MBR平板膜PKMBR簾式膜：應該如何選擇？
更新時間：2022-04-02 點擊次數(shù)：4157
MBR是一種將高效膜分離技術與傳統(tǒng)活性污泥法相結合的新型高效污水處理工藝，它用具有*結構的MBR膜組件置于曝氣池中，經過好氧曝氣和生物處理后的水，由泵通過濾膜過濾后抽出。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。由于MBR膜的存在大大提高了系統(tǒng)固液分離的能力，從而使系統(tǒng)出水水質和容積負荷都得到大幅度提高，經膜處理后的水，水質標準高(超過國家YI級A標準)，經過消毒，最后形成水質和生物安全性高的優(yōu)質再生水，可直接作為新生水源。
由于膜的過濾作用，微生物被*截留在MBR膜生物反應器中，實現(xiàn)了水力停留時間與活性污泥泥齡的*分離，消除了傳統(tǒng)活性污泥法中污泥膨脹問題。膜生物反應器具有對污染物去除效率高、硝化能力強，可同時進行硝化、反硝化、脫氮效果好、出水水質穩(wěn)定、剩余污泥產量低、設備緊湊、占地面積少(只有傳統(tǒng)工藝的1/3-1/2)、增量擴容方便、自動化程度高、操作簡單等優(yōu)點。
目前應用的MBR膜有中空纖維膜、有機平板膜、陶瓷膜、軟片膜等，其中市場主流是中空纖維膜和有機平板膜。這兩類膜各有優(yōu)缺點，客戶如何就具體工程而選擇合適的膜呢？請看下文對比篇。
在我國西南地區(qū)某污水處理廠進行，中試運行過程中，污水處理廠A2/O曝氣池泥水混合物經細格網過濾后，分別進入有機平板膜分離系統(tǒng)和中空纖維膜分離系統(tǒng)，在產水泵負壓作用下，水從膜外側透過濾膜，污泥被隔離在膜外側，實現(xiàn)泥水分離。混合物依靠重力回流至二沉池，在膜組件底部曝氣進行膜擦洗。中試工藝流程見圖。
為了控制膜污染，膜分離單元在持續(xù)曝氣的同時，通過定期暫停出水來減輕膜表面污泥的沉積。MBR工程中間歇出水的典型設置為每過濾8-15min，停止1-2min。這里將產水泵的抽吸時間與停吸時間的比值稱為抽停比。
由圖2和圖3可見，兩膜的跨膜壓差(TMP)上升速率均隨抽停比的增加而增大，平板膜TMP變化更為明顯。雖然在抽停比為5∶1時兩膜TMP上升速率最小，但統(tǒng)籌考慮TMP上升速率和產水量，可認為試驗條件下兩膜的理論最佳抽停比均為9∶1。 MBR膜分離系統(tǒng)內曝氣的主要作用是產生液流紊動和瞬時剪切力，從而增強膜的滲透性。一般情況下，由于平板膜的堆積密度較小，即單位膜面積所對應的膜組件投影面積較大，需要在相對較大的面積上布氣，因此其曝氣強度(單位膜面積的曝氣量)高于中空纖維膜。 如圖4所示，平板膜TMP上升速率隨曝氣強度的增加而減小，而廠商推薦最DI曝氣強度為1.14 m3/(m2 .h)，為保證裝置長期運行，將平板膜的曝氣強度設定為1.20m3/(m2 .h)。
中空纖維膜TMP幾乎不受曝氣強度變化的影響[曝氣強度為0.60-0.99m3/(m2 .h)，為節(jié)約能耗，將中空纖維膜的曝氣強度設定為0.60m3/(m2 .h)。 研究表明，高強度曝氣對污泥絮體的剪切作用可促進菌膠團解體及胞外聚合物(EPS)釋放，導致污泥絮體粒徑下降、溶解性微生物產物(SMP)濃度和混合液粘度增加，從而加劇膜污染。根據(jù)UV254測定結果，平板膜內的泥水混合物、混合物上清液及出水的UV254均高于中空膜。UV254與蛋白質的相對含量關系較為密切，而蛋白質是SMP的主要成分之一，說明平板膜內高強度曝氣引發(fā)SMP升高是平板膜TMP上升速率較大的原因之一。 根據(jù)膜通量與TMP的關系研究兩種膜的適宜運行通量。兩膜TMP隨通量變化規(guī)律相同，在通量為25 L/(㎡.h)時TMP逐漸上升，通量下降至20L/(㎡.h)后TMP保持穩(wěn)定，在通量為30L/(㎡.h)時TMP迅速上升。由以上規(guī)律可見，兩膜的臨界通量均在20-25L/(㎡.h);
通量與TMP的比值)可以更直觀地反映膜通量與過濾阻力的關系。由圖可見，兩膜的透水率較為接近，隨著設計通量的增加，平板膜和中空纖維膜的透水率分別呈下降和上升趨勢，說明平板膜更適于在相對較低的通量下運行，而中空纖維膜更適于在相對較高的通量下運行。
污泥濃度變化對兩膜TMP的影響差異較大。對于平板膜而言，污泥濃度由12000mg/L增加至15000mg/L時TMP下降，由15000mg/L下降至8000mg/L時TMP上升；中空纖維膜的變化規(guī)律與此相反，當污泥濃度由11000mg/L增加15000mg/L時TMP上升，由15000mg/L下降至10000mg/L時TMP下降。可見在8000-15000mg/L的污泥濃度范圍內，平板膜宜以較高的污泥濃度運行、中空纖維膜宜以較低的污泥濃度運行。此類現(xiàn)象在其他研究中也有發(fā)現(xiàn)，推測是由于平板膜上形成的二次動態(tài)膜在高污泥濃度下具有更好的性狀，對膜污染的緩解作用更為明顯。
在同類土建結構的污水處理廠中，規(guī)模較小的項目單位投資額較高。由于項目建設及運行條件各異，且平板膜應用項目較少，因此無法通過現(xiàn)有項目直接比較兩類膜的經濟指標。為研究相同條件下兩類膜組件在經濟指標方面的差異。 以處理規(guī)模為1萬m3/d的市政污水A2/O-MBR項目為例，根據(jù)中試結果和污水處理工程的一般情況選擇設計運行參數(shù)，計算得到項目的技術經濟指標。A2/O-有機平板膜的項目總投資比A2/O-中空膜高7.7%。 平板膜的堆積密度較小，因此根據(jù)膜組件安裝尺寸計算得到有機平板膜的膜池容積為中空纖維膜的2-2.5倍，平板膜分離系統(tǒng)的的設計污泥濃度高50%，故平板膜的生物池容積是中空纖維膜的3/2。平板膜采購費用高于中空纖維膜，此處按照單位膜面積采購費用高25%-35%計算。 平板膜分離系統(tǒng)的運行成本和總成本分別比中空纖維膜分離系統(tǒng)高14.3%和12.7%。分析其原因： 能耗：由于平板膜組件的曝氣強度較大、鼓風機電耗較高，故平板膜組件的電耗高于中空纖維膜組件； 藥劑：由于平板膜的化學清洗頻率遠低于中空纖維膜，故平板膜組件的藥耗低于中空纖維膜組件。 由以上分析可見，平板膜項目比中空纖維膜的項目占地面積略大些，前者的投資和運行費用略高于后者。由于平板膜對污水水質適應性較強、設備運行管理相對簡單，因此更適用于難降解工業(yè)廢水和中小規(guī)模生活污水處理項目，中空纖維膜投資運行費用相對較低，設備運行管理要求較高，因此更適用于大中型市政污水處理項目。 摘自北京市市政研究總院有限公司，關春雨、杭世珺等人《平板膜和中空纖維膜在MBR工藝中的運行特性對比研究》
過對平板膜和中空纖維膜的運行特性進行了研究，結合實際工程經驗我們從膜的裝填密度、抗污染性、清洗售后、運行壽命及運行費用等進行比較：
鑒于這兩種膜在前期投入、中期運營及后期售后等綜合評估，我們建議：每天水量小于1000噸的項目使用平板膜，大于1000噸每天的項目使用中空膜，綜合成本最佳。（北美的工程商建議使用中空膜的規(guī)模為3785噸/天）
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