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膜生物反應(yīng)器是一種由膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝。膜的種類(lèi)繁多，按分離機(jī)理進(jìn)行分類(lèi)，有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類(lèi)，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜) ;按膜的結(jié)構(gòu)型式分類(lèi)，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。
1、MBR工藝在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀
80年代以來(lái)，膜生物反應(yīng)器愈來(lái)愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。目前該技術(shù)己應(yīng)用于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和埃及等十多個(gè)國(guó)家，規(guī)模從6m³/d至 13000m³/d不等。
我國(guó)對(duì)MBR的研究還不到十年，但進(jìn)展十分迅速。國(guó)內(nèi)對(duì)MBR的研究大致可分為幾個(gè)方面：
1.探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)合式工藝、兩相厭氧工藝;
2.影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性;
3.擴(kuò)大MBR的應(yīng)用范圍，MBR的研究對(duì)象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業(yè)廢水(石化污水、印染廢水等)，但以生活污水的處理為主。
2、MBR工藝的特點(diǎn)
與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：
1.高效地進(jìn)行固液分離,其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池,出水水質(zhì)良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實(shí)現(xiàn)了污水資源化。
2.膜的高效截留作用,使微生物*截留在生物反應(yīng)器內(nèi),實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的*分離,運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。
3.由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級(jí)處理的全部工藝設(shè)施,因此可大幅減少占地面積,節(jié)省土建投資。
4.利于硝化細(xì)菌的截留和繁殖,系統(tǒng)硝化效率高。通過(guò)運(yùn)行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。
5.由于泥齡可以非常長(zhǎng),從而大大提高難降解有機(jī)物的降解效率。
6.反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行,剩余污泥產(chǎn)量極低,由于泥齡可無(wú)限長(zhǎng),理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放。
7.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC控制,操作管理方便。
3、MBR工藝的組成
通常提到的膜 - 生物反應(yīng)器實(shí)際上是三類(lèi)反應(yīng)器的總稱(chēng)：
1.曝氣膜 - 生物反應(yīng)器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;
2.萃取膜 - 生物反應(yīng)器( Extractive Membrane Bioreactor, EMBR );
3.固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器( Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 簡(jiǎn)稱(chēng) MBR )。
曝氣膜
曝氣膜--生物反應(yīng)器(AMBR)采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)( Bubble Point)情況下，可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無(wú)泡曝氣。
該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。
萃取膜
萃取膜--生物反應(yīng)器，又稱(chēng)為EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過(guò)程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣ti現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會(huì)造成大氣污染。
為了解決這些技術(shù)難題，英國(guó)學(xué)者Livingston研究開(kāi)發(fā)了EMB。廢水與活性污泥被膜隔開(kāi)來(lái)，廢水在膜內(nèi)流動(dòng)，而含某種專(zhuān)性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以通過(guò)選擇性透過(guò)膜被另一側(cè)的微生物降解。
由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如HRT和SRT可分別控制在*的范圍，維持zui大的污染物降解速率。
固液分離型膜
固液分離型膜--生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得較為廣泛深入的一類(lèi)膜--生物反應(yīng)器，是一種用膜分離過(guò)程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。其通過(guò)膜組件將固體有機(jī)物回流至反應(yīng)器中，再將處理過(guò)的有機(jī)水排出。膜分離生物反應(yīng)器的類(lèi)型可以根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器位置進(jìn)行分類(lèi)有一體式膜生物反應(yīng)器、分置式膜生物反應(yīng)器、復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。
在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，二次沉淀池中的泥水分離靠重力作用完成的，其分離效率依賴(lài)于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。

由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴(lài)，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。
針對(duì)上述問(wèn)題，MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大提高了固液分離效率;并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中*菌(特別是優(yōu)勢(shì)菌群)的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率;同時(shí)，通過(guò)降低F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量(甚至為0)，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問(wèn)題。
4、MBR工藝的類(lèi)型
根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的組合方式，可將膜--生物反應(yīng)器分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類(lèi)型。(以下討論的均為固液分離型膜--生物反應(yīng)器)
分置式
把膜組件和生物反應(yīng)器分開(kāi)設(shè)置。
生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過(guò)濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過(guò)膜，成為系統(tǒng)處理水;固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。
一體式
把膜組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部。進(jìn)水進(jìn)入膜--生物反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由膜過(guò)濾出水。
這種形式的膜--生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，并且靠抽吸出水，能耗相對(duì)較低;占地較分置式更為緊湊，近年來(lái)在水處理領(lǐng)域受到了特別關(guān)注。但是一般膜通量相對(duì)較低，容易發(fā)生膜污染，膜污染后不容易清洗和更換。
復(fù)合式
形式上也屬于一體式膜--生物反應(yīng)器，所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式膜--生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀。
5、MBR工藝的組合
為了使廢水達(dá)到更好的凈化效果，常常將A2O工藝和MBR工藝組合成新的系統(tǒng)。
A2O-MBR工藝
焦化廢水是煉焦、高溫干餾、煤氣凈化和回收等過(guò)程中產(chǎn)生的，含有揮發(fā)酚、多環(huán)芳烴、氧、硫、氮雜環(huán)化合物等特點(diǎn)，以及高COD值、高酚值和高含量的氨氮。
雖然A2O工藝處理焦化廢水是較有效且應(yīng)用廣泛的方法之一。然而，這一過(guò)程的出水很難達(dá)到國(guó)家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。A2O-MBR組合工藝的出現(xiàn)，利用膜過(guò)程的優(yōu)勢(shì)來(lái)進(jìn)一步改善出水水質(zhì)。

A2O/A-MBR工藝
A2O/A-MBR工藝常用于脫氮除磷，該工藝是在A2O工藝的基礎(chǔ)上再設(shè)一級(jí)缺氧池，廢水經(jīng)過(guò)碳膜完成生物脫氮除磷后，再利用第二缺氧池進(jìn)行內(nèi)源反硝化，進(jìn)一步去除TN，之后，再利用膜池的好氧曝氣作用保障出水。
AO-MBR工藝
在AO-MBR系統(tǒng)中，被隔除了懸浮物和雜物的廢水流入調(diào)節(jié)池，均衡水質(zhì)水量，然后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行固液分離。上清液流入MBR處理池，MBR處理池設(shè)計(jì)為AO系統(tǒng)：在前段，進(jìn)段的回流水充分混合進(jìn)行生物反硝化脫氮，在后段進(jìn)行生物降解和硝化，同時(shí)加堿，處理后的廢水直接排放。
3A-MBR工藝
3A-MBR工藝是將膜生物反應(yīng)器技術(shù)與傳統(tǒng)的厭氧、缺氧、好氧工藝結(jié)合的新工藝，常常用在脫氮除磷廢水的凈化，突出特點(diǎn)與生物除磷脫氮過(guò)程相互促進(jìn)，使整個(gè)系統(tǒng)除磷脫氮和去除有機(jī)物的效率達(dá)到大化效果。
充分提高膜反應(yīng)池高濃度活性污泥，促進(jìn)形成優(yōu)勢(shì)硝化菌群落，提高硝化效率，使氨氮去除*;通過(guò)自動(dòng)控制，優(yōu)化膜生物反應(yīng)器排泥時(shí)間，合理控制泥齡，提高系統(tǒng)內(nèi)生長(zhǎng)緩慢硝化菌、反硝化菌和其他專(zhuān)性生化菌的濃度，提高有機(jī)物和除磷脫氮的效果;實(shí)現(xiàn)好氧排泥，避免磷的二次釋放，提高磷去除率。
A(2A)O-MBR工藝
A(2A)O-MBR工藝采用的工藝流程依次為厭氧、*段缺氧、第二段缺氧、好氧和膜池。其特點(diǎn)是在A2O-MBR工藝中設(shè)置兩段缺氧區(qū)，通過(guò)控制進(jìn)水和回流點(diǎn)調(diào)節(jié)兩段缺氧區(qū)的功能。
進(jìn)水方式采用厭氧區(qū)和*缺氧區(qū)兩點(diǎn)進(jìn)水?；亓鞣绞讲捎萌?jí)兩點(diǎn)回流，*級(jí)是膜池混合液回流到好氧池前端;第二級(jí)是好氧區(qū)混合液分別回流到*缺氧區(qū)和第二缺氧區(qū);第三極是*缺氧區(qū)的混合液混流到厭氧區(qū)。
SBR-MBR工藝
SBR-MBR工藝是將SBR和MBR相結(jié)合形成的一種工藝，具有兩者的優(yōu)點(diǎn)。SBR是一種改良型的活性污泥處理工藝，利用膜組件的截留過(guò)濾作用，反應(yīng)中的微生物可以大限度的繁殖，利于硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)，污泥的生物活性高、吸附和降解有機(jī)物能力強(qiáng)。
SBR-MBR工藝有進(jìn)水、厭氧、好氧、沉淀五個(gè)系統(tǒng)，SBR和MBR的工作方式為生物脫磷除氮提供條件，還可以根據(jù)處理不同廢水的需要進(jìn)行控制，利用膜分離排水，提高廢水的凈化效率，還節(jié)省了時(shí)間。水中COD是目前水質(zhì)檢測(cè)的基本指標(biāo)。任何需要往外排放污水的行業(yè)，都需要檢測(cè)水中COD的含量，符合標(biāo)準(zhǔn)才可以排放，不符合標(biāo)準(zhǔn)則需要進(jìn)行治理后才可以排放。
1、 重鉻酸鹽回流法
測(cè)定原理：在硫酸酸性介質(zhì)中，以重鉻酸鉀為氧化劑，硫酸銀為催化劑，硫酸汞為氯離子的掩蔽劑，消解反應(yīng)液硫酸酸度為9mol/L，加熱使消解反應(yīng)液沸騰，148℃±2℃的沸點(diǎn)溫度為消解溫度。以水冷卻回流加熱反應(yīng)反應(yīng)2h，消解液自然冷卻后，以試亞鐵靈為指示劑，以*銨溶液滴定剩余的重鉻酸鉀，根據(jù)*按溶液的消耗量計(jì)算水樣的COD值。
優(yōu)缺點(diǎn)：回流裝置占的實(shí)驗(yàn)空間大，水、電消耗較大，試劑用量大，操作不便，難以大批量快速測(cè)定。
2、 *法
測(cè)定原理：以*作氧化劑測(cè)定COD，所測(cè)出來(lái)的COD稱(chēng)為高錳酸鹽指數(shù)（CODMn）。水樣加入硫酸呈酸性后，加入一定量的*溶液，并在沸水浴中加熱反應(yīng)30min。剩余的*加入過(guò)量草酸鈉溶液還原，再用*溶液回滴過(guò)量的草酸鈉，通過(guò)計(jì)算求出高錳酸鹽指數(shù)。
優(yōu)缺點(diǎn)：*法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染比國(guó)標(biāo)法小，但是缺點(diǎn)是試驗(yàn)中需要回滴過(guò)量草酸鈉，耗時(shí)長(zhǎng)，并且酸性*法氧化性較低，氧化不*，所以測(cè)得高錳酸鹽指數(shù)比重鉻酸鹽指數(shù)低，通常與國(guó)標(biāo)法測(cè)定結(jié)果相差3-8倍。因此，CODCr主要針對(duì)還原性污染物相對(duì)含量較高的廢水，而CODMn主要針對(duì)污染物相對(duì)較低的河流水和地表水。
3、 分光光度法
測(cè)定原理：這種方法的原理與國(guó)標(biāo)法相同。其測(cè)定原理也是在酸性溶液中，試液中還原性物質(zhì)與重鉻酸鉀反應(yīng)，生成三價(jià)鉻離子，三價(jià)鉻離子對(duì)波長(zhǎng)為600nm的光有很大的吸收能力，其吸光度與三價(jià)鉻離子濃度的關(guān)系服從郎伯一比爾定律。三價(jià)鉻離子與試液中還原性物質(zhì)的量有關(guān)，因而通過(guò)測(cè)定三價(jià)鉻的吸光度可以間接測(cè)出試液的COD值。
優(yōu)缺點(diǎn)：此方法相對(duì)于傳統(tǒng)的國(guó)標(biāo)法來(lái)說(shuō)，有效的節(jié)省了消耗在配置化學(xué)試劑的時(shí)間，無(wú)需進(jìn)行滴定，操作方便。然而美中不足的地方實(shí)驗(yàn)中消解過(guò)程仍需耗費(fèi)2小時(shí)。
4、 快速消解法
經(jīng)典的標(biāo)準(zhǔn)方法是回流2h法，人們?yōu)樘岣叻治鏊俣?，提出各種快速分析方法。主要是提高消解反應(yīng)體系中氧化劑濃度，增加硫酸酸度，提高反應(yīng)溫度，增加助催化劑等條件來(lái)提高反應(yīng)速度的方法。
優(yōu)缺點(diǎn)：消解體系硫酸酸度由9.0mg/l 提高到10.2mg/l，反應(yīng)溫度由150℃提高到165℃，消解時(shí)間由2h減少到10min～15min。缺點(diǎn)為微波爐種類(lèi)不同，試驗(yàn)的功率和時(shí)間均不同。
5、 快速消解分光光度法
測(cè)定原理：快速消解分光光度法是指采用密封管作為消解管，取小計(jì)量的水樣和試劑于密封管中，放入小型恒溫加熱皿中，恒溫加熱消解，并用分光光度法測(cè)定COD 值。
優(yōu)缺點(diǎn)：占用空間小，能耗小，試劑用量小，廢液減到小程度，能耗小，操作簡(jiǎn)便，安全穩(wěn)定，準(zhǔn)確可靠，適宜大批量測(cè)定。

110d/t的煤礦生活污水處理設(shè)備管理方便??

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