复合式膜生物反应器处理城市污水的试验研究-市政工程专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士论文 西安建筑科技大学硕士论文 PAGE PAGE 3 膜生物反应器是 一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二沉地和沙滤池的水 处理技术。在传统的生化水处理技术中，如活性污泥法，泥水分离是在 二沉池中靠 重力作用完成的，其分离效 率依赖于活性污泥的沉降性 ，沉降性越好，泥水分离效 率越高。而污泥沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝 气池操作条件，这就限制了该方法的运用范围。由于二沉池圄液分离的要求，曝气 池的污泥不能维持较高浓度，一般在 2g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停 留时间 (HRT)与污泥龄 (SRT)相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形 成矛盾。系统在运行过程中产生大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费 用的 25% 40% 。而且易出现污泥膨胀，出水含悬浮固体，出7j(71质不理想。针对 上述问题， MBR 将分离工程中的膜技术应用于废水处理系统，提高了泥水分离效 率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌群得出现，提高了生化 反应速率。同时，通过降低 F加f 比减少剩余污泥生产量，从而基本解决了传统活性 污泥法存在的突出问题 1710 1.3 膜生精反应器的分类及特点 1.3.1 膜生物反应器的分类 根据膜组件在膜生物反应器中所起作用的不同，大致可将 MBR 分为分离膜生 物反应器 (Biomass Separation Membrane Bioreactor，BSMBR，简称MBR ，如图a)， 用于截留和分离固体;曝气膜生物反 应器 (Membrane Aeration Bioreactor，MABR ， 如图 b) ，用于高需氧量的废水处理;萃取膜生物反应器 (Extractive Membrane Bioreactor，EMBR，如圈c) 用于工业废水中优先污染物的萃取这 三类[8-10J 。其中， 膜分离生物反应器是应用最广泛的 一种 MBR 类型。它们的流程示意图如图 l.l 。 膜组件 出水 出水 营养物 无泡氯 汽传输  取膜 生物膜 氧气 进水 氯气 (a)困液分离!ll生物反应指 (b)氧气传质膜生物反应器. (c)在取腹1:物反应苦苦 本图所示为回着生长生物膜 的单根中空纤维的情况 图 1.1 三种 MBR 工艺的示意图 膜分离生物反应器按照膜组件的放置方式可分为分置式 MBR 和淹没式 MBR. 如图1.2 所示。分置式 MBR 中膜组件与生物反应器相对独立，膜组件 一般可与各 种不同的生物反应器结合，构成各种不同的分置式 MBR. 错流运行稳定可靠，易 于膜的清洗、更换及增设，操作管理容易，既能用于好氧处理，也能用于厌氧处 理，但由于膜面流速需求要高，动力消耗较高。淹没式 MBR 体积小、运行能耗低， 并且由于曝气形成的剪切和紊流使污泥固体很难积聚在膜表面，不易堵塞膜纤维 中心孔，同时还可以借助曝气形成的剪切和紊动来控制膜表面固体的厚度。目前 一体式 MBR 使用较为普遍，但 一般只用于好氧处理。 (a) 分置式 (b) 淹没式 图1.2 膜生物反应器的两种构型 根据膜组件的类型还可以分为中空纤维 MBR、管式MBR、扳式MBR 和卷式 MBR: 根据生物反应器的受压情况可以分为膜加压生物反应器和膜常压生物反应 辑:根据膜分离的形式分为微滤 MBR 、超滤岛ffiR 、纳滤MBR 和反渗透 MBR: 根据操作压力分为抽吸式 MBR 和加压式 MBR: 根据膜使用形态分为浸渍型和循 环性;根据膜组件的作用方式可分为内压式和外压式，为减轻污泥颗粒所堵塞造 成的膜、污染，在实际应用中大多使用的是外压式 MBR 。 目前把新的膜过程与生化技术结合已发展了一些新型的 MBR. 如膜接触(萃 取)一生物反应器、膜i参透一生物反应器、膜-酶(生物〉反应器 [111 。 1.3.2 膜生物反应器处理城市污水的特点 在膜生物反应器中，由 于用膜组件代替了传统活性污泥工艺巾的 二沉池，可 以进行高效的固液分离，克服了传统活性污泥法中出水水质不稳定、污泥容易膨 胀等不足。因此，它具有传统工艺无法比拟的优点。表现在以下几个方面: ① MBR 工艺较传统活性污泥 (Conventional Activated Sludge，CAS)工艺相比， 可以实现对水力停留时间(H ydraulic Retention Time，HRT)和固体停留时 f?J(Soljd Retention Time，SRT)的独立控制闷。 CAS 系统的 HRT 和 SRT 很难分别控制，而 MBR 工艺由于膜组件将固体颗粒完全截留在 生物反应器内， 因而可以实现生物反 应器 HRT 和 SRT 的单独控制，使系统