厌氧膜生物反应器的发展综述
厌氧生物反应器分类与发展历程

➢ 其膨胀率一般为5~20%。 ➢ AAFEB对有机污水的处理过程,实质上是其中
三相分离器
颗粒污泥
配水系统
上流式厌氧污泥床(UASB)
➢ 特点:
➢ 可形成沉淀性能非常好的颗粒污 泥,利用污泥颗粒化实现了HRT 与污泥停留时间的分离,从而延 长了污泥龄
➢ 具有有机负荷高,水力停留时间 短,且无填料、无污泥回流装置、 无搅拌装置,大大降低了运行成 本
➢ 允许较大的上流速度,而且处理 率高,运行稳定
➢ 特点:
➢ 上升流速大Vup (2.5~10m/h,UASB 0.5~1.5 m/h); ➢ CODcr有机负荷率高(5~35kg/m3.d); ➢ 高径比大,污泥床处于膨胀状态; ➢ 出水回流,适合处理低浓度废水; ➢ 颗粒污泥接种,活性高,沉降性能好,粒径大; ➢ Vup大,废水与污泥接触状态良好; ➢ 可应用于含悬浮固体和有毒物质的废水处理。
➢ 这些反应器可以称为第一代厌氧反应器。
2. 第一代反应器
➢ 第一代厌氧反应器的特点 • 通过厌氧产生沼气的作用能使待处理废水与厌氧污泥完 全混合; • 能有效降解废水中的有机污染物; • 反应器内污泥停留时间(sludge retention time, SRT)与 水力停留时间(hydraulic retention time, HRT) 无法分开; • 处理废水或有机废物需要较长的时间(长达几十天), 属低负荷系统。
AF反应器示意
厌氧滤池(AF)
厌氧生物处理反应器概述及展望

生物工程设备课程论文厌氧生物处理反应器概述及展望学生姓名:2017年11月厌氧生物处理反应器概述及展望摘要:概述了厌氧消化阶段理论与厌氧消化的主要影响因素;介绍了厌氧生物反应器的发展历史;并对几种典型的高效厌氧生物反应器(上流式厌氧污泥床,厌氧折板反应器,厌氧膨胀颗粒污泥床和内循环式反应器)的工作原理、构造、技术特点、运行机制及其应用情况等做了详尽的阐述;最后,对厌氧反应器今后的研究方向给予了展望。
关键词:厌氧消化;厌氧生物反应器;工作原理;研究方向随着我国工业化进程的不断加快,环境保护压力也越来越大,大量难降解工业废水的处理是摆在我们面前的一个重大难题。
在废水生物处理领域,常用的有好氧法和厌氧法两种,其中好氧生物处理技术的曝气需要大量的能耗,而厌氧生物处理技术相对而言能耗则低的多,并且能够产生沼气达到资源再利用,符合当今节能环保的主题。
因此研究和开发新型高效的厌氧生物处理反应器及其相关工艺具有长远的战略意义。
1 厌氧消化阶段理论厌氧消化,是指在严格厌氧条件下,通过多种微生物(厌氧或兼性菌)的共同作用,将各种复杂有机物进行降解,并产生大量的CH4和CO2等沼气能源的复杂过程[1]。
厌氧消化阶段理论先后经历了两阶段理论、三阶段理论到四菌群学说,其中三阶段理论和四菌群学说描述较为全面和准确,是目前在业内相对得到公认的主流理论,占主导地位。
1.1 三阶段理论M.P.Bryant根据对产甲烷菌和产氢产乙酸菌的研究结果,于 1979 年,在两阶段理论的基础上,提出了三阶段理论[2]。
该理论将厌氧发酵分成三个阶段,即水解和发酵阶段、产氢、产乙酸阶段及产甲烷阶段1.2 四菌群理论1979 年,J.G. Zeikus在第一届国际厌氧消化会议上提出了四菌群理论。
该理论认为参与厌氧消化菌,除了水解发酵菌、产氢产乙酸菌、产甲烷菌外,还有一个同型产乙酸菌种群[3]。
这类菌可将中间代谢物的H2和CO2转化成乙酸。
厌氧发酵过程分为四个阶段,各类群菌的有效代谢均相互密切连贯,处于平衡状态,不能单独分开,是相互制约和促进的过程。
污水处理三代厌氧生物反应器

污水处理三代厌氧生物反应器一、引言随着社会经济的发展和城市化进程的加快,污水处理成为环境保护和可持续发展的重要环节。
厌氧生物反应器作为污水处理的重要技术之一,经历了第一代、第二代和第三代的发展,其中第三代厌氧生物反应器在处理复杂有机废水方面表现出卓越的性能。
本文将详细介绍第三代厌氧生物反应器的技术原理、特点及实际应用案例,为相关领域的研究和应用提供参考。
二、三代厌氧生物反应器的技术发展第一代厌氧生物反应器第一代厌氧生物反应器主要采用传统升流式厌氧消化池,具有结构简单、易维护等优点。
但存在处理效率低、占地面积大等缺点,已逐渐被淘汰。
第二代厌氧生物反应器第二代厌氧生物反应器是在第一代基础上发展而来的高效厌氧反应器,通过改变反应器的结构或运行方式,提高反应器的容积负荷和产气率。
代表技术包括:升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)等。
第三代厌氧生物反应器第三代厌氧生物反应器是在第二代基础上进一步优化升级的新型反应器,具有更高的处理效率、更低的能耗和更好的抗负荷冲击能力。
代表技术包括:膜分离厌氧反应器(MABR)、升流式固体厌氧反应器(USR)和超级厌氧反应器(SUFR)等。
三、第三代厌氧生物反应器的技术特点1.高处理效率:第三代厌氧生物反应器采用新型的微生物种群结构和运行模式,具有更高的有机物去除率和产气率。
2.适应性强:第三代厌氧生物反应器能够适应不同种类和浓度的有机废水,具有较强的抗负荷冲击能力。
3.能耗低:第三代厌氧生物反应器采用新型的能量回收和利用技术,降低了能耗。
4.自动化程度高:第三代厌氧生物反应器采用先进的自动化控制技术,减少了人工操作和维护工作量。
5.占地面积小:第三代厌氧生物反应器采用紧凑型设计,占地面积小,适合城市污水处理等空间有限的场所。
四、第三代厌氧生物反应器的实际应用案例1.城市污水处理厂:某城市污水处理厂采用第三代厌氧生物反应器技术进行改造,实现了高效去除有机物、降低能耗和减少占地面积的目标。
厌氧生物反应器综述

六、UASB的启动 1、污泥的驯化
UASB设备启动的难点是获得 大量沉淀性能良好的厌氧污 泥颗粒。最好的办法加以驯 化,一般需要3-6个月,如果 靠设备自身积累,投产期最 长可达1-2年。实践表明,投 加少量的载体,有利于厌氧 菌的附着,促进初期颗粒污 泥的形成;比重大的絮体状 污泥比轻的易于颗粒化;比 甲烷活性高的厌氧污泥可缩 短启动周期。 UASB工艺系统组成
பைடு நூலகம்
7900 185 175 350 575 350 321 573 953
400 630 70 3550
200 3550 70 630 630 70 3550 25900
200 3550 70 630 63070 3550
3550 70630 400
3、UASB反应器B-B剖面图
00
200
600 400 60° 70 °
二、UASB的由来
1971年,荷兰Wagningen大学Lettinga教授利用重力 场对不同密度物质的差异,发明了三项分离器。通过 使活性污泥停留时间与废水停留时间分离,形成了上 流式厌氧污泥床(UASB)反应器的雏形。1974年,荷 兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时,发现 了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚集结构,即 颗粒污泥(granular sludge)。颗粒污泥的出现,不 仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧生物反应器的应 用和发展,而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了 基础。
通常可以不设污泥回流设备。
工程应用中的UASB反应器
2、UASB的主要缺点:
(1)进水中悬浮物需要适当 控制,不宜过高,一般控 制在100mg/l以下; (2)污泥床内有短流现象 ,影响处理能力;
(3)对水质和负荷突然变 化较敏感,耐冲击力稍差 。
厌氧膜生物反应器的发展和应用现状

厌氧膜生物反应器的发展和应用现状厌氧膜生物反应器将厌氧工艺与膜过滤工艺有效地结合在一起,可以克服传统厌氧工艺存在的缺点,具有污泥停留时间长,抗冲击负荷能力强等特点,在工业废水和生活污水处理领域应用十分广泛。
文章介绍了厌氧膜生物反应器的主要技术特点,并总结了该工艺在国内外的研究及应用现状,为厌氧膜生物反应器工艺的发展提供一定的理论支持。
标签:厌氧膜生物反应器;技术特点;研究应用;现状1 厌氧膜生物反应器的主要特点根据反应器需氧与否,将膜生物反应器(MBR)分为好氧MBR和厌氧MBR 简称AnMBR。
世界能源形式的日益严峻以及污水负荷的急剧增长等等都在要求我们找到一种能处理高负荷,能源消耗低,投资低,能够回收能源,产生剩余污泥较少的新型处理工艺。
在这样的时代背景下,厌氧MBR应运而生。
相对于好氧技术,厌氧生物处理技术最大的特点是具有将污水中的有机物变废为宝转化为甲烷这种可回收利用的能源气体这一优势,同时已经发表的大部分研究表明厌氧生物处理技术的优点大于它的不足,厌氧生物处理技术具有产泥少、工艺相对稳定、基建费用较低、运行费用低廉、二次污染较少等生态、经济、技术优势,另外厌氧处理技术还可以处理季节性污水,降低废水中氯化有机物毒性的同时厌氧MBR还被广泛应用于高浓度有机废水的处理,其对于常见有毒物质和工业污水的处理能力也被专家学者普遍认同。
在厌氧MBR中,传统活性污泥中的沉淀池被膜过滤的膜组件所代替,由于膜组件具有过滤作用,因此,不但污染物可以被截留在反应器中,而且大分子的有机物也被截留下来,彻底实现污泥龄和HRT的分离,因此厌氧MBR中不存在活性污泥膨胀的问题,相比较好氧污泥膨胀这是一个明显的优势,同时因为厌氧MBR具有较高的有机物去除率,而且膜组件对微生物有很强的截留能力,所以对有毒化合物和物质具有较强的去除能力。
由于厌氧MBR采用膜组件系统,水力状态较好,不易堵塞,此外还有出水水质稳定,操作简单,易于自动化管理等优点。
厌氧膜生物反应器工艺研究现状

厌氧膜生物反应器工艺研究现状近几十年来,随着科学技术的迅速发展,厌氧膜生物反应器 (MBR)成为一种具有良好生态环境效果的水处理技术,广泛应用于各类废水处理工艺中。
目前,MBR的研究越来越受到重视,发展势头非常迅猛。
下面就介绍厌氧膜生物反应器工艺研究现状及时间发展趋势。
首先,MBR技术的发展离不开厌氧膜技术的改进。
目前,厌氧膜技术有大量研究,如改进厌氧膜材料,提高厌氧膜通量能力,降低厌氧膜出口浓度,优化厌氧膜操作压力等。
在改进膜材料方面,研究者研发出具有优异性能的新型膜材料,如增强的聚乙烯醇(PVDF)膜,聚苯胺 (PAN)和聚乙烯醇/尼龙聚乙烯 (PVDF/NYL)等,具有高渗透性、耐腐蚀性和耐酸碱性,可有效的提高厌氧膜的抗污能力和耐受性。
在提高厌氧膜通量能力方面,主要通过改进膜结构和材料强度来实现,如采用多孔性膜结构,在膜表面形成多孔结构,增加膜的渗透系数和抗污能力,从而提高厌氧膜通量能力。
此外,还可以采用增强膜结构的方法,如采用多种增强分子的添加,双重增强技术等,提高膜材料的弹性和强度,抵抗外界压力,从而降低膜渗透阻力,提高膜通量能力。
其次,MBR技术在发展中,还面临着一系列难题需要克服。
首先,MBR反应器的耐腐蚀性较差,需要改进其材料选择。
其次,MBR运行过程中产生大量污泥,需要控制其污染物的产生,在此基础上,采取合理的污泥管理方案,提高污泥的处理效率。
此外,MBR的运行成本较高,有较强的经济性要求,一般需要采取多种经济措施,以降低运行成本。
最后,MBR技术的发展受到全球水处理行业的关注。
随着环境保护的不断加强,将会有更多的政策措施推动MBR技术的发展,以保护全球水资源环境,提高水处理效率。
未来,MBR技术和应用将被越来越多的人所重视,发展方向也将进一步明确,如改进厌氧膜技术、优化厌氧膜工艺、提高厌氧膜反应器使用寿命等,将更加注重在技术、经济、效率、环保等方面的综合性考虑。
从上述论述可知,厌氧膜生物反应器工艺研究目前正处于一个发展阶段,受到越来越多的关注。
厌氧膜生物反应器污水处理技术的研究现状与发展前景

厌氧膜生物反应器污水处理技术的研究现状与发展前景摘要:近年来,污水处理技术得到了进一步的发展,污水的能量回收可以保证污水的质量。
厌氧生物技术不仅可以净化污水,而且可以产生大量高热值的甲烷能源,在污水处理中得到了广泛的应用。
但目前还存在产甲烷量低、反应器运行不稳定、出水水质排放标准难以达标等问题。
关键词:厌氧膜生物反应器;污水处理;技术一、厌氧生物处理技术基本原理废水厌氧生物处理技术又称厌氧消化技术,是指在厌氧条件下多种专性厌氧或兼性厌氧微生物的共同作用使污水内的有机物分解转化为小分子有机物和无机物、同化为细胞物质并产生沼气(主要成分为二氧化碳和甲烷等)的过程,在自然界及人工指导控制下均普遍存在厌氧生物处理过程。
早在1630年Elmeut第一次发现了由生物质厌氧消化可产生可燃的甲烷气体的现象。
但囿于当时技术手段匮乏,致使人们对于参与该过程的厌氧微生物的认识和研究不足,直至1934年Velekian和Hungute发明了厌氧培养技术,实现厌氧微生物的有效分离、培养和转化,为后续产甲烷菌的研究创造了基础条件,从而使Bryant在1967年将Omeliansky分离出的共生的奥氏甲烷杆菌分纯,得到甲烷杆菌MOH菌属,同时也证实了产甲烷菌和产氢菌间的相互关系,推动了厌氧微生物学的进展。
由于厌氧微生物的生长繁殖需要严格的厌氧条件及其分离、鉴定及分析过程均存在难度,因此直到1978年,我国科研人员及学者才开始厌氧微生物学的研究工作。
1980年厌氧培养操作技术的发明者、美国学者Hungate教授来华讲学,促进了我国厌氧微生物学和厌氧生物处理技术的研究工作。
自1980年以来,我国科研人员对厌氧微生物学和废水厌氧生物处理技术进行了大量的探索和研究工作,大大的提高了我国厌氧工艺水平。
现有针对厌氧生物处理过程的主流理论是由Bryant于1979年在已有厌氧微生物生化过程的研究基础上提出的“厌氧消化三阶段理论”。
该理论认为,厌氧消化过程由水解阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段构成,产甲烷菌只能直接利用乙酸、H2、CO2和甲醇等小分子物质进行生理生化反应,长链脂肪酸等大分子有机物必须经过水解和产氢产乙酸过程转化为乙酸、H2和CO2等以后,才能被产甲烷菌利用。
厌氧膜生物反应器污水处理技术的研究现状与发展前景

厌氧膜生物反应器污水处理技术的研究现状与发展前景1. 引言1.1 研究背景随着人口的增长和工业化进程的加速,城市污水处理厂面临着越来越严峻的挑战。
传统的生物反应器在处理有机物和氮、磷等污染物方面存在着效率低、占地面积大、运行成本高等问题,已经难以满足日益增长的污水处理需求。
迫切需要一种高效、节能、环保的新型污水处理技术来应对这一挑战。
在当前的环境保护和可持续发展的背景下,厌氧膜生物反应器污水处理技术的研究和应用具有极大的现实意义。
通过深入研究厌氧膜生物反应器技术,不仅可以提高污水处理效率,减少污染物的排放,还可以为城市污水处理厂的可持续发展提供技术支持和解决方案。
对厌氧膜生物反应器污水处理技术的研究具有重要的实际意义和广阔的应用前景。
1.2 研究目的研究目的是深入探究厌氧膜生物反应器污水处理技术的工作原理和处理效果,分析目前该技术在污水处理领域的应用现状和存在的问题,为进一步完善该技术提供理论基础和技术支持。
通过研究目的的明确,可以指导后续的研究工作,促进厌氧膜生物反应器污水处理技术的进一步发展与应用,推动解决污水处理领域的环境问题,提高污水处理效率和水质净化效果。
1.3 研究意义厌氧膜生物反应器是一种新型的污水处理技术,具有高效、节能、环保等优点,对于解决当前污水处理领域存在的问题具有重要意义。
厌氧膜生物反应器污水处理技术在实际应用中能够有效去除有机物、氮、磷等污染物,提高水质,保护环境,促进可持续发展。
厌氧膜生物反应器的研究与应用还可以促进科技创新,推动污水处理领域的发展,为我国环境保护事业做出贡献。
研究厌氧膜生物反应器污水处理技术的意义在于提高污水处理效率,改善水质,减少环境污染,推动环境保护事业的发展,为建设美丽中国、实现绿色发展提供技术支持和保障。
通过深入研究厌氧膜生物反应器污水处理技术,可以为推动我国环境保护事业的进步,推动环境友好型社会的发展贡献力量。
2. 正文2.1 厌氧膜生物反应器污水处理技术概述厌氧膜生物反应器是一种利用微生物在无氧条件下生长代谢能力来处理废水的技术。
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厌氧膜生物反应器的发展综述摘要:本文介绍了厌氧膜生物反应器的工作机理和在我国污水处理中的应用,综述了不同运行参数对厌氧膜生物反应器中的污水处理效果、厌氧膜生物反应器在污水处理中的应用情况,讨论了影响厌氧膜生物反应器性能的主要参数、膜的污染预防与控制等,最后探讨和展望了厌氧膜生物反应器的应用前景,并指出了该领域今后的研究方向。
关键词:厌氧膜生物反应器;运行参数;膜污染;污泥减量化;水处理应用曾智浩1120859002目录厌氧膜生物反应器的发展综述 (1)1 厌氧膜生物反应器及其应用 (3)1.1我国污水处理情况 (3)1.2厌氧膜生物反应器简介 (3)2运行参数对厌氧膜生物反应器运行效率的影响 (8)2.1 温度对厌氧膜生物反应器的影响 (8)2.2 污泥龄和水力停留时间对膜的影响 (8)2.3 曝气和运行通量对膜的影响 (10)2.4 其他因素对厌氧膜生物反应器的影响 (12)3 关于膜表面浓差极化和污泥附着问题 (14)3.1 浓差极化和污泥泥饼的形成模型 (14)3.2 超声波控制膜污染 (16)4 厌氧膜生物反应器的应用 (21)4.1 对城市生活污水的处理 (21)4.2 对工业污水的处理 (21)4.3 对医院污水的处理 (22)4.4 对垃圾渗滤液的处理 (23)4.5 在脱氮除磷方面的应用 (23)5 结语 (26)参考文献 (27)1 厌氧膜生物反应器及其应用1.1我国污水处理情况我国是一个严重缺水的国家,我国人均水资源量仅为世界人均拥有量的1/4 ,其中华北地区人均水资源量小于400m3,已属于严重缺水地区。
我国是世界上严重缺水的十二个国家之一。
表1是对国内近年污水排放量的统计数据及2010年的预测数据。
表 1 国内近年污水排放量统计据统计,我国的江河湖泊和水库中,已经受污染的约占82.3%;全国设立有监测系统的1200条河流中,已有850条受到污染;七大水系中,一半以上受到不同程度的污染,达不到安全饮用水源的标准,已基本丧失直接使用得功能;沿海水体发生赤潮和富营养化现象增多。
因此,水环境的保护和治理已成为我国实现可持续社会发展的重要任务。
1.2厌氧膜生物反应器简介MBR最早用于酶制剂工业,Blatt等在1965年提出了用膜分离技术进行微生物浓缩,该技术现已形成工业化规模。
美国的Smith于1969年创造性地把MBR 技术引进到废水处理中来,他利用一个外部循环的板框式组件实现了膜过滤,并在生活污水处理中获得了极佳的处理效果。
Budd的MBR于1969年被确定为美国专利,这可作为MBR用于水处理的标志。
70~80年代:日本开始大力研究,自1983年~1987年,有13家公司使用MBR处理大楼废水;加拿大ZRNON公司商业化产品—ZenoGem于1982年投入使用;厌氧生物反应器与膜技术组合研究在80年代初受到重视。
80年代末以后,研究更是方兴未艾。
一体式MBR在1989年推出;运行条件优化,膜污染机理研究深入;处理废水对象的多样化:生活污水,粪便废水、有机工业废水等;推广应用更为广泛,英国、德国、荷兰、美国、日本,法国、南非和澳大利亚等国已得到很多应用。
近年,欧盟MBR项目提出以下研发内容:加快以城市污水净化为目标的膜技术发展,降低基建与运行成本;城市污水深度处理的MBR技术,过程优化与膜污染控制;分散处理MBR及节能技术。
1.2.1厌氧膜生物反应器的工作原理污水处理中的MBR法是将膜分离技术中的超、微滤技术和活性污泥法有机结合的污水处理高新技术,主要有膜组件、生物反应器、物料输送三部分组成,其运行原理是利用反应器内大量的微生物有效地降解污水中各种有机物,使水质得到净化,并通过膜分离装置代替传统工艺中的二沉池,提高固液分离的效率,从而得到优质的出水,基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水回用要求的问题。
系统内微生物种群数量是决定厌氧工艺处理能力的主要因素之一。
除了废水组成、操作条件外,反应器类型也影响产甲烷菌种群数量。
在厌氧反应器中主要存在两类产甲烷菌:甲烷八叠球菌和甲烷丝状菌属。
AnMBR中的微生物种群膜在厌氧反应器中的应用不但可以增加微生物的数量,还可以改变优势种群。
InceO等研究AnMBR中微生物种群的变化时发现,从城市污水的消化池中接种污泥,其最具优势的群落为甲烷球菌属,其次分别为甲烷八叠球菌、短杆菌、中杆菌、丝状菌以及长杆菌。
而在AnMBR中发现优势种群出现了变化,相应的顺序为:中杆菌、短杆菌、甲烷八叠球菌、长杆菌以及丝状菌。
运行14周后,产甲烷菌和非产甲烷菌都相应增加了50%和20%,同时具有活性产甲烷菌急剧增加。
自体荧光产甲烷菌与细菌总量的比值在6.7%到8.3%之间变化,具有生物活性的产甲烷菌增加了近20倍。
AnMBR中微生物浓度由于膜的截留作用,可以维持反应器中高浓度的微生物量,从而提高反应器的容积负荷。
在AnMBR运行的前期,由于微生物的积累,污泥增长速率很快,MLVSS的质量浓度可达到数十g/L。
同时膜对微生物浓度分布也有影响,ChooKH等发现,在0.5m/s的流速、0.1MPa的压力下,经过20d的运行,反应器内MLVSS的质量浓度从2410mg/L降低到920mg/L,而膜表面附着的微生物的质量浓度增加到20700mg/L,系统中约有16%的微生物转移到了膜表面。
随着研究和开发的深入,MBR技术己经显示出良好的发展前景,在污水处理领域正在受到广泛的重视,并孕育着极大的发展潜力,其应用范围和规模将不断扩大和增加。
目前MBR在国外己进入广泛应用,在国内的应用也得到了一定的发展。
1.2.2厌氧膜生物反应器的种类及其优缺点AnMBR 常用的厌氧系统主要有:升流式厌氧污泥床反应器(UASB) 、厌氧颗粒膨胀污泥床( EGSB) 、厌氧流动床( FB) 、厌氧生物滤池(AF) 、折流式厌氧反应器(ABR) 等。
AnMBR 的膜组件主要是超滤和微滤膜,在膜组件的配置上主要有两种形式,即外置式和内置式,如图1 所示。
外置式是将膜组件和生物反应器分开放置( 图1a) 。
在这一配置中,因为反应器中缺少空气鼓泡,需要通过水泵进行液体循环以形成膜表面的切向流来改善膜污染状况。
目前的研究表明膜每透过1m3水量,往往需要25~80 m3的料液( 污泥混合液) 循环量,因而需要较高的能耗。
但由于这一配置能有效改善膜污染,是目前AnMBR 中最普遍的配置。
内置式是将膜组件浸入到液体水槽中。
这一配置需要曝气来防止膜表面污泥沉积层的形成,但反应器需要保持厌氧的环境,因而往往将厌氧消化产生的沼气用于对膜表面进行冲刷。
根据是否将膜组件直接放入反应器内分,内置式又可分为两种形式,分别如图1b、1c 所示。
(a) (b)图1-1 MBR示意图:(a)分置式MBR;(b)一体式MBR1-填料;2-膜组件;3-生物反应器;4-抽吸泵图1-2 复合式MBRAnMBR 技术在保留厌氧生物处理技术投资省、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点的基础上,由于引入膜组件,还带来了一系列优点。
如膜组件的高效分离截留作用使生物量不会从反应器中流失,实现了SRT 和HRT的有效分离,因而AnMBR 可以有更高的有机负荷和容积负荷。
如Ross 等发现,当引入膜组件后,厌氧反应器的有机负荷率(OLR) 从4 kgCOD/(m3·d)提高到12 kgCOD/(m3·d) ,而处理效果不受影响。
同时,膜的截留作用使得浊度、细菌和病毒等物质得到大幅度去除,提高了出水水质。
除此之外,膜分离作用还体现在对厌氧反应器的构造和处理效果有特殊的强化作用。
如将UASB 与膜组合为例,将不再需要设计严格的三相分离器来实现气固液的分离;而对于两相厌氧MBR,膜分离作用可以使产酸反应器中的产酸细菌浓度增加,提高水解发酵的能力,同时膜将大分子有机物截留在产酸反应器中使之水解发酵,因此可以使系统保持较高的酸化率。
AnMBR 在保留厌氧生物处理工艺优点的基础上,还可显著改善反应器固液分离效果,考虑到厌氧微生物的低增值速率,这种工艺特别适用于处理拮抗化合物,如生物难降解的有机污水。
它的应用前景在于,对于某些污水采用UASB 系统出现颗粒污泥成粒非常困难时或SS 非常高的有机废水,特别是高浓度有机废水,采用AnMBR 具有非常好的应用前景。
但要大范围的推广应用AnMBR 技术,特别是在我国应用这项技术,仍存在许多难题有待研究。
主要有:( 1) 膜污染问题。
膜污染问题很大程度上决定了AnMBR 系统的经济性和实用性。
AnMBR 中污泥特性与好氧情况有较大改变,膜污染情况往往更复杂。
膜污染的影响因素很多,污泥组成、操作条件、膜组件的材料和构造都对膜污染有重要影响,因而研究它们之间的关系对于膜污染控制有重要意义,目前这方面的研究还不多。
( 2) 能耗的问题。
由于目前的AnMBR 大多数使用的是外置式的,之所以采用外置式是因为反应器中缺少有效的水力条件( 水力紊动) ,所以需要通过水泵来进行液体循环以改善污染状况。
这就造成了耗能相对较高。
( 3) 经验参数缺乏。
由于AnMBR 的研究不多,尤其是在国内,所以对各种不同行业的废水处理的经验参数缺乏,例如停留时间、有机负荷等等,这就要求大量的实验支持。
2运行参数对厌氧膜生物反应器运行效率的影响2.1 温度对厌氧膜生物反应器的影响运行温度是影响微生物活性及生物处理效果的重要条件之一,其过高或过低均会影响系统内部污泥的特性,进而影响膜污染的发展。
Sven Lyko通过对MBR 污水厂长达2 a 的在线观测结果得出较低的温度会加速膜污染,并推测其成因主要是温度降低会导致液态黏度升高,另外温度较低时期污水中有机物浓度也较其他时期偏高。
因此建议在展开MBR 试验及相关设计时,应考虑冬季低温季节,尽量引进热源,用以保持较高的膜通量和保证污泥混合液中微生物的活性,尽量降低低温条件对膜污染带来的不利影响。
温度的变化会加剧膜污染的速率,但是当微生物适应低温环境时,膜污染速率会逐渐减缓,同时由于膜对污染物的截留可以有效补偿低温时微生物降解作用的不足,低温时MBR的出水水质并没有受到明显的影响。
低温会导致污泥中SMP和EPS 释放的增加,导致其含量增高,但并没有进一步导致膜污染的加剧。
相反地,低温时污泥粒径较高温时小,有效减少了污泥颗粒在膜表面的沉积,因而膜污染速率反而有所降低。
2.2 污泥龄和水力停留时间对膜的影响水力停留时间(Hydraulic Retention Time)简写作HRT,是指待处理污水在反应器内的平均停留时间,也就是污水与生物反应器内微生物作用的平均反应时间。
因此,如果反应器的有效容积为V(立方米),则:HRT = V / Q (h)即水力停留时间等于反应器高度与水流速度之比。