麦穗海――平板膜生物反应器特性及在城镇污水处理中应用分析课件 35页

平板膜生物反应器特性及在城镇污水处理中应用分析麦穗海上海城投污水处理有限公司\n目录一、膜生物反应器概述二、膜污染和临界通量三、MBR工艺选择四、污水厂升级改造五、总结\n一、膜生物反应器概述膜生物反应器（MembraneBioreactor），是膜分离技术和生物处理技术的结合，主要应用于污水处理中，由膜代替二沉池实现高效的固液分离，简称MBR。\n常规活性污泥法MBR一、膜生物反应器概述进水出水生化反应池二沉池剩余污泥进水出水膜组件剩余污泥生化反应池进水工艺对比：\n膜组件与生物反应器分开，反应器内的混合液经循环泵增压后膜过滤，浓缩液回流膜组件置于生物反应器内，靠泵抽吸出水，能耗较低，布置紧凑。外置式MBR浸没式MBR按布置方式分为：一、膜生物反应器概述\n平板膜MBR中空纤维膜MBR一、膜生物反应器概述MBR分类：\nMBR分类：一、膜生物反应器概述\nMBR缺点：膜污染；高能耗；膜组件更换成本高膜生物反应器的特点：一、膜生物反应器概述\n出水水质好CODmg/LNH3-Nmg/LTNmg/LSSmg/L常规工艺进水2492232158常规工艺全年平均出水363.815.811.6常规工艺春季5月平均出水4311.62413.8MBR全年出水200.571MBR冬季出水252101一、膜生物反应器概述膜生物反应器的特点：\n支撑座空气曝气管气水混合空间平板膜集水管出水滤膜支撑板导流网导流管出水口滤膜表面结构一、膜生物反应器概述平板膜：\n第二代第三代第一代一、膜生物反应器概述平板膜膜组件：\n旭化成三菱GE最初的膜组件目前的主流产品中空纤维膜：一、膜生物反应器概述\n填充密度通量抗污染能力清洗周期机械强度组件维护、更换运行费用中空纤维膜高低差1～2次/周易断丝复杂较高平板膜低高好3～6月好方便较低由于平板膜抗污能力较好，不易出故障，为了管理方便，降低运行费用，小型污水处理厂应优先选用平板膜平板膜与中空纤维膜对比：对于万吨（尤其是大于5万吨）级的污水处理厂，由于平板膜装填密度小，单组件处理水量有限，连接管线过多，此时宜用中空纤维膜一、膜生物反应器概述\n处理出水活性污泥流动方向水分子及小分子物质气泡膜SMP/EPS等物质污泥颗粒孔堵塞二、膜污染和临界通量膜生物反应器中膜过滤基本原理：\n膜的性质活性污泥性质操作条件膜材质污泥负荷抽吸模式平均孔径MLSS错流速度/曝气量亲水性EPS膜运行通量/操作压力孔径分布粘度温度表面电荷污泥粒径分布SRT/HRT膜面粗糙度污泥脱水性能膜的清洗二、膜污染和临界通量膜污染影响因素：\n操作设计次临界通量运行模式错流过滤/曝气间歇抽吸操作曝气反清洗方式其他适宜过滤膜的选择反应器构造活性污泥性能调控进水预处理常用膜污染控制措施：二、膜污染和临界通量\n高于低于没有显著的膜污染产生颗粒物质不能在膜表面聚集沉积不会有泥饼层的形成操作压力保持稳定膜污染随之迅速上升操作压力急剧升高临界通量临界通量与膜材质、曝气强度、污泥浓度等有关二、膜污染和临界通量临界通量问题研究：\n即使在次临界通量的操作模式下仍然不可避免这些污染平板膜生物反应器的污染机制Foulingmechanism通量剧烈衰减压力急剧升高泥饼层污染在一体式膜-生物反应器的运行过程中不可避免糖类和蛋白质等胞外聚合物(EPS)微生物溶解性产物(SMP)凝胶层的污染控制膜污染控制目的就是减缓或减轻上述这些微小颗粒物质在膜面的吸附和聚集解决了膜污染问题的关键部分传统的膜污染理论二、膜污染和临界通量在一体式MBR中采用优化的次临界通量运行模式：\nMBR以膜分离取代二沉池，获得了优质的出水水质，但由膜分离绝对截留引起的进水中各种杂质（浮渣、沙砾）累积最终会导致系统崩溃例如，某国际品牌的平板膜MBR的膜组件升流区被纤维堵塞导致系统崩溃现有0.5-1.0mm的格栅无法解决沙砾在预处理中的问题建议的预处理精度为0.07—0.1mm某污水处理厂SS明显上升，膜污染很严重三、MBR工艺选择预处理：\n进水格栅调节池好氧MBR池污泥浓缩脱水污泥处理出水中水池当设计出水水质仅要求达到再生杂用水标准（对COD、BOD5、NH3-N有要求）时，主体工艺可以采用单一的MBR以再生水为目的的工艺流程图出水中水回用白龙港400t中水回用工程无锡凤翔店中水机房单一的MBR工艺：三、MBR工艺选择\n当设计出水水质对TN、TP有要求时，可以采用辅助化学除磷的MBR崇明建设镇运南村污水处理站点南汇宣桥镇污水就地处理站图片AA0-MBR辅以化学除磷：三、MBR工艺选择\nA/A/O-MBR后接A/O生物滤池+砂滤+臭氧消毒+活性碳过滤当设计出水水质对TN、TP要求更高（高于一级A）时，可以采用A/A/O-MBR后接生物反硝化滤池+曝气池+混凝沉淀池。中欧国际工商学院再生水机房中欧国际工商学院中水回用工程AAO-MBR+深度处理：三、MBR工艺选择\n问题：国家对上海市“十二五”污染物减排提出更高的要求现状：本市城镇污水处理厂现有工艺水平应对新的污染物削减潜力不足依靠新建污水处理工程实现减排的潜力已经不大不可预见性因素更增加了完成削减任务的难度本市污水处理厂大规模扩建升级改造的余地不大四、污水厂升级改造\n总体措施：选择合适的工艺对现有污水厂进行升级改造常用技术路线包括：现有常规工艺增加深度处理，如混凝过滤、滤布滤池等选择新工艺进行整体改进，如MBR等四、污水厂升级改造\n根据上图可以看到在整个COD组分划分中，有一部分是目前无法去除的部分，构成了COD的最低限值，因此需要做的就是在现有基础上尽可能提高可去除部分的去除率。针对可生物降解部分：设计适合的停留时间以及负荷，建议选择高容积负荷工艺以减少投资及占地面积；针对颗粒态COD：传统沉淀工艺存在翻泥风险，建议选择可靠的过滤工艺，确保出水水质。COD组分划分颗粒态沉淀或过滤去除溶解态慢速降解组分易生物降解组分难降解组分水解颗粒态溶解态（SMP）生物降解过程微生物代谢产物不可去除不可去除生物降解去除尽可能提高去除率COD的去除：四、污水厂升级改造\n左图为2009及2010年上海市污水厂加权平均进、出水氨氮数据，可以看到氨氮数据随着气温有明显的滞后变化趋势。1-6月为氨氮控制的关键月份，建议选择冬季氨氮处理效果好的工艺用作升级改造。NH3-N的去除：四、污水厂升级改造\n左图为2009及2010年上海市污水厂加权平均进、出水总氮数据。下图为氨氮/总氮比值数据。总氮与氨氮数据具有相似的规律性，且当总氮值较低时，氨氮/总氮的比例也降低。因此，降低出水氨氮是降低总氮的有效措施。TN的去除：四、污水厂升级改造\n左图为2009及2010年上海市污水厂加权平均进、出水总磷数据。总磷平均数据值达到一级B标准，但对于提标改造需达到的一级A数据还有一定差距。若单依靠生物方法很难稳定达到一级A标准，因此需辅助化学除磷。建议改造时选择合适投加药剂以及药剂投加量较小的工艺。一级A标准一级A标准TP的去除：四、污水厂升级改造\n占地限制上海地区征地费用高，征地补偿及安置补偿合计为土地年产值的10-25倍，加上青苗补偿等，可能占到整个项目总投资10-30%。以上海金山地区为例，征地费用达到50万元/亩。建议选择占地面积小的工艺，避免新征用地。排放限制上海市受纳水体环境容量有限，很多水体自身已处于劣五类水平。因此建议排放水的出水水质的主要指标（COD、氨氮等）尽可能达到V类甚至IV类水体，以真正改善上海河道水环境。管理限制运行情况依赖于管理水平，若选择复杂工艺则会导致管理难度及成本增加，因此建议选择运行管理简单的工艺。四、污水厂升级改造限制条件：\n构筑物名称现有工艺常规工艺+混凝+滤布滤池A/A/OMBR+化学除磷一级B二级一级A一级A进水泵房√√利旧利旧沉砂池√√利旧利旧超细过滤设备——————新建生物处理反应池√√需扩建利旧，且可增加处理量混凝————新建——滤布滤池————新建——除磷加药设备√——利旧/新建利旧/新建出水泵房√√利旧利旧消毒设备√√利旧利旧四、污水厂升级改造升级改造工艺对比I主要构筑物\n参数现有工艺常规工艺+混凝+滤布滤池A/A/OMBR+化学除磷一级B二级一级A一级A生物处理停留时间12-16h8-12h16-20h8-10h污泥产量总产量————0.15kgSS/m30.12kgSS/m3VSS产量————0.076kgVSS/m30.056kgVSS/m3由进水SS引起的增量————0.048kgSS/m30.050kgSS/m3化学污泥产量————0.026kgSS/m30.017kgSS/m3化学除磷加药量————10.7mg全铁/L6.4mg全铁/L设计/预计出水水质COD601005050SS2030101NH3-N8（15）25（30）5（8）2TN20——1510TP130.50.5设计参数按照以下进水水质COD=400mg/L；BOD=200mg/L；SS=200mg/L；NH3-N=25mg/L；TN=40mg/L；TP=4mg/L进行计算。升级改造工艺对比I主要设计参数四、污水厂升级改造\n参数常规工艺+混凝+滤布滤池A/A/OMBR+化学除磷占地面积较大，需新增征地小，甚至可以扩大处理量运行管理工艺复杂，设备多工艺较简单，自动化程度高出水水质总体情况除冬季氨氮外基本可稳定达标可稳定达标，甚至可改善排水水体水质，主要指标可达到IV类水体标准出水水质COD稳定达标稳定达标SS≤10mg/L出水SS几乎为零冬季NH3-N增加的深度处理工艺对铵氮无去除效果，冬季铵氮仍有超标风险冬季铵氮处理效果好，全年保证出水铵氮≤2mg/LTN冬季铵氮超标易引起总氮超标总氮可稳定达标TP化学除磷，效果稳定化学除磷，MBR投药量可小于常规工艺剩余污泥量较多少技术先进性一般先进√升级改造工艺对比I总结四、污水厂升级改造\n四、污水厂升级改造某2万t/d污水厂升级改造工艺流程\nMBR工艺具有出水水质好、占地面积小、污泥产量低的优点。随着膜污染控制技术等关键技术的发展，MBR工艺运行更加稳定可靠，适用于中小型污水处理厂的升级改造工程。五、总结\n谢谢！