[发明专利]一种预防分置式MBR平板膜污染的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种预防分置式MBR平板膜污染的方法，及一种可以控制膜污染的分置式膜生物反应器。

背景技术

膜生物反应器 (Membrane Bio-Reactor，MBR) 工艺是一种将高效膜分离技术与活性污泥生物处理单元相结合的水处理技术。它的最大特点是：把水处理广泛应用的物化处理和生物处理两大处理方法结合成一体。

MBR 工艺对污染物的去除是基于活性污泥的生化机理和膜过滤的物化机理，活性污泥的代谢作用是去除污染物的中心环节，而生化降解与膜分离之间又存在着协同作用。活性污泥工艺是当前世界各国应用最广的一种二级生物处理技术，而将膜分离技术引入活性污泥法中，使活性污泥法的泥水分离技术发生了本质变化，克服了传统法的污泥流失和膨胀的弊病，彻底分离了水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)，有利于难降解有机物分解菌等增殖缓慢的微生物的增长。

与传统生物处理工艺相比，MBR具有流程简单、效率高、污泥浓度高、剩余污泥产量低、出水水质好、设备占地面积小、抗冲击负荷能力强等优点。出水水质可达到或优于《中华人民共和国生活杂用水水质标准(GJ25.1-89)》，可直接作为中水回用、城市园林绿化、扫除、消防等用水。并且膜的截留作用使生长缓慢的微生物菌种得以繁殖生长，扩大MBR 工艺的应用范围，该技术是近年来迅速发展的一种污水治理技术，已成为目前研究和应用的热点之一。

依据膜组件与生物反应器结合方式的不同，目前主要有两种MBR工艺构型：浸没式和分置式。水力学操作模式也包括两种：泵提式和气提式。此外，还存在其他两种膜工艺模式，即萃取式和扩散式，但这两种模式中膜的作用不是将微生物从水中分离出来。膜元件方面，尽管膜市场上有不同几何形状和构型的膜产品，但在商业化MBR技术中占主导地位的有三种，即平板膜、中空纤维和多管膜。

浸没式MBR是将膜组件直接浸没在活性污泥反应内进行分离，无需外置式膜生物反应器的混合液环路，渗滤液通过负压抽吸或重力水头驱动，经过膜表面分离排出。通常在膜组件下方进行曝气，气泡的上升运动可引发液体的内部循环流动，产生足够的气液混合剪切力，对膜表面进行冲刷，从而可以减少污泥在膜表面的沉积，一定程度上可以达到控制和减缓膜污染的目的。

在分置式 MBR 中，膜组件独立于生物反应器。泥水混合液由循环泵送入环路中的膜组件单元，在压力差的驱动下，渗滤液通过膜过滤分离后排放，截留混合液又返回反应池中。分置式 MBR 通过料液循环错流运行，其特点是：运行稳定可靠，操作管理容易，膜组件易于更换及增设。分置式 MBR 的膜驱动压力(Transmembrane Pressure，TMP)和错流速率均由泵产生，通常为了减少污染物在膜面的沉积，需要循环泵提供较大的料液流速，故此类 MBR 的动力消耗较大，同时频繁高速的污泥回流形成的的剪切力会破坏污泥絮体，影响微生物的生长和活性。

膜组件形式主要有平板式、管式、中空纤维式、螺旋式、毛细管式等。在分置式中，平板式、管式应用较多在一体式中，多采用中空纤维式和平板式。

MBR 工艺作为一项新的工艺，在近两年被较多的研究，其中在市政污水中水回用方面的研究更多，已经有 MBR 工程实例，也取得了很好的效果。MBR技术上的优势，如污泥浓度高，污泥龄长，决定了它可以对常规方法难处理的污水进行有效的处理，该工艺除在市政污水回用方面有了较为广泛的应用外，在垃圾渗滤液、制药废水等高浓度、难处理废水中也有了成功的应用。

膜生物反应器是一高效的水处理技术，然而作为一种新型的技术其仍然存在自身的缺陷。由于膜在运行过程中容易受到污染，造成膜通量下降，增加了膜清洗频率和膜的更换频率，直接影响了膜组件的效率和使用寿命，阻碍了其在实际中的广泛应用。

膜污染是指被过滤料液中的某些组分在膜表面或膜孔中沉积导致膜渗透量下降的现象，包括膜孔吸附小分子溶质、膜孔被大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加，膜表面形成滤饼层增加传质阻力。膜污染后其渗透通量严重下降，过膜压力增大，截留效率下降。

膜污染的影响因子纷繁复杂，中膜污染因子主要来自三个方面膜的性质、操作条件和活性污泥混合液性质。在工程运行过程中，主要通过控制操作条件来降低膜污染对系统的影响。

现阶段膜污染控制的方案可以归纳为以下几类：