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MBR結合厭氧工藝 污水廠的AnMBR時代要來臨了?

發布時間:2023-8-22 16:18:44  來源:  作者:

前段時間,隨著“碳中和”、“光伏”等熱詞的出現,帶起了一股節能減排的潮流。水處理行業自然也是響應國家號召,不斷嘗試新模式、新工藝。

事情當然并非想象的那么容易。要知道,世界上大部分的污水廠都采用了活性污泥法,好用肯定是非常好用的,但也不能否認其中的缺點:非常消耗能源!

那該怎么節能?自然是求變!

所以說,污水處理技術在未來是很有可能發生重大改變的,這個變化過程必定會使污水處理實現能量盈余和最大化的資源回收。

問題又來了,如何才能讓污水廠實現能量盈余呢?

其中一個可能就是讓污水處理工藝從傳統高耗能的有氧處理轉向厭氧處理。因此,在這樣的環境下,厭氧膜生物反應器(AnMBR)應勢而生。

01 什么是AnMBR?

簡單來說,AnMBR就是厭氧生物過程與膜分離技術的結合,由厭氧反應器和膜過濾系統組合而成。因為厭氧生物反應器中不需要額外的空氣,所以減少了能源消耗,從而實現了優質出水的同時回收了污水里的能量。

這個概念最早提出是在20世紀70年代,有人將膜組件引入到厭氧處理系統上,發現處理有機物和硝酸鹽效果非常好,由此就引入了AnMBR。

既然這個技術組合好,那肯定少不了人研究。一開始,美國的一家公司Dorr-Oliver開發了一種名為MARS的厭氧膜生物處理系統,用來處理高濃度乳制品廢水,效果依然不錯。

日本也不甘落后,1989年,日本政府開始聯合許多大公司一起投了一個為期6年的“90年代水復興計劃”,名頭很唬人,也確實有成效。在計劃推動下,日本也是發展了一大批不同配置的AnMBR用于工業和污水處理。

不過呢,當時這些也只是小打小鬧,一方面是受到了膜生產技術的限制,另一方面就是膜太貴了,而且壽命短膜通量還小,不可能大規模應用,所以那些研究也大多局限在實驗室里,不了了之了。

現在,在沉寂了好長一段時間之后,AnMBR終于又開始慢慢在行業內拋頭露面了。就小編所了解到的,目前AnMBR已經廣泛應用于高COD高可生化性廢水的處理,如釀酒污水,乳制品污水,屠宰污水等。

許多水處理行業著名公司將AnMBR運用于實際工業污水處理項目中,包括久保田(Kubota),被蘇伊士(SUEZ)收購的GE水處理,威立雅(Veolia),被懿華(Evoqua)收購的ADI等。

包括在歐洲,Severn Trent公司也選擇了一個叫Spernal的污水廠進行了厭氧膜生物反應器的測試,這是歐洲最大的AnMBR案例。要是有水友感興趣以后小編可以單獨出一期仔細講解一下。

言歸正傳,在配置上面,AnMBR常用的厭氧系統主要有:升流式厭氧污泥床反應器(UASB)、厭氧顆粒膨脹污泥床(EGSB)、厭氧流動床(FB)、厭氧生物濾池(AF)、折流式厭氧反應器(ABR)等。

AnMBR的膜組件主要是超濾和微濾膜,在膜組件的配置上主要有兩種形式,即外置式和浸沒式。

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外置式是將膜組件和生物反應器分開放置。在這一配置中,因為反應器中缺少空氣鼓泡,需要通過水泵進行液體循環以形成膜表面的切向流來改善膜污染狀況。

不過數據表明,膜每透過1立方米水量,往往需要25~80立方米的料液(污泥混合液)循環量,因而需要較高的能耗。但由于這一配置能有效改善膜污染,是目前AnMBR中最普遍的配置。

內置式是將膜組件放入到反應器內,采用循環沼氣進行膜面曝氣的方式控制膜污染。這一配置方式對應的運行能耗較低,同時提供了一個較溫和的反應條件,但是相應的膜通量往往較低。

02 AnMBR的主要特點

相對于好氧技術,厭氧生物處理技術最大的特點是具有將污水中的有機物變廢為寶,轉化為甲烷這種可回收利用的能源氣體。

AnMBR技術在保留厭氧生物處理優點的基礎上,引入了膜組件。膜組件的高效分離截留作用使生物量不會從反應器中流失,實現了SRT和HRT的有效分離,因而AnMBR可以有更高的有機負荷和容積負荷,也不存在什么活性污泥的膨脹問題了。

同時因為AnMBR具有較高的有機物去除率,而且膜組件對微生物有很強的截留能力,所以對有毒化合物和物質具有較強的去除能力。

以前影響MBR發展的主要限制因素是高昂的膜材料價格,但由于近年來膜材料技術迅猛發展,膜材料價格也迅速降低,同時性能也變得越來越好,可以實現膜組件的經濟更換,運行費用大大降低。所以在滿足達標要求下,AnMBR也是非常讓人期待的。

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AnMBR與其他處理工藝的對比

03 AnMBR依然存在很大問題

AnMBR在保留厭氧生物處理工藝優點的基礎上,還可顯著改善反應器固液分離效果,考慮到微生物的低增值速率,這種工藝特別適用難降解的有機污水。但要大范圍的推廣應用AnMBR技術,依然存在不少問題:

  • 去除有機物效率不完全,有待提高,也不能夠完全去除進水中的N、P等污染物;

  • 前期反應器啟動所需時間太長;

  • 容易引發膜污染;

  • 由于要求完全厭氧,對反應器等處理構筑物密封要求很高,一般反應器不能夠達到完全密封,還可能因為臭氣的溢出造成二次污染;

  • 反應器的能耗問題,這個問題主要針對外置式的,一體式的很少,這就需要額外的能量來進行反應器內液體的循環來改善膜污染情況;

  • 理論和實際運行參數都相對缺乏。目前世界上運行的膜生物反應器絕大多數都是好氧的,只有少許一部分是厭氧的,這就造成了各種經驗參數的缺乏。

最后再說幾句,AnMBR技術在行業內受到極大關注是由其自身優勢決定的,但在污水處理中廣泛應用還有一段路要走,至于能否成為下一代污水廠的主流厭氧處理工藝還存在不確定性。希望未來行業企業能在技術研發方面有所突破,創新技術及工藝應用,為人類環保事業貢獻力量。

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