mg/L的污泥浓度相比提高了2~3倍,从而大大减小生物反应池容积、减小占地面积并提高污染物去除效率,因此MBR可以较好地适应煤化工污水COD包含比重高的特性;MBR替代了传统的二沉池,实现了污泥龄与水力停留时间的分离,这使得传统活性污泥法中常常出现的污泥膨胀问题(Emerson)得到有效抑制,生物反应池的运行控制更加灵活。同时,对二沉池的替代可进一步减小占地面积;膜分离及长污泥龄使得煤化工污水中的大分子难降解成分在生物反应池内有足够的停留时间,大大提高了难降解有机物的降解效率,同时这也有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖,使得硝化效率得以提高,与传统活性污泥法脱氮工艺相比可以实现更好的脱氮效果,这使得MBR对于氨(化学式:NH3) 氮含量高、难降解的煤化工污水来说是较好的选择;膜过滤使得MBR工艺比传统活性污泥法抗冲击负荷性能更好,产水质量更高且稳定,MBR产品(Product)水SS和浊度几近于零,可以直接回用,这适应于煤化工污水容易波动和回用要求高的特点;较长的污泥龄可以促进污泥的好氧消化,污泥产率下降,因此MBR工艺剩余污泥产量较低,理论上可以实现污泥的零排放,在实际运行中排泥周期甚至可以长达半年之久,因此MBR能够更好地适应日益提高的污泥减量化要求;MBR工艺流程(liú chéng)简单、自动化程度高,可以实现全自动控制,其较高的自动化程度更适合于现代化工企业运营管理(guǎn lǐ)模式;由于已有的煤化工污水处理工艺基本都采用活性污泥法,因此MBR工艺能够更好地实现现有污水处理装置的提标改造,并在不增加生物反应池池容的条件下显著提高污水处理能力。
  和其他污水处理工艺一样,MBR工艺也有其固有不好的地方:较长的污泥龄不利于生物除磷的实现,这对市政污水处理来说是一个较大缺点,但对于煤化工污水,由于其污水特性本身磷含量极低,这个缺点基本可以忽略,但当污水中确实出现磷超标时需要额外(extra)配置化学除磷设施(shè shī);MBR工艺对原水水质有较高要求,其固体颗粒含量、纤维物丝状物含量、油含量等均需控制(control)在一定范围,对于煤化工污水其固体颗粒和纤维物丝状物含量较低且主要来自于生活污水、初期雨水和地面冲洗水,通过(tōng guò)设置超细格栅可以实现有效的膜前保护,煤化工污水含油量高,因此膜前预处理需要实现有效的除油,一般通过隔油和两级气浮工艺能够达到要求的效果;由于MBR工艺的有机污染物和氨(化学式:NH3) 氮筛除主要依靠生物反应池来实现,对于某些极难处理的污染物或浓度极高的煤化工污水单独的MBR工艺并不能达到回用目标(cause),还需要组合其他水处理工艺;MBR工艺对于盐分去除并不是一个有效的方法,对于含盐污水来说,需在其后设置脱盐设施,但当MBR工艺使用超滤级膜组件时,则可能(maybe)省去脱盐设施前复杂的预处理工序,使得生化池出水能够直接进入脱盐设施进行脱盐;相比于传统工艺,MBR能耗高、造价高、运行成本高,这是制约其应用的主要因素,但是MBR极大地减小了占地面积、节省(spare)了土建费用(expense)以及传统工艺中复杂流程设备(shèbèi)的购置费用,加上膜组件的国产化和逐渐降低(reduce)的价格,其基建投资正在显示综合优势(解释:能压倒对方的有利形势);不可避免的膜污染和膜组件使用的时长也是制约其应用的重要因素。
  综合以上分析,MBR工艺与传统处理(chǔ lǐ)工艺相比对煤化工污水的处理与回用具有较大优势。膜生物反应器膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度可提升至8000~10,000mg/L,甚至更高;污泥龄(SRT)可延长至30天以上。对于低含盐易处理有机污水可以采用“预处理+MBR”工艺,对于高含盐易处理有机污水可以采用“预处理+MBR+RO”工艺,对于低含盐难降解有机污水可以采用“预处理+水解酸化或厌氧+MBR+O3/BAC”工艺,对于高含盐难降解有机污水可以采用“预处理+水解酸化或厌氧+MBR+ACT+RO”工艺。

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