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膜生物反应器研究及应用

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学社我家 发表于 2019-9-10 07:58 | 显示全部楼层 打印 上一主题 下一主题
膜生物反应器研究及应用中存在的问题3 e/ c; w4 s' Y' Y* F7 t2tech.cn
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①高能耗是制约MBR大规模推广的瓶颈。据统计,分离式MBR运行能耗约为3~4kWh/m3,一体式MBR的运行能耗为06.~2 kWh/m3,高于ASP的0.3~0.4 kWh/m3。
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MBR的能耗主要包括供水泵、循环泵、渗透水抽泵和曝气系统。
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能耗水平高主要源自两方面原因:
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, }4 n. @. M4 s一是MBR中高MLSS浓度导致水中的氧传质效率很低,需要增大曝气量来改善这一状况;
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另一方面,MBR中的膜组件要求有很高的膜面流速以增大膜表面冲刷来达到控制污染的目的。
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比较而言,分离式MBR需要通过水泵来实现污泥混合液的循环并满足膜组件所需的高错流流速,因此与一体式MBR相比能耗更高。
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+ x: [; X8 T3 l: k( I4 r② MBR的工程放大化问题还有待进一步解决,许多在试验中得出的结论和参数缺乏普遍性和工程指导意义。2 M/ p+ y; o% W$ |/ V& N2tech.cn

8 N+ l" }$ i1 x# N作者在一些工程应用中发现处理效果并不能达到文献中报道的水平,分析其中原因:
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一是试验室规模的装置对温度、负荷、停留时间等工况的控制相对容易,因此处理效果比较好;
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' p8 }" b! P& D2 u8 E/ q二是许多研究限于试验条件,往往使用人工合成模拟废水,人工合成废水成分相对固定、生化性比较好,尤其是悬浮固体少,这与成分复杂多变的实际废水存在差异;
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三是试验规模的膜组件与实际应用的膜组件在外形尺寸上有所不同,使其在能耗、抗污染性上存在差异。$ [3 D2 q, a8 |; h/ N2tech.cn

! }. B* |. |7 L8 s2 j③许多研究过分强调膜在MBR中的作用,而忽略了生化反应部分及预处理部分的贡献。' i* i) f) s0 U5 I2tech.cn

( T% U. w5 n: N4 t1 a0 dMBR是预处理、生化处理和膜过滤的有机组合,应把如何将这几方面有机的组合作为研究重点。
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目前的研究缺乏对生物处理和膜过滤合理负荷分配的设计,即哪一部分污染负荷应该由生化部分完成,哪一部分污染物去除应依靠膜过滤实现这一问题还需更加深入的研究,解决这一问题既有利于最大的发挥MBR技术效率,同时一定程度上可以减缓膜污染。, }) c+ E, d6 f6 s/ Q1 h# t2tech.cn

0 C6 E! P: b* V7 s, l6 q" G' V④缺乏对膜组件的优化设计和集成化设计的研究。膜组件外形和尺寸是影响膜污染和能耗的重要因素,目前为止有关这方面的研究还很少。如何将多个膜组件合理的组合和排布成膜单兀,以及膜单兀与曝气系统的集成设计也是MBR工程中亟待解决的问题。$ C9 h! I, ^7 B* K9 p( D2tech.cn

8 @: P4 I- o( R* D& W膜生物反应器的应用领域' H, M; \; r0 X6 j2tech.cn

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MBR凭借其得天独厚的优势,必然在未来的水处理领域有着广阔的应用前景,具体来讲可包括:
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2 F$ ?9 L6 O# L# s①在市政废水领域,MBR可应用于现有污水处理厂的更新升级,特别是出水质难以达标排放或处理流量剧增而占地面积无法扩大的情况。
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受膜材料价格的影响,现阶段应用MBR技术的新建市政污水处理厂只限于较小规模。9 R$ D; L( P  f7 Y: H; h% E' `2tech.cn
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②应用于高浓度、有毒、难降解的特种废水处理。活性污泥法虽然对一些高浓度工业废水有一定的处理效果,但出水水质不稳定难以满足排放的要求。
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MBR可有效解决这一问题。MBR+纳滤(Nanofiltration,NF)/反渗透(Reverse Osmosis,RO)的全膜法(Integrated Membrane System,IMS)技术可使某些工业废水的零排放成为可能。处理成份复杂的垃圾渗滤液则是MBR处理特种废水的另一个重要领域。
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③作为分散式污水处理与再利用(Decentralization and Reuse,DESAR)概念的重要实日本已开发出的膜生物净化槽(Membrane gappei-shori johkasous)系统,具有集成化和模块化的特点,可应用在小居民点、度假区,风景区以及公路服务区等。
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同时MBR还可用于对污水有回用要求的地区或场所,如宾馆、洗车业、流动公厕等,可充分发挥膜生物反应器占地面积小、设备紧凑、自动控制、灵活方便等特点。* O8 Q' b7 g! ^, M5 e  ~2tech.cn

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精彩评论1

 楼主| 学社我家 发表于 2019-9-10 08:00 | 显示全部楼层
膜生物反应器的未来研究方向
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MBR在未来的研究主要围绕膜污染的机理和防治、工艺流程的优化、运行经济性以及工程实用化研究四个方面展开,见下表。
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' R9 p/ o. s1 E8 |. ~MBR工艺在国内的研究现状' Y5 F$ X0 [) K2tech.cn
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在我国,MBR工艺起步比较晚,到目前为止研究仅10余年,但发展十分迅速。1991年10月,岑运华介绍了MBR在日本的研究状况。1993年前后,许多高校与研究机构加入了MBR的开发研究工作。8 u9 \8 |# I+ I: `1 x4 y' x; l2tech.cn
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国内早期的MBR研究主要集中于对污染物去除效果上的研究,一般仅是单一的MBR工艺,对于膜污染的控制、复合式的MBR和MBR与其它工艺联用的研究较少,许多研究也仅局限于实验室规模,很少应用于实际工程。: H" s1 e- t, @5 k2 M( Y3 Z0 i* I2tech.cn
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由于开始的研究遇到了不少问题,如膜污染、出水效果不稳定等,20世纪90年代后期,MBR研究开始着眼于膜污染的控制、参数的优化、工艺的改进以及与其它工艺的联合使用,而且很多研究不仅仅局限于实验室,开始进行中试或者实际应用。进入21世纪以后,有关MBR方面的论文数量突飞猛进,研究范围、内容和深度都有了很大的提高。- ^5 ^' F5 ?4 [$ A% B: U2tech.cn

" n/ j; Z# w4 E国内对MBR的研究大致可分为以下几个方面:& Y. h# G% P. g! w2tech.cn
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①探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式,生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺等;
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②影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究,探求合适的操作条件与工艺参数,尽可能减轻膜污染,提高膜组件的处理能力和运行稳定性;( I3 f" A" ?! a$ @8 s0 M2tech.cn

5 Y& Y* o* d, w2 s; d4 i) ]. |③扩大MBR的应用范围,MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水(食品废水、啤酒废水)与难降解工业废水(石化废水、印染废水等),但以生活污水的处理为主。, h& {; A* K2 f! E5 \* d  [% t2tech.cn
! u  f' N4 O- Q$ v: \, G2tech.cn
虽然膜污染问题、参数优化等问题已经得到了一定的解决,但是由于污水水质的多样性,膜制造工艺的不断改变,仍有许多问题有待进一步的研究。: ~3 V2 o2 W6 X2tech.cn

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