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MBR污水处理设备

MBR

一、简介

我国是世界上21个最缺水的国家之一，人均水资源量约2200m3，仅为世界人均水平的1/4，列世界第110位，全国600 多座城市中，400多座城市缺水，其中有100多个城市严重缺水，而且在时空上分布极不均匀，开发利用难度很大。近年来，随着我国国民经济的高速发展和城市化进展的加速，城市需水量快速增加，水污染进一步加剧，导致我国大部分城市普遍存在着水污染严重和水资源短缺的问题。虽然近些年许多大中城市建设了污水处理厂，但我国的水资源仍处于“局部有改善，整体仍在恶化”的状态中。水资源短缺和粗放低效利用的状态并存，水资源及其安全性已成我国经济发展的瓶颈。

面对如此严峻的形势，要保证经济和社会持续健康发展，保证水资源的可持续利用，污水处理和中水回用势在必行。

二、中水处理工艺介绍及MBR工艺的优势

一般来说，根据对中水原水水质分析，为保证中水处理段出水水质，其水处理工艺一般都采用生化处理与物化处理相结合，生化处理降解有机物，物化处理将水与杂质进行分离。

常见生化法有接触氧化法、生物滤池法、膜生物反应器法（MBR）等。接触氧化法、生物滤池法耐冲击负荷、降解有机物质等能力差，且占地大，管理不方便。而且后续处理操作复杂，运行成本高，不易进行程控化管理（PLC），杀菌全靠消毒工序完成，当投药不均匀或是投药系统出现故障时不符合要求的水将进入使用系统，待发现更改时，用户已经受到不合格水的侵害。

膜分离生物反应器的分类方法有很多。按照膜组件的放置方式可分为分体式（分置式）和一体式（浸没式）膜生物反应器；按照生物反应器是否需氧可分为好氧和厌氧膜生物反应器。分体式生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，生物反应器的混合液经泵增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内。一体式系统则直接将膜组件置于反应器内，通过泵的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的交错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。一体式膜生物反应器可集沉淀过滤曝气膜滤于一体，便于管理，优于分体式膜生物反应器，在工程上应用较多。

膜生物反应器利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、有效降解有机物，出水中SS值趋于零。绝大部分的细菌、微生物、热源、病毒随同它的载体一道被截留在污水中，后续消毒手段可做为杀菌的双重保险，避免了传统工艺可能会出现的水质不合格的问题，出水水质完全得到保证。它的前处理与后处理极其简单，所以占地小，可程控化管理，每年仅需清洗2～3次。MBR反应器污泥浓度（MLSS）可达到5000～20000mg/l以上，所以有机物在MBR池内被自身分解氧化，基本不产生剩余污泥，极少需要排泥，不产生二次污染，仅需利用简单的PLC技术对水位进行自动控制、膜污染报警及开启相应反洗设施即可程控化管理。　　

因此，一体化膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能，是较为理想的中水处理工艺。

与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下明显优势：

　　1、设备紧凑，占地少。由于生物反应器内将污泥浓度提高了数倍，容积负荷可大大提高，而且用膜组件代替了二沉池和过滤设备，因此，与常规生物处理工艺相比，膜生物反应器的占地面积可大为减少。

　　2、出水水质好，可直接回用。由于膜的高效截留，出水中悬浮固体的浓度基本为零；对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质有截留作用，生物反应器内生物相丰富，如代谢时间较长的硝化菌得以富集，原生动物和后生动物也能生长；膜出水不受生物反应器中污泥膨胀等因素的影响。因此，MBR的出水质量高，可满足回用水水质的要求。出水中SS低于检测限；有毒的微污染物(如杀虫剂、多环芳烃等)几乎全部吸附在污泥上，因此可与SS同时被去除。

　　3、生物处理单元中污泥浓度高、泥龄长，对有机物的去除率高。

　　4、对于氮、磷污染物有较高的去除率。

5、污泥产量少，对于传统的活性污泥法，过长的污泥龄将会导致出水中悬浮固体的增加。而MBR中由于膜的截留作用长污泥龄运行并不影响出水水质。剩余污泥量的减少，可以降低污泥处理费用，简化污水处理工艺操作，特别是对于小型污水处理厂和分散的污水处理设施，其优越性更为突出降低了对剩余污泥处置的费用。

6、操作简便可自控，易于实现自动控制运行、无需专业人员操作、管理简单等优点。

三、MBR工艺

四、投资及运行费用

MBR投资费用大概是2500～5000元/(m3.d-1)，运行费用主要由电费、药剂费、人工费、污泥处置费四部分组成。其中药剂费主要是指膜组件化学清洗所消耗药剂的费用。由于投加量较小、加之经简单处理后可重复使用，只有约0.001～0.002元/吨，因此药剂费可以忽略不计。同时由于MBR工艺自动化程度较高，人工费也较少。MBR工艺中的污泥浓度高、泥龄长、污泥减量十分明显，污泥量约为普通工艺的一半左右，污泥处置费大概小于0.1元/吨。所以电费的运行成本在四个主要部分中所占比重最大，目前浸没式MBR运行能耗为0.6～1kw﹒h/m3。运行费用总共大概1～2元/吨，回收水可直接再利用，回收效益很好。

五、系统配置

膜生物反应器主要由池体、膜组件、鼓风曝气系统、泵及管道阀门仪表等组成，污水中的有机物经过生物反应器内微生物的降解作用，使水质得到净化，而膜的作用主要是将活性污泥与大分子有机物及细菌等截留于反应器内，使出水水质达到回用水水质要求，同时保持反应器内有较高的污泥浓度，加速生化反应的进行。

1、池体：由碳钢及型钢等焊接而成，其上设有进、出水管道及排空管道，根据处理量的大小制成相应规格的池体，为延长池体的使用寿命，池体必须经过特定的防腐。

2、膜组件：MBR作为常规生化技术与膜分离技术有机结合的新型水处理工艺，在各类污水处理及回用领域得到了越来越广泛的应用。膜组件是本套系统的核心部件，出水水质的好坏与处理成本与其有直接的关系，国内外众多领域内的实践表明，选择化学稳定性高、耐污堵性好的膜元件是MBR工艺得以长期稳定运行的关键。目前我公司可以根据客户的情况选择中空纤维式或平板式。

3、鼓风曝气系统：采用鼓风机+穿孔管曝气系统，简单可靠，管道上设有调节阀来调整膜组件的曝气强度，以减轻膜污染。

4、泵：由于出水量不大，因此采用很小的管道泵来进行抽吸，抽吸压力与膜组件相配，出水流量可以通过流量计直接显示。通过泵的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。

5、反洗：为了维持稳定的膜通量，防止膜堵塞，清洗是必不可少的环节。同时为了使MBR系统正常运行，清洗操作最好在线进行。