[发明专利]用于水处理厂的MBBR与MBR集成工艺及设备

说明书

技术领域

本发明涉及水处理技术领域。

背景技术

在传统的生物水处理技术中，泥水分离是在沉淀池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于生物池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制生物池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于沉淀池固液分离的要求，生物池的污泥不能维持较高浓度，一般在1.5～4g/L左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间(HRT)与污泥龄(SRT)相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占水厂运行费用的25％～40％。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水水质恶化。

针对上述问题，MBR将分离工程中的膜分离技术与传统水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率；并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌群的出现，提高了生化反应速率；同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量，从而解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。

膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代时间较长的微生物，可实现对水的深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度脱氮提供可能。

这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的，而且具有传统工艺不可比拟的优点：

1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,而且能够去除病毒和细菌，可直接回用。

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,运行控制灵活稳定。

3、由于MBR将传统水处理的曝气池与沉淀池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资。

4、利于硝化细菌的截留和繁殖,系统硝化效率高。通过运行方式的改变可有效提高脱氨功能。

5、由于泥龄可以非常长,从而大大提高难降解有机物的降解效率。

6、反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量极低,由于泥龄可无限长,理论上可实现零污泥排放。

7、系统实现PLC控制,操作管理方便

MBR工艺在实际运行过程中也有着不可忽视的缺点：

(1)容易形成膜污染，混合液中的悬浮污染物、溶解性有机物、微生物在膜表面的沉积以及活性污泥中的纤维、杂物等折叠缠绕都会大大降低膜的通透性；

(2)成本较高，膜的制作成本高导致MBR工艺的投资较高；

(3)运行费用高，能耗大、膜的清洗及更换都是导致MBR运行费用较高的因素

目前大部分MBR工艺采用的膜材料为高分子合成物，膜很容易被污染，降低了膜的水通量，需要定期反冲洗，由于清洗难还需要配合药物清洗，大大增加了膜的维护成本，影响膜的使用寿命，增加了投资和运营成本。

陶瓷膜(ceramic membrane)又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜分为管式陶瓷膜和平板陶瓷膜两种。管式陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液由膜管外侧向膜管内侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体)被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。平板陶瓷膜板面密布微孔，根据在一定的膜孔径范围内，渗透的物质分子直径不同则渗透率不同，以膜两侧的压力差为驱动力，膜为过滤介质，在一定压力作用下，当料液由膜外侧向膜内侧流过膜表面时，只允许水、无机盐、小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、微生物等大分子物质通过。陶瓷膜具有分离效率高、效果稳定、化学稳定性好、耐酸碱、耐有机溶剂、耐菌、耐高温、抗污染、机械强度高、再生性能好、分离过程简单、能耗低、操作维护简便、使用寿命长等众多优势，

陶瓷膜具有的优点：化学稳定性好，能耐酸、耐碱、耐有机溶剂；机械强度大，可反向冲洗；抗微生物能力强；耐高温；孔径分布窄、分离效率高等优点

陶瓷膜的不足之处在于造价较高、无机材料脆性大、弹性小、给膜的成型加工及组件装备带来一定的困难，尤其曝气冲洗膜表面能耗大、不易清洗、影响水的通量等。

移动床生物膜反应器MBBR(Moving Bed Biofilm Reactor)