膜生物反應器MBR工藝流程、原理及使用範圍全解析

如何進行水處理？ 

衡美水處理為您介紹一種經久耐用、性能卓越的水處理設備——膜生物反應器，並為您做MBR工藝流程、原理及使用範圍全解析。

MBR一體化設備利用膜生物反應器（MBR）進行汙水處理及回用的一體化設備，其具有膜生物反應器的所有優點：出水水質好，運行成本低、係統抗衝擊性強、汙泥量少，自動化程度高等，另外，作為一體化設備，其具有占地麵積小，便於集成。它既可以作為小型的汙水回用設備，又可以作為較大型汙水處理廠（站）的核心處理單元，是目前汙水處理領域研究的熱點之一，具有廣闊的應用前景。

一、工作原理

MBR是一種將高效膜分離技術與傳統活性汙泥法相結合的新型高效汙水處理工藝，它用具有獨特結構的MBR平片膜組件置於曝氣池中，經過好氧曝氣和生物處理後的水，由泵通過濾膜過濾後抽出。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性汙泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池。活性汙泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和汙泥停留時間（SRT）可以分別控製，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。

由於MBR膜的存在大大提高了係統固液分離的能力，從而使係統出水，水質和容積負荷都得到大幅度提高，經膜處理後的水水質標準高(超過國家一級A標準)，經過消毒，最後形成水質和生物安全性高的優質再生水，可直接作為新生水源。

由於膜的過濾作用，微生物被完全截留在MBR膜生物反應器中，實現了水力停留時間與活性汙泥泥齡的徹底分離，消除了傳統活性汙泥法中汙泥膨脹問題。膜生物反應器具有對汙染物去除效率高、硝化能力強，可同時進行硝化、反硝化、脫氮效果好、出水水質穩定、剩餘汙泥產量低、設備緊湊、占地麵積少(隻有傳統工藝的1/3-1/2)、增量擴容方便、自動化程度高、操作簡單等優點。

二、膜生物反應器

與傳統的汙水處理生物處理技術相比，MBR具有以下明顯優勢：

1、設備緊湊，占地少

由於生物反應器內將汙泥濃度提高了2～5倍，容積負荷可大大提高，而且用膜組件代替了二沉池和過濾設備，因此，與常規生物處理工藝相比，膜生物反應器的占地麵積可大為減少；

2、出水水質優質穩定

由於膜的高效分離作用，分離效果遠好於傳統沉澱池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近於零，細菌和病毒被大幅去除，出水水質優於建設部頒發的生活雜用水水質標準（CJ25.1-89），可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。

同時，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應器內，使得係統內能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對汙染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質，同時反應器對進水負荷（水質及水量）的各種變化具有很好的適應性，耐衝擊負荷，能夠穩定獲得優質的出水水質。

3、剩餘汙泥產量少

該工藝可以在高容積負荷、低汙泥負荷下運行，剩餘汙泥產量低（理論上可以實現零汙泥排放），降低了汙泥處理費用。

4、可去除氨氮及難降解有機物

由於微生物被完全截流在生物反應器內，從而有利於增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長，係統硝化效率得以提高。同時，可增長一些難降解的有機物在係統中的水力停留時間，有利於難降解有機物降解效率的提高。

5、操作管理方便，易於實現自動控製

該工藝實現了水力停留時間（HRT）與汙泥停留時間（SRT）的完全分離，運行控製更加靈活穩定，是汙水處理中容易實現裝備化的新技術，可實現微機自動控製，從而使操作管理更為方便。

6、易於從傳統工藝進行改造

該工藝可以作為傳統汙水處理工藝的深度處理單元，在城市二級汙水處理廠出水深度處理（從而實現城市汙水的大量回用）等領域有著廣闊的應用前景。

三、MBR也存在一些不足。主要表現在以下幾個方麵：

1、膜造價高，使膜生物反應器的基建投資高於傳統汙水處理工藝；

2、膜汙染容易出現，給操作管理帶來不便；

3、能耗高：首先MBR泥水分離過程必須保持一定的膜驅動壓力，其次是MBR池中MLSS濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強度，還有為了加大膜通量、減輕膜汙染，必須增大流速，衝刷膜表麵，造成MBR的能耗要比傳統的生物處理工藝高；

4、膜使用壽命有限：3-5年使用壽命，平均每年更換20%的膜片。

四、用途

1、原有汙水處理廠、自來水廠的升級、改造

2、市政汙水處理廠、自來水廠的新建

3、高濃度有機廢水的處理

4、純水生產預處理

5、中水回用

五、適用範圍

1、市政汙水

2、醫院廢水

3、洗滌廢水

4、工業廢水

5、食品、醫療廢水

六、膜生物反應器的技術經濟分析

盡管MBR的運行費用略高於常規生物處理方法，但MBR的處理出水能達到中水回用的目的，且隨著膜製造技術的進步，膜質量的提高和膜製造成本的降低，MBR的投資也會隨之大幅度降低。另外，各種新型膜生物反應器的開發，如在低壓下運行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統的好氧加壓膜生物反應器相比，其運行費用大幅度下降。

因此可以預見，膜生物反應器作為中水回用技術將會愈來愈具有經濟、技術上的競爭優勢。預計中水回用將是MBR在我國推廣應用的主要方向。目前我國膜生物反應器在中水回用中的應用實例尚少，需結合我國的經濟發展水平和MBR工藝的特點，進一步加強研究以推動其工程化應用的進程。

七、再生水裝置

本裝置是一種自動化的高效汙水生物處理設備，是十分理想的MBR汙水處理、MBR中水回用再生水設備。本係統適合治理規模較小的分散性水汙染，適用場所有：居民小區、新農村建設小區、學校、公共廁所等。具有占地麵積小、高效節能、智能化控製、能耗低、出水水質穩定、可無人看管等優點。適用水量2.5～120m³/天；係統可並聯使用。

八、產品特點

1、可用於處理站的安裝及測試

2、可安裝在建設工程的現場

3、交貨期限短

4、易於遷移

九、主要指標

1、汙水水質：生活汙水

2、處理水量：2.5-120m³/天

3、運行費用：<0.5元/m³

4、出水水質：優於國家一級A標準

十、平片膜的結構：

單片平片膜由濾板，膜墊，薄膜層，取水口組成。

濾板由外框架和內支撐組成。濾板主要是對附著在表麵的膜墊和薄膜層起支撐作用。用於市政汙水處理的濾板主要有兩種尺寸。一種是1000mm×500mm，另一種是1600mm×500mm。濾板中的內支撐上有水流溝槽，可以使得過濾後的水能夠自由地在其中流動。

膜墊是薄膜過濾層的物理支撐。在濾板的兩麵均緊密地附著有膜墊。

薄膜層的材料為聚氯乙烯，薄膜層均勻地附著在膜墊的表麵。

取水口是最終處理後水的出口。過濾後的水經過濾板內支撐上的水流溝槽，在水力壓力或外部抽吸力的作用下流出。

十一、平片膜的過濾機理

1、物理過濾原理

平片膜浸沒在汙水中。汙水在兩片平片膜之間流動，清潔的水在壓力或外部抽吸力的作用下流入平片膜的濾板內，再通過平片膜的取水口流出至集水池，從而達到固液分離的作用。膜表麵聚集的汙泥，在鼓風氣泡剪切力的作用下，脫離膜表麵，從而使膜的固液分離能力持續保持。

2、生物過濾原理

平片膜除了具有普通膜的物理過濾原理外，在實際運行中，在平片膜的薄膜層外，會均勻地生長一層致密的生物膜。這層生物膜對固液分離的貢獻極大。大部分固體顆粒實際上是被這層生物膜截留。生物膜的過濾極大地減緩了物理膜的汙染速度，久寶田平片膜可以運行數個月不清洗，主要是因為有了生物膜的緣故。

十二、平片膜組件結構組成：

平片膜組件由膜框架，膜支架（平片膜），散氣框架，散氣管，軟管，集水管組成。

膜支架。就是上麵介紹的平片膜，每個平片膜組件中可以安裝最多200片膜支架。

1、膜框架

是用來支撐膜支架的，一般用不鏽鋼材料製成。

2、散氣框架。

散氣框架位於膜框架的下部，為鼓風氣泡提供上升通道。

3、散氣管。

外部鼓風機的空氣通過管道首先送至散氣管的主管（下部較粗的管道），再通過主管分配至散氣支管。散氣支管上有散氣孔，空氣通過散氣孔，經過散氣框架，吹入膜框架的空隙之間，防止膜堵塞。

4、軟管和集水管。

每個膜框架的出水口與出水軟管相連接，出水軟管的水再匯集至集水管，最終流入集水池。

十三、平片膜運行

平片膜的鼓風機一般按照每片膜（1600mm×500mm）7L/min設計，運行時，鼓風機的風量一般不調節。鼓風機為24小時連續運行。

抽吸泵的大小根據膜組件數量設計，運行時，為了清除汙染，采取開9分鍾，停1分鍾的邏輯。該邏輯一般由計算機自動控製完成。

循環汙泥泵的流量一般選擇進水量的2～3倍，連續運行。

剩餘汙泥泵根據池中MLSS計的讀數定時運行。池中MLSS的濃度一般控製在15000～20000mg/L左右。

抽吸泵入口管道中，安裝了壓力計，通過壓力計的讀數可以了解膜汙染的程度。初時運行時，壓力損失很小，經過4～6個月的運行之後，壓力損失逐漸增加，一般壓力損失達到2米水柱時，就要對膜進行清洗。

十四、汙水廠的MBR改造

1、普曝池改造為MBR

為防止MBR堵塞，需要在進水前增加1-3mm的細格柵。

一般普曝池的水力停留時間為5-6小時，改造時需要將原普曝池分為缺氧池和曝氣池，其中缺氧池的停留時間根據進水總氮的濃度可設定為1.5-3小時，普曝池剩餘部分為曝氣池。曝氣池中有時需要少量增加曝氣器的密度，缺氧池中需要增加潛水攪拌機。

原來的二沉池改造為MBR池，可以利用原池，為節省用地，亦可重建。MBR池中安裝膜反應器，增加膜曝氣鼓風機，增加膜出水抽吸泵。

MBR工藝的回流比一般為200％－300%，回流泵一般需要更換。

其它輔助工作包括，增加電力供應能力，增加儀表，增加一套（或多套）膜清洗設備。

2、A/O工藝改造為MBR

為防止MBR堵塞，需要在進水前增加3mm的細格柵。

由於池中汙泥濃度提高，需要適當增加缺氧池中的攪拌器數量和曝氣池中曝氣器的數量。

原來的二沉池改造為MBR池，可以利用原池，但實際MBR池的用地比原來的二沉池要小，為節省用地，亦可重建。MBR池中安裝膜反應器，增加膜曝氣鼓風機，增加膜出水抽吸泵。

其它輔助工作包括，增加電力供應能力，增加儀表，增加一套（或多套）膜清洗設備。

3、氧化溝工藝改造為MBR

為防止MBR堵塞，需要在進水前增加3mm的細格柵。

由於池中汙泥濃度提高，需要適當增加氧化溝中潛水推進器的數量和曝氣轉碟的數量。

原來的二沉池改造為MBR池，可以利用原池，為節省用地，亦可重建。MBR池中安裝膜反應器，增加膜曝氣鼓風機，增加膜出水抽吸泵。

其它輔助工作包括，增加電力供應能力，增加儀表，增加一套（或多套）膜清洗設備。

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