膜生物反应器在有氧废水处理
生物和的结合膜过滤过程被称为膜生物反应器(MBR)系统。的好处MBR系统在水下或外部错流模式(ATV-DVWK, 2000 b;DWA 2005):
•高微生物产生的废水水质悬浮物的去除效率高,微生物和病毒。
•更大的自由来改变工艺参数,如减少剩余污泥或缓慢增长的浓度生物因为MBR系统是独立的污泥的沉降行为。
•体积减少活性污泥池因为较高的生物量浓度和消除的沉淀池总数的减少,导致植物足迹(象牙海岸和刘2003)。
金融MBR的成功很大程度上取决于所使用的过程来恢复通量下降造成的污染。MBR的产生的缺点是所需的膜表面积的高投资成本和/或高运营成本对清洁能源需求管理和错流模式的成本提供氧微生物(Choi 2005;DWA 2005)。
有害物质的排放,如内分泌干扰物质(EDS)市政和工业废水及其通过WWTP也被调查(Filali-Meknassi et al . 2004年)。反渗透和nano-filtration过程能够拒绝EDS(图12.1),但吸附被发现主要在污水和消除过程工业废水处理MBR,因此消除效率高(Kunst 2002;Gallenkemper et al . 2003;谢弗et al . 2003;Oschmann et al . 2005年)。
最近,淹没膜已经大规模应用于活性污泥植物越来越多因为低压流程的经济优势。到2004年,一些商业市政WWTP在德国与水下MBR系统建立了超过100000居民;和常见的渗透通量是8-30 L h (m2) 1。水下系统仍在增长的百分比,显然对小规模系统(女孩et al . 2005;Brinkmeyer et al . 2005年)。
图12.10概述膜过滤过程相比,传统的污水处理。
在错流模式(图12.10摄氏度),操作压力越高约3条是由压力泵和循环或回收流用于增加剪切在膜表面达到高通量(例如BIOMEMBRAT用于活性污泥植物食品行业)。空气泡沫和定期反冲洗是可能的。到目前为止,没有错流方式在市政WWTPs中的应用实现。
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- 图12.10 MBR系统、外部和水下模式与传统的活性污泥系统相比。
表12.7性能的特点传统活性污泥法和MBR (Gunder 1999;ATV-DVWK 2000 b;山茱萸et al . 2001;象牙海岸和刘2003;MUNLV 2003)。
参数
传统WWTP
Bx,氧转移率g l - 1毫升d h公斤BSB5公斤d 1毫升
污水数据年代
中国大陆网页Xe
微生物质量mg l - 1角
卫生地关键
洗澡的水质量
在水下模式(图12.10 d)膜模块直接安装在活性污泥生物反应器或沉浸在一个充气单独的容器(例如ZeeWeed-Cassettes;山茱萸et al . 2001年)。空气泡沫中扮演着重要的角色在实现高通量(12.4.3节)和定期反冲洗是用来减少污染。
保留的效率分离过程不受气泡影响,悬浮污泥或笨重的絮体密度较低。MBR系统在表12.7给出的性能特征与传统WWTP相比。最低坚实的保留时间硝化作用是15 d为两个系统,根据ATV-DVWK (2000)。
在MBR的情况下,污泥的保留时间是影响沉降行为(图12.10 c, d)和非常高的污泥年龄(见第6.2.3)可以达到;但对于市政WWTP污泥15 d和年龄污泥浓度分裂到8 - 16个g的l - 1毫升是常见的(表12.8)。活性污泥和如此高的浓度表现出非牛顿行为,g l - 1毫升的表观粘度是一个函数以及剪切梯度影响氧传质和混合程度(罗桑伯格2003;顾宾2004;崔2005)。相对氧转移率„(见Eq。5.12)对不同操作条件下WWTP发现在0.25到0.8 X的范围的范围- 17 g l - 1毫升(山茱萸et al . 2001;德鲁斯和Kraume 2005;DWA 2005)。
去除效率上升与mls浓度增加,但不能超过最大的96 - 97%。COD去除效率被顾宾德鲁(2004)和总结,Kraume (2005)。
我们总结的数据对于一些德国mbr在市政污水处理领域在表12.8。这些都与一体式膜操作模块。积极的经验多年的操作导致的皮毛
一年 |
WWTP运营商 |
公司、膜、配置水下模式 |
m3h-1) |
(103平方米) |
1999年 |
Rodingen |
Zenon,中空纤维 |
135年 |
4.846 |
Erftverband |
||||
2004年 |
Nordkanal |
Zenon,中空纤维 |
1881年 |
85年 |
Erftverband |
||||
1999年 |
Buchel |
日本久保田公司、平板膜 |
40 |
0.96 |
Aggerverband |
||||
2004年 |
Seelscheid |
日本久保田公司、平板膜 |
356年 |
12.48 |
Aggerverband |
||||
2000年 |
Markranstadt |
Zenon,中空纤维 |
180年 |
8.8 |
kommunale Wasserwerke |
||||
莱比锡 |
||||
2002年 |
Knautnaundorf |
马丁系统AG), |
23 |
0.756 |
kommunale Wasserwerke |
旋转板膜 |
|||
莱比锡 |
||||
2004年 |
Markkleeberg |
Zenon,中空纤维 |
710年 |
28.4 |
kommunale Wasserwerke |
||||
莱比锡 |
||||
2003年 |
Simmerath |
高纯度铁,中空纤维 |
绕过 |
1.0 |
Wasserverbd。Eifel-Ruhr |
||||
2003年 |
Monheim |
Zenon,中空纤维 |
288年 |
12.32 |
城市Monheim |
||||
2004年 |
Waldmossingen |
Zenon,中空纤维 |
90年 |
5.3 |
Stadtwerke Schramberg |
||||
2003年 |
Schilde |
Zenon,中空纤维 |
355年 |
10.56 |
(比利时) |
||||
2003年 |
布雷西亚 |
Zenon,中空纤维 |
1750年 |
- - - - - - |
(意大利) |
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2004年 |
Varsseveld |
Zenon,中空纤维 |
755年 |
20.16 |
(荷兰) |
其他应用程序。例如,在WWTP Markranstadt(斯坦2003)中空纤维膜过滤模块位于上部的硝化作用。一起混合单元安装曝气来减少污染。一个非原位清洁轴位于硝化线路就位清洁程序的模块。另一个概念是遵循与膜过滤分离容器WWTP Buchel沃兹尼亚克(2003)和WWTP Rodingen(恩格尔哈特2003)。这些过滤容器充气和废水回收之间的坦克和硝化反硝化的过滤容器,硝化作用也发生的地方。
上述WWTPs的经验表明的重要性进行强化预处理的废水过滤。存款减少膜污染的粒子,需要执行额外的预处理的废水与网格或筛< 1毫米(恩格尔哈特2003;斯坦2003;DWA 2005)。尤其是纤维组件的未经处理的废水把存款在中空纤维模块的上方。
相关的成本与MBR系统操作在错流和淹没模式分析了梅林和Rautenbach(2004),显示在估计的总体运营成本0.57€m3为错流模式和0.56€m3浸没在污水WWTP模式小尺度的h - 100立方米的容积率。总体运营成本在食品行业废水处理现有mbr,被发现是0.90€m3 (Wienands和Streif 2005),而错流模式的最高成本来自于能源消耗和成本最高的水下模式源于投资膜。水下系统的能源消耗之间测量0.8千瓦时m3和4千瓦时m3。优化通风管理导致的减少能源消耗的35%,消费不到1千瓦时m3的预测(恩格尔哈特2003)。
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