-
MBR
专用膜材料
一、市场
：
经过近三十年的发展，膜生物反应器
(Membrane
bioreactor,
MBR)
已成为城市污水和工业废水
的处理和回用方面一种很有吸引力
和竞
争力的选择，并
被视为
“最佳实
用技术（
Best
Available
Technology
）
”。
目前，
全世
界投入运行或在建的
MBR
系统已超过
2500
套。
1998
年，
欧洲第一个大型
MBR
城市污水处理厂——英国
Porlock
污
< br>水处理厂投入运行。截止到
2006
年，欧洲已有
100
多座服务人口大于
500
人的
MBR
城市污水处理厂投入运行。
在北美地区，
20
世纪
90
年代中
期之前，由于能耗较高，
MBR
仅限于小型城市污水厂的应用。随着浸
没式
MBR
的出现，
MBR
在城市污水
处理中的应用得以迅速发展。
截止到
2005
< br>年，
北美地区已有
219
个
MBR
城市污水处理工程，
其中
17
个的处理
规模超过
1
0,0003/d
。
MBR
在东亚地区
工业废水的处理中增长非常迅
速。
自
2
0
世纪
70
年代以来，
日本已建成了
150
余座
MB
R
工业废水处理项
目。在中国和韩国，
MBR
也开始得到广泛应用。
中国
的
MBR
技术市场是世界增长最快的领域和地区之一。
2004
年，
我国
MB
R
技术项目的市场份额约为
4000
万
元；
2005
年
MBR
技术项目的市
场份额约为
2.7
亿元；
2006
年
MBR
技术项目的市场份额约为
4.5
亿元；
2007
年约为
9
亿元。
MBR
在中国已经成功应用于食品、石化、印染、啤
酒、烟草等工业废水的处理，建设了数个万吨级的
MBR
< br>工业废水处理
工程。当前，我国已经成为世界
MBR
工程应用增长最快的国家，特别
是自
200
5
年以来，新建大中型
MBR
的处理量
年增长率均大于
100%
。据
估计，<
/p>
我国今后
5
年内膜生物反应器技术产业将
以
50-100%
的年增长率
高速发展
，大大高于国际平均增长率。
二、定义
：
MBR
工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技
术，
也称膜分离活性污泥法。
它利用膜分离设备将生化反应池中
的活
性污泥和大分子有机物截留住，
水力停留时间和污泥停留时
间可以分
别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。
一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性
污泥浓度
大大增加，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底；另一方面，
由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明从而省掉二沉池。因此，
MBR
工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。
与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负
荷冲击能
力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等
优点，是目前最有前途的废水处理新技术之一。
MBR
工艺的组成：
膜
-
生物反应器主要由膜分离组件
及生物反应器两部分组成。
通常提到的膜
-
生物反应器实际上是三类反应器的总称：
① 曝气
膜
-
生物反应器
(Aeration
Membrane
Bioreactor,
AMBR)
；
② 萃
取膜
-
生物反应器（
Extractive Membrane
Bioreactor, EMBR
）
；
③ <
/p>
固
液
分
离
型
膜
-
生
物
反
应
器
（
Solid/Liquid
Separation
Membrane Bioreactor, SLSMBR,
简称
MBR
）固液分离型膜
-
生物
反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜
-
生物反应
器，
是一种用膜分离过程取代传统活性污泥
法中二次沉淀池的水处理
技术。
膜组件：
膜面积愈大，
单位时间透过量愈多，
因此，
当膜分离技术实际应<
/p>
用时，
要求开发在单位体积内具有最大膜面积的组件。
目前主要有以
下几种形式：
板框式（
Plate and Frame Module
）
、螺旋卷式
(Spiral
Wound
Module)
、圆管式
(TubularModule)
、中空纤维式
(Hollow Fiber
Module)
和毛细管式
(Capillary Module)
前两种使用平板膜，后三
者使用管式膜。
圆管式膜直径
>10mm;
毛细管式－
0.5~10.0mm
；
中
空纤维式
<0.5mm>
。
表：各种膜组件特性
名称
/
项目
中空纤
毛细管式
螺旋卷式
平板式
维式
250~800
中
中
中
可
无
高
难
高
有
中
易
中
否
有
低
易
中
较难
无
圆管式
价格
（元
/m
3
）
4
0~150
150~800
冲填密度
清洗
压力降
膜形式限制
800~2500
400~1500
低
易
低
较难
无
可否高压操作
可
三、材质
：
1
、高分子有机膜材料：
聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、
芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。
有机膜成本相对较低，
造价便宜，
膜的制造工艺较为成熟，
膜孔
径和形式
也较为多样，应用广泛，但运行过程易污染、强度低、使用
寿命短。
2
、无机膜
：是固态膜的一种，是由无机材料，如金属、金属氧化
物、陶瓷、
多孔玻璃
、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。
目前在
MBR
中使用的无机膜多为陶瓷膜，
优点是：
它可以在
pH
＝
0~14
、
压力
P<10MPa
、
温度
<350
< br>℃的环境中使用，
其通量高、
能耗相对较低，在高浓度<
/p>
工业废水处理
中具有很大竞争力；缺点是：造
价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。
四、
MBR
原理
：
其主要原理是利用微滤膜代替二沉池，
< br>提高泥水分离效率；
通过
膜的高效截留作用
,
将悬浮物完全截留在生物反应器中
,
提高膜生物
反应器
（
MBR
）
内活性污泥的浓度
,
延长污泥停留时间
,
极大的提高生
< br>化处理效率
;
同时降低
F/M<
/p>
比值
.
有助于减少剩余污泥产量
(
甚至达到
污泥零排放
),
减少污泥处理费用。
五、用途
：
城市污水与生活污水的处理与回用
高浓度有机废水的处理
含难降解有机物废水的处理
受污染水源水净化
土地填埋场
/
堆肥渗滤液处理
六、
MBR
工艺与传统工艺对比：
七、
MB
R
工艺特点：
与许多传统的生物水处理工艺相比，
MBR
具有以下主要特点：
1
、出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，
分离效果远好于传统沉淀池，
处理出水
极其清澈
，
悬浮物和浊度接近于零，
细菌和病
毒被大幅去除
，
出水
水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准
（
CJ25.1-89
）
，
可以直
接作为非饮用市政杂用水进行回用。
同时，
膜分离也使
微生物被完全被截流在生物反应器内，
使得
系统内能够维持较高的微生物浓度，
不但提高了反应装置
对污染物的
整体去除效率，
保证了良好的出水水质，
同时反应器对进水负荷
（水
质及水量）
的各种变化具有很好的适应性，
耐冲击负荷，
能够
稳定获
得优质的出水水质。
2
、剩余污泥产量少
该工艺可以在高容积负荷、
低污泥负荷下运行，
剩余污泥产量低
（理论上
可以实现零污泥排放）
，降低了污泥处理费用。
3
、占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生
物量，处理装置容积负荷高，
占地面积大大节省；
该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不
受设置场所限制，
适合于任何场合，
可做成地面式、
半地下式和地下
式。
4
、可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应
器内，
从而有利于增殖缓慢的
微生物如硝化细菌的截留生长，<
/p>
系统硝化效率得以提高。
同时，
可增
长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，
有利于难降解有机
物降解效率的提高。
5
、操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间（
HRT
）与污泥停留时间（
SRT
）
的完全分离，
运行控制更加灵活稳定，
是污
水处理中容易实现装备化
的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。<
/p>
6
、易于从传统工艺进行改造
但，
膜
-
生物反应器也存在一些不足。
主要表现在以下几个方面：
（
1
）
膜
造价高，使膜
-
生物反应器的基建投资高于传统污水处理
工艺；
<
/p>
（
2
）膜污染容易出现，给操作管理带来
不便；
（
3
）能耗高：首先
MBR
泥水分离过程必须保持一定的膜驱
动压力，
其次是
MBR
池中
MLSS
浓度非常高，要保持
足够的传氧速率，
必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须
增大流速，
冲刷膜表面，
造成
< br> MBR
的能耗要比传统的生物处理
工艺高。
八、
MBR
膜材料的制备方法
在膜材料的制备方面，主要有
湿法纺丝和热致相两种模式
的制备方法，
湿法纺丝技术比较成熟
，
约占
MBR
市场容量的
60%
以上。
1
、
1
湿法纺丝原理
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