工艺技术解析：膜生物反应器[MBR]技术特点

查看全部 · 发表于 2021-4-17 08:06:09

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)，是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的新型水处理技术。膜的种类繁多，按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类，有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜);按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

01认识MBR工艺

膜生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜生物反应器实际上是三类反应器的总称。MBR工艺可以分为三类，分别是固液分离型膜——生物反应器（应用最广泛），曝气膜——生物反应器，萃取膜——生物反应器。

在这里我们只讨论固液分离型膜——生物反应器。

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02中空纤维膜和平板膜

污水处理中常用的MBR膜有中空纤维膜和平板膜两种。

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两种膜的膜组件

中空膜组件填充密度高，占地面积小。但是容易断丝、脱皮造成污染。水质水量不稳定，清洗频次高。

平板膜组件操作方便、易于清洗和更换，但是密封复杂，压力损失大。填装密度小。

中空纤维膜平均寿命为2年左右，而平板膜的平均寿命都在5~7年，不需要频繁的更换膜片，相对来说运行费用大大降低，且保证了良好的运行状况。同时平板膜可以实现单张更换，更换成本也相对降低。

03膜单元的分类

膜按照孔径分可以分为以下4类。目前国内外使用的膜生物反应器大部分滤膜孔径集中在0.05～0.4μm之间，基本介于超滤、微滤膜临界点附近。在如上孔径范围基本上实现了对活性污泥的有效截留，同时确保其运行能耗最低。再大或者再小的空间将不太适应于膜生物反应器技术。

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04MBR的运行参数

膜通量是MBR的一个重要运行参数。膜通量又称膜的透水量，指在正常工作条件下，通过单位膜面积的产水量，单位是m3/(m2˙h)或m3/(m2.d)。

膜受到污堵以后，透水量会下降，产水量减少。当膜的透过水量或出水水质明显下降或膜装置进出口压力差超过0.05MPa时，必须对膜段进行清洗。

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05预处理的重要性

预处理对MBR工艺来说及其重要。生活污水中含有很多毛发和纤维物质，会堵塞在膜表面，从而减少膜的透水面积，引起膜污染。

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06膜的清洗问题

如果预处理做不好，会导致膜污染。可以通过3种方法解决膜污染。

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第一、加强预处理。安装小于1mm的细筛；在生物池的测流上安装细筛；在膜池里安装细筛。

第二、物理清洗。用人工、机械或清水池的方法清洗。常见的方法为反冲洗。

第三、化学清洗。用化学药剂对膜进行浸泡和清洗。

中空膜的清洗方法有背压反冲洗法、等压水力冲洗法、化学清洗法。用化学清洗法清洗时需要将膜将组件中取出。平板膜的清洗为在线加药冲洗，即无需将膜组件从膜池中提出，直接在膜池内清洗。

清洗时，一般采用次氯酸钠(浓度为0.5%)或草酸(浓度为0.5%)两种药液。清洗前首先关闭抽吸泵和鼓风机。将药液通过安装在膜组件上部的进药口重力自流进入膜片内部中，注入药液的量要按照操作说明书给出的量进行控制,一般清洗每片膜,每种药剂的用量为3L/5L左右。

注入药液后,静止浸泡1~3h左右,然后用抽吸泵将药液排出。如果确认有必要,需再注入盐酸或同等药剂,静止浸泡1-3h左右,再用抽吸泵将药液排出。整个清洗过程将持续4~5h。平板膜清洗后,即可恢复膜通量。

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07MBR工艺投资运营成本

膜组件的价格基本和污水处理厂的规模成正比，而常规污水处理厂的规模越大越经济。

MBR工艺的土建成本较传统活性污泥工艺低17%；MBR工艺的机械设备以及电气投资比传统活性污泥法高7%；膜组件的费用占整个污水处理厂投资的10%~30%。

在相同的出水水质前提下，在生物处理基本工艺相同的条件下，MBR工艺的出水水质与活性污泥+膜过滤工艺基本相同。从一些实际情况来看，MBR工艺的投资要比活性污泥工艺+膜过滤工艺低一些。

MBR的运行维护费用主要在膜曝气以及膜更换费用。

08能耗

能耗的组成有工艺曝气，膜冲洗曝气、回流泵、搅拌器等。主要能耗单元是好氧池和膜池的曝气以及水的提升和转移，约占总能耗86%以上。节能降耗的关键是降低膜池的曝气能耗。

一般来讲，小型MBR处理厂的能耗都高于1kWh/t，有些电耗甚至高达5kWh/t。大型MBR处理厂的能耗都低于1kWh/t。

MBR工程基本采用A2O-MBR工艺，吨水处理能耗差别是由于系统负荷差别，系统没有满负荷运行会导致MBR系统吨水能耗偏高。

目前来看，MBR比传统活性污泥+MF/UF的能耗高出0.4kWh/t。

09MBR工艺选择

可根据实际情况选择MBR的工艺路线。

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