改性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及MBR模块化技术装备开发.doc

改性聚偏氟乙烯中空纤维膜制备及MBR模块化技术装备开发 一、可行性报告 （一）立项的背景和意义 我国是世界上21个最缺水的国家之一，人均水资源量约2200 m3，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。 膜-生物反应器（MBR）是一种新型高效污水生物处理技术，集膜的高效分离和生物降解于一体，是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的一种污水处理新工艺。它主要由池体、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。MBR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，选择化学稳定性高、耐污堵性好的膜件是MBR工艺得以长期稳定运行的关键。PVDF具有优良的化学稳定性、机械力学性能和耐候性，是一种综合性能较好且被广泛使用的膜材料，可用于制备微滤、超滤和渗透汽化分离膜。 本项目旨在研究开发具有高高强度，膜清洗曝气少、占地面积小，不积存污泥的独特结构，稳定运行的专有技术等优点MBR技术水平的提高。项目成果可广泛应用于食品、石化、印染、啤酒、烟草等工业废水的处理，对发展我国膜产业，解决我国资源性缺水和水质性缺水具有重要意义。 （二）国内外研究现状和发展趋势 1、前言 1969年，Dorr-Oliver公司采用超滤膜与活性污泥法相结合处理生活废水，随即引起了水处理领域的广泛关注和研究，但是受膜制备技术所限，膜的使用寿命短、膜通量小，在实际应用中遇到障碍。20世纪80年代末到90年代初，Zenon环境公司继续Dorr-Oliver公司早期的研究，成功开发出用于处理工业废水的MBR系统，商业化产品系统在1982年进入市场。 2、膜-生物反应器简介 膜-生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR）是一种新型高效污水生物处理技术，集膜的高效分离和生物降解于一体，是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的一种污水处理新工艺。 （1）MBR的分类 MBR的分类方法有多种。按照膜组件的放置方式可分为分置式(分体式)和浸没式(一体式) MBR（如图1所示）。按照生物反应器是否需氧可分为好氧和厌氧MBR。根据选用膜材料的不同，又可分为有机MBR和无机MBR。 图1 分置式MBR（左）和浸没式MBR（右） MBR按膜组件的形状划分，可划分为3种类型：一种是以公司为代表的中空纤维柱膜组件，它具有膜面积大，占地面积小等特点一种是以Mitsubishi Rayon(Japan)公司为代表的中空纤维帘膜组件，它具有膜面积大，易于安装，清洗方便等特点，另一种是以Kubota公司为代表的浸没平板型帘式膜组器，它具有膜通量大，易于组装，清洗方便等特点。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。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23次。MBR反应器污泥浓度（MLSS）可达到500020000 mg/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。 平板膜 -Kubota -Toray -较少的清洗药剂量（可用空气进行有效清洗） -较少的压力损失 -较高的处理通量 -易于维护 -单位容积上的膜面积较小 -难于使用反冲洗 中空纤维膜 - Zenon -Mitsubishi -单位容积上的膜面积大 -可以进行反冲洗 -前处理要求格栅的尺寸较小（膜丝间容易污堵） -需要频繁的化学清洗（易被SS堵塞） 图2 MBR膜组件类型膜件Mitsubishi Rayon公司SteraporeSADFTM膜组件Ku