Обзор процесса MBR
Обычный активный ил (АИ) широко используется для очистки различных сточных вод. Поскольку в качестве средства разделения твердой и жидкой фаз используется гравитационное отстаивание, оно порождает множество проблем, таких как низкая эффективность разделения твердой и жидкой фаз, низкая объемная загрузка очистного оборудования, большая площадь, нестабильное качество стоков, низкая эффективность переноса кислорода, высокое энергопотребление и большой выход остаточного ила.
MBR - это новое устройство для очистки сточных вод, которое сочетает в себе технологии ультрафильтрации и микрофильтрации мембранного разделения с биореакторами для очистки сточных вод. Этот реактор сочетает в себе преимущества мембранной технологии очистки и технологии биологической очистки. Ультрафильтрационные и микрофильтрационные мембранные компоненты могут полностью заменить вторичные отстойники в качестве установок для разделения грязи и воды. Ультрафильтрационные и микрофильтрационные мембраны перехватывают микробные флокулы и более крупные молекулярные органические вещества в смешанном растворе активного ила, позволяя им оставаться в реакторе, благодаря чему реактор может получить высокую биологическую концентрацию, а также продлить время удержания органических твердых веществ, значительно улучшая скорость окисления органических веществ микроорганизмами. В то же время после обработки ультрафильтрационными и микрофильтрационными мембранами качество стоков остается высоким и может быть использовано непосредственно для повторного использования непитьевой воды. Система практически не выбрасывает остаточный осадок и обладает высокой ударопрочностью. В частности, в 1989 году Ямамото применил мембраны из полых волокон для обработки активного ила, что значительно снизило стоимость процесса и имело широкие перспективы для практического применения.
Типы MBR
С точки зрения общей структуры, MBR состоит из двух частей: мембранных компонентов и биореакторов. В зависимости от сочетания этих двух рабочих узлов, мембранные биореакторы можно разделить на два типа: раздельные и интегрированные (погружные). Раздельный тип MBR означает, что мембранные компоненты и биореакторы установлены отдельно, а погружной тип MBR означает, что мембранные компоненты помещены внутрь биореактора.
Основные особенности процесса MBR заключаются в следующем:
1. Хорошее качество воды
Благодаря использованию мембранной технологии разделения, нет необходимости устанавливать другое оборудование для разделения твердой и жидкой фаз, например, фильтрацию. Эффективное твердо-жидкостное разделение отделяет взвешенные вещества, коллоидные вещества и микробную флору, потерянную в биологическом блоке, от очищенной воды, которая может быть непосредственно использована повторно без третичной обработки и имеет более высокую безопасность качества воды.
- Небольшая площадь
Микроорганизмы в блоке биологической очистки мембранного биореактора поддерживаются в высокой концентрации, что значительно увеличивает объемную нагрузку. Высокая эффективность мембранного разделения значительно сокращает время гидравлического удержания блока очистки и уменьшает занимаемую площадь. В то же время, поскольку в мембранном биореакторе используются мембранные компоненты, ему не требуется отстойник и специальный цех фильтрации, а система занимает всего 60% от традиционного метода.
3. Экономить энергию
Благодаря высокой эффективности использования кислорода в MBR и уникальному прерывистому режиму работы, время работы и энергопотребление аэрационного оборудования значительно сокращаются, что позволяет экономить электроэнергию.
Основные недостатки процесса MBR заключаются в следующем:
1. Скорость удаления NH3-N не является идеальной
Поскольку суть процесса MBR по-прежнему заключается в процессе AO, его производительность биологической очистки также близка к производительности процесса AO. Судя по текущему качеству поступающей воды, C/N в данном проекте относительно низкий, поэтому процесс AO не может удалить NH3-N до целевого качества воды. Последующая нанофильтрация обладает лучшим эффектом перехвата БПК, СС и ТП, но скорость удаления NH3-N не является идеальной.
2. Низкий поток воды
Из-за сильной перехватывающей способности мембраны поток воды на единицу площади мембраны невелик. Поэтому процесс MBR в основном используется в проектах с небольшими объемами воды. Для крупных канализационных проектов мембранные группы оснащаются большим количеством блоков, поэтому инвестиции в них выше.
3. Высокие эксплуатационные расходы
Поскольку мембрана является расходным материалом, срок службы одного комплекта мембран составляет около 2-3 лет, а стоимость замены комплекта относительно высока, что приводит к более высоким эксплуатационным расходам для MBR по сравнению с другими процессами. Кроме того, поскольку отечественные сточные воды содержат больше примесей, мембрана легко царапается различными острыми веществами (например, песком, кусочками бамбука и т.д.), и частота замены мембраны выше, чем в зарубежных странах, что приводит к дальнейшему увеличению эксплуатационных расходов.
