分置式MBR 工藝研究

劉 宇

（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 江蘇南京 210019）

1 概述

我國(guó)水資源相對(duì)匱乏，人均可再生淡水資源僅為世界平均水平的1/3，在所有國(guó)家中排名倒數(shù)第15位，而人均消費(fèi)量卻占水資源總量的22%，是世界平均水平的2.44倍，即使如此，由于我國(guó)長(zhǎng)期的城鎮(zhèn)化和工業(yè)化發(fā)展導(dǎo)致了各地水污染現(xiàn)狀十分嚴(yán)峻。據(jù)一項(xiàng)對(duì)全國(guó)城鎮(zhèn)有水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的2326個(gè)地表水水源地的評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，約有55%的水源地水質(zhì)達(dá)不到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，城鎮(zhèn)地表水水源地水質(zhì)合格率超過(guò)80%的省、市、自治區(qū)的只有3個(gè)，分別為天津（100%）、西藏（96%）和海南（86%），而上海市地表水水源地水質(zhì)合格率最低，為0。其中不合格水源地的超標(biāo)項(xiàng)目主要是有機(jī)污染為主[1]。城市廢水污染也制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)較大影響，加強(qiáng)城市污水治理工作刻不容緩。

2 分置式MBR 工藝及其特點(diǎn)

2.1 分置式MBR 工藝原理

膜生物反應(yīng)器（MembranceBio-Reactor）又稱MBR，是一種將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)的一種新型水處理技術(shù)。根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式的不同，可以將MBR細(xì)分為分置式MBR、一體式MBR和復(fù)合式MBR三種基本類型。

分置式MBR是指膜組件與生物反應(yīng)器分開設(shè)置，膜組件在生物反應(yīng)器的外部，生物反應(yīng)器反應(yīng)后的混合液進(jìn)入膜組件分離，分離后的清水流出，污泥回流到反應(yīng)器中繼續(xù)參加反應(yīng)[2]（見圖1）。

圖1 分置式MBR 工藝流程

2.2 分置式MBR 工藝優(yōu)點(diǎn)

一體式中的膜組件主要是放置于反應(yīng)器內(nèi)部，受到曝氣、污泥等許多因素的影響常常會(huì)導(dǎo)致出水穩(wěn)定性得不到保障，而且對(duì)于操作條件要求較高，管理起來(lái)也不是十分方便。與之相比的是通過(guò)循環(huán)泵來(lái)增強(qiáng)料液循環(huán)的錯(cuò)流運(yùn)行的分置式MBR，這種工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)便、易于管理，而且由于膜組件與反應(yīng)器是相對(duì)獨(dú)立，因此對(duì)于膜組件的安裝、更換、增設(shè)以及清洗等等都較為簡(jiǎn)便。

2.3 分置式MBR 工藝的不足

料液的循環(huán)流速很高，因此，動(dòng)力消耗較大，與傳統(tǒng)污水處理工藝相比系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用高，但較一體式MBR運(yùn)行費(fèi)用有優(yōu)勢(shì)。此外，由于循環(huán)泵產(chǎn)生的剪切力會(huì)造成微生物的活性受到損害，對(duì)生物處理效果具有不利影響。

3 分置式MBR 的實(shí)踐應(yīng)用

琚冉，薛飛等[3]以一座日處理能力為150m3的校園住宿區(qū)污水小型污水處理工程為例，原水水質(zhì)CODcr為150-250mg/L,氨氮為15-40mg/L,濁度20-60，色度為70-120，pH為5.5-8.5，溶解性固體為1000-3000mg/L；原水經(jīng)處理后主要用于綠地澆灌及廁所回用水，出水水質(zhì)CODcr＜40mg/L,氨氮為＜5mg/L,濁度＜5，色度為＜20，pH為6-7.5，溶解性固體為＜800mg/L，膜組件有效容積為50m3，該項(xiàng)工程的固定資產(chǎn)投資為59.42萬(wàn)元，處理污水的成本為2.19元/m3，略微要比傳統(tǒng)的水處理工藝要貴一點(diǎn)，水處理電耗為1.6w·h/m3，高于傳統(tǒng)水處理工藝的0.3-0.4w·h/m3，但是分置式MBR比一體式MBR在基建費(fèi)用方面節(jié)省了14.05萬(wàn)元，在運(yùn)行成本方面，分置式MBR單位水量動(dòng)力費(fèi)用節(jié)約0.211.6kW·h,單位水量分置式成本為2.19元/m3，較一體式的2.68元/m3便宜0.49元/m3，具有一定的運(yùn)行成本優(yōu)勢(shì)。

4 討論

分置式MBR具有很好的推廣價(jià)值，但也需要進(jìn)一步完善的地方：1）膜制造成本較高，質(zhì)量還有待進(jìn)一步提高，以降低推廣成本；2）控制好適當(dāng)?shù)奈勰酀舛?，以降低分置式MBR的運(yùn)行能耗；3）由于分置式MBR對(duì)于動(dòng)力要求較大，這就需要在后期運(yùn)行過(guò)程中加強(qiáng)新型耐污染膜材料的研究開發(fā)；4）膜格柵是整個(gè)MBR工藝系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸，不管選用何種型式的膜格柵都應(yīng)留有至少30%以上的備用量[4]；5）對(duì)分置式MBR提高料液流速，以提高泥水混合液對(duì)膜表面的剪切力作用，從而降低濃差極化和沉積層的形成，提高水通量[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行能耗費(fèi)用與系統(tǒng)規(guī)模、工藝流程設(shè)計(jì)、選擇膜形式、膜通量、污泥濃度等等均有關(guān)系，因此要做好設(shè)備選型和優(yōu)化流程設(shè)計(jì)工作[6]。與傳統(tǒng)方法相比，分置式MBR在污水處理穩(wěn)定可靠性、操作管理以及膜管清洗等方面具有諸多優(yōu)勢(shì)，有效克服了與污泥沉降性能有關(guān)的限制，并很好的起到了取代二沉池的作用，實(shí)現(xiàn)了污水澄清和除菌的理想效果，具有很好的應(yīng)用前景。

[1]王研,唐克旺,徐志俠.等.全國(guó)城鎮(zhèn)地表水飲用水水源地水質(zhì)評(píng)價(jià)[J]水資源保護(hù),2009,25（2）：1-4.

[2]孫孝龍,普紅平.新型廢水處理技術(shù)-膜分離生物反應(yīng)器（MBR）.[J]環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2003,26（5）：49-51.

[3]琚冉、薛飛、趙玉華.分置式MBR設(shè)計(jì)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析.[J]現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2009（1）：379-380.

[4]劉燕云.MBR處理工藝主要設(shè)備選型及常見問(wèn)題探討[J]給水排水,2012,38（4）：91-96.

[5]譚譯,李勇,黃勇.膜生物反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)及改進(jìn)思路[J]江蘇環(huán)境科技,2006,19（6）：49-53.

[6]宋艷.外置式MBR與浸沒(méi)式MBR的運(yùn)行比較[J]甘肅科技,2011,27（17）：85-86.