MBR平板膜PKMBR簾式膜：應(yīng)該如何選擇？
更新時間：2022-04-02 點擊次數(shù)：4795
MBR是一種將高效膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)活性污泥法相結(jié)合的新型高效污水處理工藝，它用具有*結(jié)構(gòu)的MBR膜組件置于曝氣池中，經(jīng)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(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)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(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)、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(zhì)和容積負(fù)荷都得到大幅度提高，經(jīng)膜處理后的水，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高(超過國家YI級A標(biāo)準(zhǔn))，經(jīng)過消毒，最后形成水質(zhì)和生物安全性高的優(yōu)質(zhì)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(yīng)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(yīng)器具有對污染物去除效率高、硝化能力強，可同時進(jìn)行硝化、反硝化、脫氮效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、剩余污泥產(chǎn)量低、設(shè)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(yīng)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(jìn)行，中試運行過程中，污水處理廠A2/O曝氣池泥水混合物經(jīng)細(xì)格網(wǎng)過濾后，分別進(jìn)入有機平板膜分離系統(tǒng)和中空纖維膜分離系統(tǒng)，在產(chǎn)水泵負(fù)壓作用下，水從膜外側(cè)透過濾膜，污泥被隔離在膜外側(cè)，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(jìn)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(shè)置為每過濾8-15min，停止1-2min。這里將產(chǎn)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(chǎn)水量，可認(rèn)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(nèi)曝氣的主要作用是產(chǎn)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(yīng)的膜組件投影面積較大，需要在相對較大的面積上布?xì)?，因此其曝氣強?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(shè)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(shè)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(jìn)菌膠團(tuán)解體及胞外聚合物(EPS)釋放，導(dǎo)致污泥絮體粒徑下降、溶解性微生物產(chǎn)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(jié)果，平板膜內(nèi)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(zhì)的相對含量關(guān)系較為密切，而蛋白質(zhì)是SMP的主要成分之一，說明平板膜內(nèi)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(guān)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(guān)系。由圖可見，兩膜的透水率較為接近，隨著設(shè)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(dāng)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?？梢娫?000-15000mg/L的污泥濃度范圍內(nèi)，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(jié)構(gòu)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(shè)及運行條件各異，且平板膜應(yīng)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(jīng)濟指標(biāo)。為研究相同條件下兩類膜組件在經(jīng)濟指標(biāo)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(jié)果和污水處理工程的一般情況選擇設(shè)計運行參數(shù)，計算得到項目的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。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(shè)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(fēng)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(xué)清洗頻率遠(yuǎn)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(zhì)適應(yīng)性較強、設(shè)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(shè)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(guān)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(jìn)行了研究，結(jié)合實際工程經(jīng)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(jìn)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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