膜生物反应器讲义

三、 MBR运行的影响因素
1、影响MBR稳定运行的生物动力学参数
污泥浓度： 污泥浓度是MBR系统的重要参数，不仅影响有机物的去除 能力，还对膜通量产生影响。研究成果表明：一定条件下 污泥浓度越高，膜通量愈低。但国内学者在一体式MBR处 理生活污水的研究却发现：当曝气强度足够大时（气水比 近似100：1），MLSS由10g／L变化到35g/L时，MLSS 与膜通量没有明显的相关性；但如果降低曝气强度， MLSS对膜通量可能产生一定的影响。
三、 MBR运行的影响因素
2、膜分离参数
操作方式的优化： 对于分体式MBR，为了减缓膜污染，反冲洗是维持MBR稳定运 行的重要操作。对于一体式MBR，缩短抽吸时间或延长停吸时 间和增加曝气量均有利于减缓膜污染，抽吸时间对膜阻力的上 升影响最大，曝气量其次。
水力学特性的改善： 对于分体式MBR，可以提高流体的进水流速，减少浓差极化， 使被截留的溶质及时被带走。对于一体式MBR，设计合理的流 道结构，提高曝气强度，使较大的曝气量起到了冲刷膜表面的 错流过滤效果显得尤为重要。
三、 MBR运行的影响因素
2、膜分离参数
膜的选择： 膜材料分为有机膜和无机膜两种。由于较高的投资成本限制 了无机膜在我国的广泛应用，国内MBR普遍采用有机膜，常 用的膜材料为聚乙烯、聚丙烯等。分离式MBR通常采用超滤 膜组件，截留分子量一般在2～30万。截留分子量越大，初 始膜通量越大，但长期运行膜通量未必越大。对于一体式 MBR，既可用超滤膜，也可使用微滤膜。
城市污水
工业污水
44.2~800
1333~68000
90~98
90~99.8
10~20,最高50
>20
1.2~5.78
0.25~16
0.03~0.55
0.012~2.72
0~0.34
0.05~0.35
2~24
14~389
5~∝
6.2~600
容积负荷：0.6~1.8 kg COD/(m3•d)
污泥负荷：0.4~0.8kg COD/(kg VSS•d)
一、 MBR原理
MBR特点： 4、污泥产生量少
生物反应器中的污泥浓度很高，因此污泥负荷F/M较低，污泥 产量很低。
5、易于自动控制
MBR系统结构简单，运行灵活稳定，容易操作和实现自动化。
但MBR也存在缺点：由于存在膜污染，需要定期反冲洗和化学清 洗；膜需要定期更换；能耗较一般生化处理方法要高。
二、MBR工艺类型
优点： (1) 膜组件与生物反应器之间的相互影响小 (2) 单位面积膜的水通量大 (3) 运行稳定可靠，操作管理容易 (4) 易于膜的清冼、更换和增设
缺点： (1)为减少污染物在膜表面的沉积，需要较 高的膜面流速，因而配置的超滤循环泵需要较 高的流量，能耗很高，一般为6～8Kw∙h/m3 (2)循环泵内的高剪切力会引起生物絮体的 破坏，导致生物活性的降低
二、MBR工艺类型
优点： (1)体积小，整体性强。膜组件直接置于生物反 应器中，大大减少了占地面积 (2)运行动力费用低。膜表面的错流是靠空气搅 动产生的，混合液随气流向上流动，在膜表面产 生剪切应力，在这种剪切应力的作用下，沉积在 膜表面的颗粒容易脱离膜表面，因此不需要功率 较大的循环泵
缺点：
(1) 需要定期将膜组件取出生物反应器进 行化学清洗，因而管理方面上不及分置式；
一、 MBR原理
MBR特点： 2、工艺参数易于控制
在MBR中，用膜组件代替二沉池，可以同时实现较短的HRT和 很长的SRT。同时，MBR中由于膜对污泥的截留，可以在很大 程度上消除污泥膨胀现象。
3、耐冲击负荷
MBR中生物反应器中的微生物浓度比普通生物反应器高得多， 装置处理容积负荷大，同时当进水中有机物浓度变化较大时， 有机负荷率(单位质量的微生物在单位时间内承受的有机物质量) 变化不大，系统去除有机物的效果变化不大
四、 MBR技术经济分析
锋尚国际公寓膜生物反应器出水水质明显优质稳定，平均出水 COD为17.25mg/l, 平均去除率91％。虽然原水COD变化较大，出水水 质均能保持在45mg/l以下。阳光100生物接触氧化工艺出水虽然也能满 足中水标准，但平均出水COD较高，为36mg/l，平均COD去除率75％ 并且变化较大，出水明显受原水水质状况的影响。
(2) 出水不连续； (3) 单位膜面积膜的产水量较低，一般仅 为5-10L/m2∙h。
二、MBR工艺类型
MBR处理系统实景照片
二、MBR工艺类型
MBR处理系统实景照片
二、MBR工艺类型
MBR系统中所用的膜
三、 MBR运行的影响因素
1、影响MBR稳定运行的生物动力学参数
有机负荷： 在好氧MBR中，污泥浓度随容积负荷的增加迅速升高，有机 物去除速率加快，污泥负荷基本保持不变，从而抑制出水水 质的恶化；而在厌氧MBR中，污泥浓度升高缓慢，污泥负荷 与容积负荷几乎呈正相关关系，因此厌氧MBR出水水质易受 容积负荷的影响。
四、 MBR技术经济分析
项目
锋尚国际公寓 （MBR）
阳光100国际公寓 （生物接触氧化）
处理能力（m3/d）
240
240
土建投资（万元）
25
26
设备投资（万元）
45
32
工程总投资（万元）
67
58
吨水投资（元）
2792
2417
总占地面积 （m2）
110
170
膜生物反应器投资明显高于生物接触氧化工艺，吨水投资约高出16
六、 MBR应 用 9、御桥垃圾焚烧厂渗滤液处理厂
日处理渗滤液300吨 采用MBR＋碟管式反渗透的工艺
10、其它
六、 MBR应 用
六、 MBR应
用
我国人均水资源拥有量仅为2250m3/人.年，不足世界 平均水平的1／4。在我国600多个城市中，有300余座 城市缺水。华北地区人均水资源低于全国人均水平的1 ／5，这一地区的所有城市几乎都面临缺水问题。膜生 物反应器技术以其优质的出水水质被认为是具有较好 经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注。尽管 还存在较高的运行费用问题，但随着膜制造技术的进 步，膜质量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投资也 会随之降低。
0.6元
kW·h/m3 /(kW·h)
3 g/m3 12元/kg 3.5 g/m3 2元/kg
运行费用 (元/m3) 0.57
1.052
0.036
0.007
1.665
五、 MBR工艺设计
反应器主体
膜材料与组件 附属装置与系统
预处理系统 污泥处理设施 自控系统
MBR
五、 MBR工艺设计
1、工艺路线的选择
六、 MBR应 用
4、沈阳统一集团食品废水处理
六、 MBR应 用 5、金威啤酒有限公司污水处理厂
6、石化污水处理
六、 MBR应 用
中石化洛阳分公司PTA污水处理与回用工程，5000吨/日 中石化巴陵分公司己内酰胺污水处理项，7200吨/日
六、 MBR应
用 7、天津富强集团公司污水处理工程
染料废水有机物组分复杂、浓度高、难降解物质多、色度高和毒性大，采 用传统处理方法，效果不理想。常用染料主要以芳烃和杂环化合物为母体， 并带有显色基团及极性基团，染料结构日趋复杂，染色性能固然越来越稳定， 但给印染废水的处理带来了更大的困难，尤其是带有乙烯砜基的活性染料更 是生物难降解染料。
Байду номын сангаас
四、 MBR技术经济分析
LAS是洗浴废水中主要的污染成分，对LAS去除的效果是中水处理 工艺优劣的重要指标。从监测结果看，锋尚国际公寓膜生物反应器出 水LAS始终低与0.25mg/l，平均0.16mg/l，平均去除率97.5%，远优于 阳光100的接触氧化工艺（平均出水LAS 0.9mg/l）。
四、 MBR技术经济分析
锋尚国际公寓 （MBR） 93.6 8.5 30 20 0.63 0.51
1.14
阳光100国际公寓 （生物接触氧化）
156 9.6 30 25 0.91 0.45
1.37
四、 MBR技术经济分析
大连香格里拉大饭店中水回用工程运行费用
项目
电费
折旧 费 消毒 剂 营养 剂 运行 成本
定额
单价
0.95
一、 MBR的原理
一、 MBR的原理和特点
一、 MBR原理
MBR特点：
1、出水水质好
在MBR中，降解时间较长的可溶性大分子化合物可以被膜截留 下来并与污泥一起返回到生物反应器中，使这些化合物在生物 反应器中的停留时间变长，从而有利于微生物对这些化合物的 降解；同时较长的SRT可以使世代时间较长的硝化细菌能够在 生物反应器中积累，提高了硝化效果。因此MBR出水有机物含 量较低，且总氮和总磷的含量也远远低于传统活性污泥法。同 时，由于膜单元采用微滤膜或超滤膜，因而不仅对水中悬浮物 截留率高，而且可以去除细菌。
污泥龄： 5～15d
六、MBR应用
六、 MBR应 用
1、北小河再生水厂（6万吨/日）
曝气池
膜处理车间
六、 MBR应
用
1、北小河再生水厂（6万吨/日）
原水
出水晶莹剔透，杂质比自来水还少
六、 MBR应
用
2、密云再生水厂（4.5万吨/日）
MBR反应器
出水水质
六、 MBR应 用
3、中关村科技园区软件园培训中心污水处理工程
膜生物反应器对氨氮有很好的去除效果，出水平均氨氮为0.75mg/L， 去除率达95％，接触氧化法工艺氨氮去除效果较差，出水氨氮平均 5.75mg/l，去除率44％。由于膜分离对硝化细菌的高效截留作用，生 物反应器内可以维持高浓度的硝化细菌，因此可以获得非常高的硝化 效果，氨氮去除率可以达到95%以上。
五、 MBR工艺设计
5、MBR反洗气洗系统
空 气
五、 MBR工艺设计
6、化学清洗系统
五、 MBR工艺设计
五、 MBR工艺设计
7、自动控制系统
五、 MBR工艺 好氧膜-生物反设应器计处参理数城市和工业废水一些
项目
进水COD(mg/L)
COD去除率(%) 污泥浓度(g/L) 容积负荷（kg COD/(m3•d)) 污泥负荷(kg COD/(kg VSS•d)) 污泥产率(kg MLSS/kg COD) 水力停留时间(h) 污泥龄(d) 传统活性污泥法：
膜生物反应器（ Membrane Bioreactor ）
主要内容
1
MBR原理
2
MBR类型
3
MBR运行的影响因素
4
MBR的经济技术分析
5
MBR工艺设计
6
MBR应用
一、 MBR的原理
膜生物反应器 (英文名称为Membrane Bioreactor，缩写 为MBR)。 MBR将生物反应器和膜分离过程相结合的一种新型工艺， 其最大的特点就是采用膜组件代替传统生物处理中的二 沉池。污水中的污染物首先在生物反应器中进行生物降 解，同时生物反应器内的混合液在膜两侧压力差的作用 下，水和小于膜孔径的小分子溶质透过膜，即为处理后 出水。微生物及大分子溶质被膜截留，从而替代沉淀池 完成其与处理出水的分离过程。
％以上，主要是设备投资明显增大，前者要比后者设备投资高出40％。
但从设备占地面积看，前者只有后者的一半。如果将占地所产生的成
本折算，应可抵消膜生物反应器的设备投资增加部分，因此从投资经
济性来看，两种工艺应基本相当。
四、 MBR技术经济分析
项目
日耗电费 日药剂费 日人员管理费 日维护费(1年平均) 直接吨水运行费 设备折旧(吨水折旧) 吨水运行成本
四、 MBR技术经济分析
对MBR和传统生物处理方法（以生物接触氧化为例）进行技 术经济比较： 1、锋尚国际公寓中水处理工程：原水为洗浴废水，水量 240m3/d，采用一体式MBR工艺，采用日本三菱公司生产的 中空纤维膜，要求处理出水达到回用标准。 2、阳光100国际公寓中水处理工程：原水为洗浴废水，水量 240m3/d，采用碧水源公司生产的pwbx-240一体式中水接触 氧化设备一套，要求处理出水达到回用标准。
生 活 污 水
针对生活污水的推荐工艺流程
五、 MBR工艺设计
工 业 废 水
针对工业废水有机物去除为主的推荐工艺流程
五、 MBR工艺设计
工 业 废 水
针对工业废水氨氮去除为主的推荐工艺流程
五、 MBR工艺设计
2、膜池的设计
（1）
（2）
五、 MBR工艺设计
3、膜元件的选择
五、 MBR工艺设计
4、MBR产水系统
膜生物反应器作为一种高效水处理技术，在难降解废水处理方面体现 出了 相当的优越性．在印染废水处理领域具有重要的研究和应用价值。
天津富强集团公司印染废水处理工程 5000吨/日 吨水运行费用为1.41元/吨。
六、 MBR应 用
8、河南华兰生物工程有限公司制药废水MBR处理工程
废水量：300 m3／d 膜组件：SMBR150型膜 元件500片，总膜面积 750米2，装配成10个膜 组件。 水质情况：进水 BOD2000mg／L，出水达 二级排放水标准。 效果： 达标排放。