平闆膜在膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)（MBR）中的優勢

  膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)(Membrance Bioreacter,MBR)是将膜分離技(jì)術(shù)和生(shēng)物(wù)反應器(qì)的生(shēng)物(wù)降解作用集于一(yī)體的生(shēng)物(wù)化學反應系統。膜分離技(jì)術(shù)是污水(shuǐ)處理領域中常用的物(wù)理處理技(jì)術(shù)，其機(jī)理主要是篩分效應，根據不同的膜表面孔徑大小(xiǎo)，可以分為(wèi)過濾、微濾(MF)、超濾(UF)及納濾(NF)等。膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)中通(tōng)常采用的是微濾和超濾膜，其分離機(jī)理主要是篩分效應，因膜結構的不同，截留作用大體可以分為(wèi)機(jī)械截留、吸附截留及架橋作用等。傳統的活性污泥法處理流程包括格栅、沉砂池、初沉池、生(shēng)物(wù)反應池、二沉池及消毒池。其中格栅、沉砂及初沉都是為(wèi)了去除進水(shuǐ)中的雜(zá)質及較大的顆粒，為(wèi)之後的生(shēng)物(wù)反應做好鋪墊。而污水(shuǐ)中絕大部分的有機(jī)污染物(wù)，包括COD、BOD，及氮磷等物(wù)質都将通(tōng)過池内微生(shēng)物(wù)自(zì)身的新陳代謝過程中得到(dào)消耗和降解，而為(wèi)保證生(shēng)物(wù)反應池的處理效率，對于活性污泥的濃度和狀态都有一(yī)定的要求。生(shēng)物(wù)反應池出水(shuǐ)中還(hái)含有大量的微生(shēng)物(wù)，因此需要流入二沉池進行泥水(shuǐ)分離，使出水(shuǐ)澄清，并将沉澱下(xià)來的污泥回流或處置，二沉池出水(shuǐ)經消毒後達标排放(fàng)。而膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的介入點便是用超濾或微濾膜組件(jiàn)替代傳統活性污泥法中的二沉池實現泥水(shuǐ)分離。該工(gōng)藝具有處理能(néng)力強、固液分離效率高(gāo)、出水(shuǐ)水(shuǐ)質好、占地空間小(xiǎo)、運行管理簡單等特點。目前，MBR工(gōng)藝技(jì)術(shù)處理生(shēng)活污水(shuǐ)和工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)已突顯成效。膜組件(jiàn)是MBR的核心部分，目前工(gōng)程化應用中主要采用中空纖維膜組件(jiàn)和平闆膜組件(jiàn)。平闆膜與中空纖維膜具有不同的特點，适用範圍也有區别，平闆膜具有水(shuǐ)力學條件(jiàn)易于控制、通(tōng)量高(gāo)、抗污染能(néng)力強和清洗更換方便等特點，能(néng)夠在更高(gāo)污泥濃度條件(jiàn)下(xià)保持高(gāo)通(tōng)量穩定運行;中空纖維具有裝填密度大、價格便宜等優點。截止2006年(nián)，據不完全統計在世界範圍内運行的MBR達2259套，其中平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的比例占到(dào)了68%。然而，在中國(guó)平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的工(gōng)程化應用程度還(hái)很低(dī)，明顯滞後于中空纖維膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)。

  1、MBR與傳統活性污泥法工(gōng)藝(CAS)相(xiàng)比有以下(xià)明顯優勢：

  (1)污染物(wù)去除率高(gāo)，出水(shuǐ)水(shuǐ)質好

  MBR既可以用于高(gāo)濃度、難降解有機(jī)工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)處理，又(yòu)可以用于生(shēng)活污水(shuǐ)和一(yī)般工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)的淨化。在MBR中，由于膜組件(jiàn)對于反應池中的微生(shēng)物(wù)，尤其是對于世代周期較長(cháng)的硝化反硝化菌種，及存在于小(xiǎo)污泥顆粒中的微生(shēng)物(wù)具有相(xiàng)當好的截留作用;同樣由于膜的存在，MBR體系中活性污泥可以高(gāo)達(MLSS)8000-15000mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于傳統活性污泥法(約3000-4000mg/L)，對污染物(wù)去除效率高(gāo)，處理出水(shuǐ)水(shuǐ)質好，不僅對懸浮物(wù)(SS)、有機(jī)物(wù)去除效率高(gāo)，出水(shuǐ)的懸浮物(wù)(SS)和濁度可以接近零，而且可以去除細菌、病毒等可以作為(wèi)污水(shuǐ)深度處理及資源化技(jì)術(shù)。基于其高(gāo)效的生(shēng)物(wù)反應，及膜本身良好的分離截留作用，通(tōng)常膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的COD、BOD、和SS的去除率分别可達到(dào)95%、98%、99%，膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的出水(shuǐ)可以作為(wèi)中水(shuǐ)直接回用。

  (2)負荷變化适應強，耐沖擊負荷

  膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)由于膜的高(gāo)效截留作用，可以完全截留活性污泥，使得反應器(qì)内污泥濃度很高(gāo)，實現了反應器(qì)内水(shuǐ)力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)的完全分離，即使進水(shuǐ)量突然增大，整個(gè)反應器(qì)内部的生(shēng)物(wù)性狀也能(néng)保持在一(yī)個(gè)比較穩定的狀态;同時，由于污泥濃度的提高(gāo)，強化了活性污泥的吸附作用;而且，在膜的截留作用下(xià)，來不及被生(shēng)物(wù)降解的污染物(wù)也不會(huì)随著(zhe)出水(shuǐ)排除。基于以上(shàng)幾點，整個(gè)反應器(qì)運行控制将會(huì)更加靈活穩定。因此，膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)系統克服了當系統水(shuǐ)力負荷和有機(jī)負荷發生(shēng)變化時傳統水(shuǐ)處理工(gōng)藝出現污泥膨脹等問題。

  (3)污泥排放(fàng)量小(xiǎo)

  膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)水(shuǐ)處理技(jì)術(shù)除了作為(wèi)污水(shuǐ)深度處理及資源化技(jì)術(shù)之外，還(hái)可以作為(wèi)一(yī)種污泥減量的重要技(jì)術(shù)和避免常規污水(shuǐ)廠大量剩餘污泥處置難題的一(yī)種有效手段。膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的污泥排放(fàng)量很小(xiǎo)，甚至可以做到(dào)不産泥。污泥自(zì)降解和污泥水(shuǐ)解可降低(dī)傳統水(shuǐ)處理系統的效率，但對膜生(shēng)物(wù)反應系統卻非常有益。傳統的活性污泥法通(tōng)常采用的是穩定期末尾至衰亡期初始時的活性污泥，而由于膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)中的高(gāo)污泥濃度，有機(jī)物(wù)被大量消耗，同時會(huì)有相(xiàng)當一(yī)部分處于衰亡期的微生(shēng)物(wù)依靠自(zì)身的内源呼吸進行代謝分解，在保持出水(shuǐ)污染物(wù)低(dī)濃度的同時，消耗了污泥生(shēng)長(cháng)過程中的剩餘量。膜分離使得污水(shuǐ)中的大分子難降解物(wù)質，在體積有限的膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)内有足夠的停留時間，大大提高(gāo)了難降解物(wù)質的降解效率。反應器(qì)在高(gāo)容積負荷、低(dī)污泥負荷、長(cháng)泥齡的情況下(xià)運行，完全可以實現較長(cháng)周期内(如6月(yuè)或者更長(cháng)時間)不排泥或者排泥量很小(xiǎo)，剩餘污泥排放(fàng)量很小(xiǎo)，甚至不産泥。

  (4)工(gōng)藝流程短，系統設備簡單緊湊，占地省

  由于膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)無需在好氧污泥系統産生(shēng)絮體以便之後二沉池的泥水(shuǐ)分離，因此生(shēng)物(wù)反應器(qì)内污泥濃度可以比傳統工(gōng)藝高(gāo)許多(duō)，而生(shēng)化反應速率又(yòu)與反應物(wù)濃度有關。反應物(wù)濃度越高(gāo)，反應速率越大，因此膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的容積負荷可高(gāo)達5kgCOD/(m3d)，而傳統工(gōng)藝通(tōng)常隻有0.4～0.9kgBOD/(m3d)，處理生(shēng)活污水(shuǐ)時水(shuǐ)力停留時間(HRT)可減至2h，生(shēng)物(wù)反應池的容積可以大大減小(xiǎo)，根據國(guó)外研究資料顯示，相(xiàng)同規模的污水(shuǐ)量，膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)好氧池體積為(wèi)傳統處理工(gōng)藝好氧池體積的三分之一(yī)。同時膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)省去了二沉池、濾池及污泥回流系統等輔助設備，甚至污泥處理設備及費(fèi)用。幾乎所有的MBR工(gōng)藝都對病菌有較好的去除作用，出水(shuǐ)中腸道病毒、總大腸杆菌、糞鏈球菌、糞大腸杆菌等都低(dī)于檢測限，這表明如果MBR出水(shuǐ)直接排放(fàng)或無餘氯要求回用的話甚至可以省去消毒設施，因此膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)結構簡單緊湊。

  (5)易實現自(zì)動化控制，維護簡單，節省人力

  在傳統活性污泥法中，由于運行中經常出現波動和不穩定，為(wèi)了确保良好的出水(shuǐ)水(shuǐ)質，必須對運行管理投入大量的人力、财力和物(wù)力。而膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)采用膜分離技(jì)術(shù)，做到(dào)了穩定的出水(shuǐ)水(shuǐ)質，同時省去了泥水(shuǐ)分離設施，因此用微機(jī)可以很容易的實現膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)系統從(cóng)進水(shuǐ)到(dào)出水(shuǐ)的全程自(zì)動化控制。

  (6)系統啓動速度快，水(shuǐ)質可以很快達到(dào)處理要求

  由于可以很好的保持水(shuǐ)中的污泥濃度，在反應池啓動期，不同于傳統曝氣池需要通(tōng)過沉澱排除上(shàng)清液來提高(gāo)污泥濃度。由于膜分離作用對污泥顆粒的完全截留，能(néng)夠在曝氣及營養物(wù)質的共同作用下(xià)迅速的提高(gāo)系統内的污泥濃度，使整個(gè)膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)系統快速啓動，水(shuǐ)質可以很快達到(dào)處理要求。

  2、平闆MBR與中空纖維MBR相(xiàng)比又(yòu)具有以下(xià)明顯優勢：

  (1)更好的抗污染性能(néng)

  相(xiàng)比中空纖維膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)，平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)可以在更高(gāo)的活性污泥濃度下(xià)保持高(gāo)通(tōng)量的穩定運行。在實際使用的過程中，盡管預處理設施中會(huì)有格栅，除毛機(jī)等設備，但好氧池中還(hái)難免進入一(yī)些諸如毛發之類的物(wù)體，這些絲狀物(wù)纏繞在膜絲上(shàng)，當污泥濃度達到(dào)一(yī)定程度，就(jiù)會(huì)出現泥坨，使越來越多(duō)的膜絲纏繞在一(yī)起，大大減少了中空纖維絲的有效膜面積，引起膜通(tōng)量的急劇下(xià)降，而且此類問題也很難修複，通(tōng)常隻能(néng)更換。平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的适用活性污泥濃度(MLSS)範圍在10000-15000mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于中空纖維膜生(shēng)反應器(qì)(約6000mg/L左右)，平闆膜的特殊結構，可以實現膜片之間間隙可控，便于氣液混流對膜面進行在線清洗，抗污染性能(néng)優越。此外，平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)可以通(tōng)過調節組件(jiàn)底部的曝氣強度，通(tōng)過氣水(shuǐ)混合物(wù)在膜片表面的沖刷作用，很好的清除膜表面的附著(zhe)物(wù)，即便是由于某種不可知因素在膜表面産生(shēng)了淤積的情況，也可以将膜片取出，通(tōng)過低(dī)壓水(shuǐ)槍沖洗的方法去除，使得膜能(néng)長(cháng)期有效的運行，而中空纖維則不可能(néng)通(tōng)過這種方法清洗。

  (2)良好的機(jī)械穩定性、無斷絲現象

  在實際使用過程中，中空纖維膜組件(jiàn)不可避免的會(huì)發生(shēng)斷絲現象，其中包括兩種原因，一(yī)是由于紡絲過程中的缺陷導緻的壁厚不均勻，當然這種情況比較少發生(shēng)，且可以通(tōng)過購買優質産品等手段進一(yī)步避免;二是紡絲材料疲勞引起的根部斷裂，我們知道由于曝氣的原因，中空纖維在工(gōng)作狀态下(xià)始終會(huì)處于幅度較大的振動現象，長(cháng)此以往會(huì)在其根部引起材料的疲勞，而由于這種材料疲勞所導緻的斷絲一(yī)旦發生(shēng)，往往是規模性的，而這對于膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)來說，傷害是緻命的，使得出水(shuǐ)水(shuǐ)質變差。而平闆膜的材料強度比中空纖維高(gāo)出許多(duō)，根本不會(huì)出現類似的現象，能(néng)完全保證優質的出水(shuǐ)水(shuǐ)質。

  (3)清洗方法更加便捷，清洗周期更長(cháng)。

  平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)可通(tōng)過控制組件(jiàn)底部的曝氣系統的曝氣量，對膜片進行有效的水(shuǐ)力沖刷，在運行過程中就(jiù)對膜表面的污染起到(dào)控制作用，而平闆膜組件(jiàn)的化學清洗(在線清洗)也更加簡單，隻需要把調配好的藥劑從(cóng)抽吸口回灌入膜片中，浸泡一(yī)段時間即可，不像中空纖維膜組件(jiàn)，需頻繁地将膜組件(jiàn)取出進行反沖洗。同時，相(xiàng)對于中空纖維-膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)，平闆膜生(shēng)物(wù)反應器(qì)的清洗周期更長(cháng)，清洗周期可達3個(gè)月(yuè)以上(shàng)，且如果工(gōng)作壓力始終處于比較低(dī)的狀态，甚至可以不清洗。平闆膜組件(jiàn)還(hái)可以通(tōng)過物(wù)理清洗的方法使膜通(tōng)量得到(dào)恢複，而這對于中空纖維膜幾乎是不可能(néng)的。

  (4)壽命長(cháng)，運行費(fèi)用低(dī)

  據不完全統計，現在市(shì)場上(shàng)的中空纖維膜平均壽命為(wèi)2年(nián)左右，意味著(zhe)2年(nián)就(jiù)會(huì)有很大的膜更換率。而市(shì)場上(shàng)平闆膜的平均壽命都在5-7年(nián)，不需頻繁的更換膜片，相(xiàng)對來說運行費(fèi)用大大降低(dī)，且保證了良好的運行狀況。平闆膜具有高(gāo)強度的支撐體，膜損傷程度低(dī)，更換率低(dī);同時平闆膜可以實現單張更換，更換成本也相(xiàng)對降低(dī)。

  (5)膜片更換過程簡單

  由于平闆膜組件(jiàn)獨特的設計，使得在膜片損壞更換過程中，膜片可單張更換，無需更換支架。而中間纖維膜絲斷絲達到(dào)一(yī)定數量，整個(gè)組件(jiàn)就(jiù)報(bào)廢，需更換整個(gè)膜組件(jiàn)，費(fèi)用就(jiù)将大大增加。

  3、馬廷（上(shàng)海）膜科技(jì)有限公司(SINAP)簡介

    馬廷（上(shàng)海）膜科技(jì)有限公司（ 簡稱SINAP ）是上(shàng)海市(shì)高(gāo)新技(jì)術(shù)企業(yè)，中國(guó)膜工(gōng)業(yè)協會(huì)常務理事(shì)單位，平闆膜專業(yè)制造商。斯納普平闆膜在市(shì)政污水(shuǐ)、印染皮革廢水(shuǐ)、食品廢水(shuǐ)、鋼廠乳化液、煤化工(gōng)廢水(shuǐ)、造紙(zhǐ)廢水(shuǐ)處理等方面得到(dào)應用，部分替代了進口。