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MBR膜一体化污水处理设备

MBR膜一体化污水处理设备 生物膜法处理污水的基本流程 下图为生物膜法处理污水系统的基本流程:废水经初次沉淀池后 进入生物膜反应器,废水在生物膜反应器中经需氧生物氧化去除...

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MBR膜一体化污水处理设备
生物膜法处理污水的基本流程 
       下图为生物膜法处理污水系统的基本流程:废水经初次沉淀池后
       进入生物膜反应器,废水在生物膜反应器中经需氧生物氧化去除有机物后,再通过二次沉淀池出水。
生物膜法处理污水机理
(1)、 生物膜的构造特征
生物膜(好氧层+兼氧层+厌氧层)+附着水层(高亲水性)。
(2)、 降解有机物的机理
①微生物:沿水流方向为细菌——原生动物――后生动物的食物链或生态系统。具体生物以菌胶团为主、辅以球衣菌、藻类等,含有大量固着型纤毛虫(钟虫、等枝虫、独缩虫等)和游泳型纤毛虫(楯纤虫、豆形虫、斜管虫等),它们起到了污染物净化和清除池内生物(防堵塞)作用。
②污染物:重→轻(相当多污带→α中污带→β中污带→寡污带)。
③供氧:借助流动水层厚薄变化以及气水逆向流动,向生物膜表面供氧。
④传质与降解:有机物降解主要是在好氧层进行,部分难降解有机物经兼氧层和厌氧层分解,分解后产生的H2S,NH3等以及代谢产物由内向外传递而进入空气中,好氧层形成的NO3--N、NO2--N等经厌氧层发生反硝化,产生的N2也向外而散入大气中。
⑤生物膜更新:经水力冲刷,使膜表面不断更新(DO及污染物),维持生物活性(老化膜固着不紧)。
多介质过滤器的滤层设计,主要考虑的因素为:
       1、不同滤料具有较大的密度差,保证反洗扰动后不会发生混层现象。
       2、根据产水用途选择滤料。
       3、粒径要求下层滤料粒径小于上层滤料粒径,以保证下层滤料的有效性和充分利用。
       事实上,以三层滤床为例,上层滤料粒径大,有密度小的轻质滤料组成,如无烟煤、活性炭;中层滤料粒径居中,密度居中,一般为石英砂组成;下层滤料由粒径小,密度大的重质滤料组成,如磁铁矿。由于密度差的限制,三层介质过滤器的滤料选择基本上是固定的。上层滤料起粗滤作用,下层滤料起精滤作用,这样就充分发挥了多介质滤床的作用,出水水质明显好于单层滤料的滤床。 而对于饮用水,一般禁止使用无烟煤,树脂等滤料。
生物膜法净化污水机理是:
       (1)依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物,由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖,由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构,因此生物膜通常具有孔状结构,并具有很强的吸附性能。
       (2)生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质,在污水不断流动的条件下,其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质,在膜的表面上和一侧深度的内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物,形成由有机污染物→细菌→原生动物(后生动物)组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。其中细菌一般有:假单苞菌属、芽苞菌属、产碱杆菌属和动胶菌属以及球衣菌属,原生动物多为钟虫、独缩虫、等枝虫、盖纤虫等。后生动物只有在溶解氧非常充足的条件下才出现,且主要为线虫。污水在流过载体表面时,污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附,并通过氧向生物膜内部扩散,在膜中发生生物氧化等作用,从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧微生物,而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态,当生物膜逐渐增厚,厌氧层的厚度超过好氧层时,会导致生物膜的脱落,而新的生物膜又会在载体表面重新生成,通过生物膜的周期更新,以维持生物膜反应器的正常运行。
   2、超滤(UF)
       过滤精度在0.001-0.1微米,属于二十一世纪高新技术之一。是一种利用压差的膜法分离技术,可滤除水中的铁锈、泥沙、悬浮物、胶体、细菌、大分子有机物等有害物质,并能保留对人体有益的一些矿物质元素。是矿泉水、山泉水生产工艺中的核心部件。超滤工艺中水的回收率高达95%以上,并且可方便的实现冲洗与反冲洗,不易堵塞,使用寿命相对较长。
       超滤不需要加电加压,仅依靠自来水压力就可进行过滤,流量大,使用成本低廉,较适合家庭饮用水的全面净化。因此未来生活饮用水的净化将以超滤技术为主,并结合其他的过滤材料,以达到较宽的处理范围,更全面地消除水中的污染物质。
       生物滤膜反应槽系结合滤膜过滤技术与生物反应槽来处理污染废水,一般滤膜在生物反应槽中主要用途可分为三种,常见系利用滤膜优良固液分离能力,将活性污泥与处理水分离,藉此取代传统终沉池效用;第二种形式则是利用滤膜来当作生物反应槽中的无泡式曝气系统,将氧气通入滤膜中,作为反应槽中氧气质量传输之用;第三种则是利用滤膜来萃取废水中无法被传统污泥程序所去除的有机污染物,而剩余污染物再由生物处理程序去除。
        MBR 名词早出现于1969年文献中,当时是利用微滤膜当作固液分离设备,以此取代并省下传统活性污泥法的终沉池所需面积。1970年代滤膜技术引进日本市场,日本学者Yamamoto首先将中空纤维滤膜结合于活性污泥系统,利用孔径为0.1mm 之中空纤维滤膜置入传统活性污泥好氧槽内,再经由泵浦直接将处理完成之放流水抽出,结果显示经处理后之放流水质极佳,其COD与TOC去除率分别可达到95%和97%,60%的氮亦藉由间歇曝气的脱硝作用去除,因而逐渐引起各界高度重视,纷纷开始着手进行相关研究。到今日,MBR系统已被广泛应用于家庭废水处理、城市废水处理、纺织厂废水处理、纸浆废水处理及面包食品工厂废水处理等。
1、薄膜的材质分类
        薄膜程序是利用不同种类的薄膜材料,通过筛滤、渗透或电泳等方式达到溶质分离的效果。一般常用于水及废水处理之薄膜,其孔径介于0.0001-2micron之间,分为MF、UF、NF、RO,孔径大为MF,小为RO。由于MF及UF孔径较大,能截留分子量较大之物质,故多使用于工业废水处理及二级处理水再利用。而RO由于孔径小、成本高,用于海水淡化及家庭用净水器较多。
       依薄膜的材质来分,常用的薄膜材质有聚酰胺膜醋酸纤膜等。若依处理对象的性质来分,薄膜可以分为亲水性与疏水性薄膜,由此可因水样性质不同而选择适合的薄膜。滤膜材质的选择极为重要,不同材质特性会造成不同的过滤效果,进而影响滤膜阻塞与否,对可以过滤的时效也会相对改变。以日本三菱公司所生产的中空纤维膜而言,采用的材质为聚乙烯,其表面经过“永久亲水性”的处理,因而具有不会吸附有机物的特性。由于这些有机物多半为菌类,大多由蛋白质构成,且蛋白质具有亲油性特质,因此可减缓滤膜孔径阻塞的现象。若聚乙烯本身为疏水性材质,则会吸附蛋白质、细菌等有机物,因此不经处理的PE膜在经过一段时间操作后,其过滤通量会因膜表面阻塞而造成明显快速的下降,清洗膜的频率也会相对提高。
钠滤(NF)
       过滤精度介于超滤和反渗透之间,脱盐率比反渗透低,也是一种需要加电、加压的膜法分离技术,水的回收率较低。也就是说用钠滤膜制水的过程中,一定会浪费将近30%的自来水。这是一般家庭不能接受的。一般用于工业纯水制造。
   反渗透(RO)
       过滤精度为0.0001微米左右,是美国60年代初研制的一种超高精度的利用压差的膜法分离技术。可滤除水中的几乎一切的杂质(包括有害的和有益的),只能允许水分子通过。也就是说用反渗膜制水的过程中,一定会浪费将近50%以上的自来水。这是一般家庭不能接受的。一般用于纯净水、工业超纯水、医药超纯水的制造。反渗透技术需要加压、加电,流量小,水的利用率低,不适合大量生活饮用水的净化。
多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质,在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒状材料,从而有效的除去悬浮杂质使水澄清的过程,常用的滤料有石英砂\无烟煤\锰砂等,主要用于水处理除浊,软化水,纯水的前级预处理等,出水浊度可达3度以下。
      (1)多介质过滤器工作原理:多介质过滤器(又称机械过滤器)是以成层状的无烟煤、砂、细碎的石榴石或其他材料为床层,一个典型的多介质过滤器,床的顶层由轻和粗品级的材料组成,而重和细品级的材料放在床的低部。其原理为按深度过滤--水中较大的颗粒在顶层被去除,较小的颗粒在过滤器介质的较深处被去除。从而使水质达到粗过滤后的标准。
      (2)性能特点:多介质过滤器可去除水中大颗粒悬浮物,从而降低水的SDI值,满足深层净化的水质要求。该设备具有造价低廉,运行费用低,操作简单;滤料经过反洗,可多次使用,滤料使用寿命长等特点。
      (3)过滤器应用范围:多介质过滤器广泛用于水处理工艺中,主要用于水处理除浊、软化水、电渗析、反渗透的前级预处理,也可用于地表水、地下水的除泥沙等。
   (4)产品简介:
       本产品生产的多介质过滤器按控制类型可分为手动型和全自动型。手动型主要是通过阀门的调节来控制过滤器的运行、正洗、反洗;而全自动型是通过FLECK控制器来进行对过滤器运行,正洗、反洗等状态的控制,按罐体材质可分为玻璃钢罐、碳钢罐、不锈钢罐,罐内壁可根据用户要求做内涂环氧涂层或衬胶防腐。
       在水处理上使用的多介质过滤器,常见的有:无烟煤-石英砂-磁铁矿过滤器,活性炭-石英砂-磁铁矿过滤器,活性炭-石英砂过滤器,石英砂-陶瓷过滤器等。
生物膜法是属于好养生物处理的方法,它是将废水通过好氧微生物和原生动物,后生动物等在载体填料上生长繁殖形成的生物膜,吸附和降解有机物,使废水得到净化的方法。根据装置的不同,生物膜法可分为生物滤池、生物转盘、接触氧化法和生物流化床等四类。在石油和化学工业的废水处理中,其中应用多的是接触氧化法。
一、生物膜法处理污水的机理
1、生物膜法处理污水的发展
       在20世纪50年代以前,生物膜法却一直未被人们重视,其原因主要是因为生产中早采用的生物膜法构筑物是以碎石为填料的滴滤池。碎石的比表面积小,能够为微生物附着生长的表面积小,因而滴滤池的负荷不可能很大,使其占地面积较大,卫生状况也不好。
50年代,由于塑料工业的发展以及塑料填料引入生物膜处理系统,使生物膜法出现了许多具有重要意义的发展。因此,出现了许多新型的生物膜法设备。
20世纪70年代末,为强化生物膜法反应器中的传质,流化床系统被引人生物膜处理中,称为生物流化床。生物流化床兼有活性污泥法和生物膜法的待点,又称为半生物膜和半悬浮生长系统。
微污染水的分段处理
      1.1.1 常规处理
       包括混凝、沉淀、过滤和消毒。这种方法可以较好地去除水中的浊度、色度、悬浮物、胶体及病原菌,比较适合处理有机物含量较少的原水,而对有机物含量较多的微污染水却显得力不从心。
      1.1.2 深度处理
        包括臭氧氧化和活性炭吸附等。我们应根据不同的水源水质和出水水质要求结合经济因素确定合适的处理工艺。在此,主要讨论微污染水深度处理技术中的一种:臭氧一生物活性炭技术。臭氧一生物活性炭技术因氧化性强、副产物少、吸附与降解效果显著等特点日益受到重视并迅速推广。目前这一技术已被越来越多国家实际应用于污染水源净化、城市污水再生回用作生活杂用水等方面。
      1.2 臭氧一生物活性炭技术工艺
       臭氧一生物活性炭工艺是活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒4种技术合为一体的工艺。
       该工艺一般设在砂滤之后。首先利用臭氧预氧化作用,初步氧化分解水中的有机物及其他还原性物质,降低生物活性炭滤池的有机负荷,同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链、开环,转化成简单的脂肪烃,改变其生化特性。
 
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