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MBR膜技术的应用

作者:优浦集团时间:2024-01-10 10:18:15阅读数:

一、MBR膜是一种新型的膜分离技术,由成千上万根超高性能中空纤维膜丝组成,根据不同设计要求组成膜堆浸没在膜池中。

       其工作过程为:

       污水经过前端处理到达MBR膜池,从周围均匀的流向每根膜丝表面,通过较低的负压抽吸,污水中活性污泥等物质被膜丝表面分离层分离。产水从膜丝表面流向内侧汇集到产水管道输送至清水池。MBR膜采用PVDF作为膜材料,均匀涂覆在支撑管表面,具有优异的物理、化学稳定性和抗氧化性。膜丝为增强型复合膜结构,PVDF分离层部分渗入编织管内部牢固结合,增加了膜丝强度,拉伸强度可达200N以上,确保在苛刻进水环境下的连续性曝气抖动而不断丝。MBR膜孔径为0.1um,膜丝开放的进水通道能够克服高悬浮物和有机物冲击,去除水中悬浮物、细菌、胶体和颗粒等较大粒径物质,出水浊度接近于零。通过膜的高效截留作用使微生物完全截留在生物反应池内,微生物浓度可高达7000-10000mg/L,是传统工艺的2-3倍。同时反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)完全分离,可有效延长污泥泥龄,减少剩余污泥排放约30%。

       MBR膜生物反应器技术的模块化特征可以通过增加模块来应对处理水量的增长,操作简单,占地面积少,使得设备拆装与维护更方便。

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二、MBR膜的材质主要分类型:

       有机膜材料和无机膜材料两个类型。有机膜材料主要有PVDF(polyvinylidene difluoride,聚氟乙烯)、PTFE(Polytetrafluoroethylene,聚四氟乙烯)和PVC(Polyvinylchloride,聚氯乙烯)。PVDF材料兼具氟树脂和通用树脂的特性,具有较好的耐化学腐蚀性、耐氧化性等优异性能,使用寿命在五到十年。

       PTFE(Polytetrafluoroethylene,聚四氟乙烯)是一种以四氟乙烯为单体制成的高分子聚合物,具有优秀的亲水性和抗污染性,耐酸碱性能优秀,高开孔率也使其应用产品的产水通量偏高一种以四氟乙烯为单体制成的高分子聚合物,具有较高的化学稳定性和使用寿命,优秀的亲水性和抗污染性,耐酸碱性能优秀,高开孔率也使其应用产品的产水通量偏高。PVC作为第一代MBR膜产品,具有技术成熟、成本相对较低、造价便宜、耐菌、耐酸碱、成型结构简单等优势。

       无机膜材料主要为陶瓷膜,优点是:耐酸碱、耐压、耐高温、通量高、能耗相对较低,在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力,主要结构形式为平板陶瓷膜。

       MBR膜根据孔径可分为超滤膜和微滤膜。根据物理形式可分为中空纤维膜、平板膜、管式膜。中空纤维膜又分为帘式膜和柱式膜,以及带内衬的中空纤维膜和不带内衬的中空纤维膜。根据使用状态可分为浸没式和外部型。浸没式主要是中空纤维帘膜和平板膜。外部型主要是指管膜和柱中空纤维膜,柱中空纤维膜无衬里。膜组件性质不同MBR分为内压式和外压式。内压水的渗透方向是从膜内向外出水,而外压正好相反。

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三、MBR膜的进水要求取决于膜的类型和应用场景,常规的进水要求:

       浊度:进水浊度应小于20NTU,最好小于5NTU。

       悬浮物:悬浮物浓度应小于10mg/L,最好小于3mg/L。

        pH:进水pH应在6-9之间,最好在7-8之间。

       温度:进水温度应在15-40℃之间,最好在20-30℃之间。

       余氯:进水余氯应小于0.1mg/L,最好小于0.05mg/L。如果进水余氯超标,会对 MBR 膜产生以下影响:

       1. 膜材料受损:余氯会对膜材料造成氧化损伤,导致膜材料失去活性,降低膜的过滤效果。

       2. 膜寿命缩短:余氯会加速膜材料的老化,缩短膜的使用寿命。

       3. 膜通量下降:余氯会在膜表面形成污垢,阻碍水的通过,降低膜的通量。

       4. 膜清洗困难:余氯会使膜表面的污垢难以清洗,增加膜清洗的难度和成本。

       如果进水余氯超标,应采取措施降低余氯浓度,如增加预处理设备、使用除氯剂等。同时,应定期对膜进行清洗和维护,以保证膜的正常运行。

       此外,MBR膜的进水还应满足其他一些要求,如COD、BOD、氨氮、总氮、总磷等指标。在实际应用中,应根据具体情况进行调整。

四、增加预处理设备的方式:

       1. 活性炭过滤器:利用活性炭的吸附作用,去除水中的余氯、有机物等杂质。

       2. 紫外线消毒器:利用紫外线的杀菌作用,去除水中的细菌、病毒等微生物。

       3. 臭氧发生器:利用臭氧的氧化作用,去除水中的余氯、有机物等杂质。

       4. 离子交换器:利用离子交换树脂的吸附作用,去除水中的钙、镁等硬度离子。

       5. 反渗透设备:利用反渗透膜的过滤作用,去除水中的悬浮物、有机物等杂质。

       这些预处理设备可以单独使用,也可以组合使用,根据水质情况和处理要求进行选择。

五、内压式和外压式MBR膜的区别:

       内压式膜一般采用PVC材质,膜丝强度较低,如果从外部往内部压,膜丝容易被压扁。外压式膜一般采用PVDF材质,膜丝硬度较高,抗压强度较大,可以承受从外部压入的压力。主要区别体现在以下三个方面:

       结构特点:内压式MBR膜组件的进水端和出水端均封闭,中空纤维丝进出水端封闭,中空纤维丝的孔径、长度、是否带内衬等其他结构参数均会影响MBR膜的运行效果。而外压式MBR膜组件的进水端敞开、出水端封闭,中空纤维丝进出水端敞开,中空纤维丝的孔径、长度、是否带内衬等其他结构参数同样会影响MBR膜的运行效果。

       水流方向:内压式MBR膜的水流方向为从膜组件的内部透过中空纤维丝流向外部。而外压式MBR膜的水流方向为从外部透过中空纤维丝流向内部。

       运行效果:内压式MBR膜容易堵塞,会造成膜通量的减少,从而降低MBR膜的处理效果。而外压式MBR膜在实际应用中比较普遍,不容易堵塞,可以保持较高的膜通量,从而保证MBR膜的处理效果。

六、MBR工艺运行工作原理:

       污水注入:启动调节池内的调节水泵,将污水注入膜池,同时投加活性污泥。

       曝气:启动鼓风机,空气通过膜组件下部的微孔曝气管排除微小均匀的气泡。气泡均匀上升促使膜片轻微抖动形成错流,冲刷膜片表面,防止膜的污染堵塞。

       过滤:启动自吸泵,经膜过滤的清水通过自吸泵的抽吸进入清水池。正常运行状态下抽吸负压在10-30kpa之间,采用八分钟抽吸出水,两分钟停止,循环运行。

       膜组件清洗:当出水真空压力超过设定值时表示膜片有污染堵塞,需要反洗或药洗。反洗在关闭产水自吸泵的情况下关闭出水阀门,开启反洗阀门开启反洗泵。反洗水通过膜组件产水管逆向进入膜片,在曝气的冲刷下以达到更好的除污效果。反洗压力不大于设定值。

       药洗:在污染严重、反洗效果不佳的情况下采取药洗的方式来恢复膜组件的通畅,操作方式与反洗方式相同,只是将反洗水更换成预先配置好的药液。药洗结束后关闭药洗泵、反洗阀门、开启产水阀门、开启回流阀门、开启产水自吸泵,将清洗残夜回流至调节池。药液洗净后关闭回流阀门,开启出水阀门,恢复正常运行。

七、MBR膜工艺的优势主要有:

       稳定性:膜丝采用PVDF作为膜材料,具有优异的物理化学稳定性和抗氧化性。

强拉伸:膜丝为增强型复合膜结构,PVDF分离层部分渗入编织管内部牢固结合,增加了膜丝强度,拉伸强度可达两百牛以上,确保在苛刻进水环境下的连续性曝气抖动而不断丝。

       高效过滤:MBR膜孔径为0.1微米,膜丝开放的进水通道能够克服高悬浮物和有机物冲击,去除水中悬浮物、细菌、胶体和颗粒等较大粒性物质,出水浊度接近于零。

       高浓度:通过膜的高效截留作用使微生物完全截留在生物反应池内,微生物浓度可达到7000至1万毫克每升,是传统工艺的两到三倍。

       延长泥龄:反应器水力停留时间和污泥零完全分离,可有效延长污泥泥龄,减少剩余污泥排放约30%。

       可扩展:MBR膜生物反应器技术的模块化特征可以通过增加模块来应对处理水量的增长,操作简单占地面积少,使得设备拆装与维护更方便。

八、MBR 膜对比传统处理法的特点:

       1. 出水水质好:MBR 膜可以有效地去除污水中的悬浮物、有机物和微生物等污染物,出水水质稳定且优于传统工艺。

       2. 占地面积小:MBR 膜生物反应器采用模块化设计,可以根据处理水量的大小进行组合,占地面积小。

       3. 运行成本低:MBR 膜生物反应器采用低能耗的曝气系统,能耗低,运行成本低。

       4. 操作简单:MBR 膜生物反应器采用自动化控制系统,操作简单,维护方便。

       5. 适应性强:MBR 膜生物反应器可以适应不同的水质和水量,具有很强的适应性。

       6. 污泥产量少:MBR 膜生物反应器可以实现污泥的减量化,减少污泥产量。

       总之,MBR 膜与传统的污水处理方法相比,具有出水水质好、占地面积小、运行成本低、操作简单、适应性强和污泥产量少等优势,是一种非常有前途的污水处理技术。

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