據(jù)悉，這座先進污水處理廠為柬埔寨西哈努克市PS3污水處理廠，每日處理能力高達2萬立方米，由富朗世提供整體規(guī)劃、工藝設計、設備供貨、安裝調(diào)試和試運行工作。眾所周知，絕大多數(shù)采用傳統(tǒng)工藝的污水處理廠，在能源使用方面，曝氣工藝段的電耗占到污水廠總電耗的50%以上，節(jié)能潛力很大。而作為一項利用氧氣選擇性透過膜提供氧氣并作為生物膜載體的生物膜污水處理技術，MABR技術能夠有效降低污水處理能耗，提高污水處理設施負荷，強化N、P營養(yǎng)物的去除，在處理高需氧量廢水、揮發(fā)性有機污染物廢水、高氨氮廢水方面具有顯著的技術優(yōu)勢。
01
什么是MABR反應器？集成式、分離式有啥區(qū)別？
MABR將傳統(tǒng)的生物膜法污水處理技術與氣體分離膜技術相結合，屬于膜生物反應器的一種。MABR技術原理3D視頻
膜組件一方面做為微生物附著的載體，另一方面通過膜腔體為附著的微生物供氧。在氣體分壓保持在膜組件泡點以下時，以無泡曝氣的形式為微生物供氧。膜腔內(nèi)的氧氣在壓差的驅(qū)動下向生物膜內(nèi)擴散，同時生物膜與水中的污染物充分接觸，在濃差驅(qū)動和生物膜吸附等作用下，污染物進入生物膜內(nèi)。在生物膜中，由于氧氣的傳遞方向和污染物的傳遞方向完全相反，氧和污染物濃度梯度剛好相反，所以在生物膜中出現(xiàn)了獨特的分層結構，進而出現(xiàn)了不同的功能區(qū)。曝氣膜與生物膜界面的高氧濃度和低有機碳濃度能使硝化細菌更好的發(fā)揮作用。在該層外面一層，氧濃度和有機碳濃度都比較高，有利于有機碳的氧化分解。在生物膜與污水的界面，氧濃度比較低，而有機碳濃度高，反硝化反應能很好的進行。因此，好氧氧化，硝化反硝化反應能在同一個反應器中進行。集成式MABR的膜組件直接放置在反應器內(nèi)，由真空泵抽真空或重力排放，活性污泥和大分子物質(zhì)經(jīng)過膜組件后被截留在生物反應器中。集成式MABR利用氣泡驅(qū)動物料和液體向上的交叉流動，來反沖洗膜表面。其特點是設備緊湊、能耗低、無壓運行，但是流量較小。分離式MABR中，反應器中的混合液經(jīng)過泵加壓后進入膜組件。在壓力作用下，膜滲透液作為系統(tǒng)的出水，而活性污泥和大分子物質(zhì)被膜組件截留并回流至反應器中。分離式MABR利用循環(huán)泵來使進水與料液達到循環(huán)和錯流運行的效果，具有控制方便、更換膜元件容易等優(yōu)點。需要特別說明的是，分離式MABR的膜組件需保持承受壓力運行的狀態(tài)，且循環(huán)流量大、能耗高。02
比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)能30%？細數(shù)MABR的3大優(yōu)勢
在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，40%~60%的能耗用于曝氣，但是鼓風曝氣只能將5%~25%的氧轉(zhuǎn)移到水中，剩余的會以氣泡的形式逸出進入大氣，供氧效率一般為1.5kg/(kW·h)。MABR膜一般采用致密膜，氧氣通過分子擴散透過膜壁進入生物膜，通常在生物膜內(nèi)全部被利用，幾乎不產(chǎn)生氣泡，氧氣幾乎百分之百地被吸收，傳質(zhì)效率可高達100%供氧效率可達6kg/(kW·h)以上。值得一提的是，氧在傳遞到生物膜的過程中不經(jīng)過液相邊界層，傳質(zhì)阻力比常規(guī)曝氣法小得多，氧氣的傳輸速率大大提高。同時，通過控制膜內(nèi)氧氣壓力，可以對氧氣的供應量進行調(diào)節(jié)，在保證生物膜生長需氧的同時，可避免因過量曝氣而使污水中DO濃度過高，這樣既可以保證反硝化效果，又可以降低運行費用。此外，MABR還能充分利用進水中的有機物，協(xié)同短程硝化反硝化，從而節(jié)省額外的碳源投加，這對于我國普遍存在的低C/N的污水而言，將可節(jié)省巨額運行費用。綜上所述，MABR可直接安裝在現(xiàn)有反應池內(nèi)，無需氣泡曝氣，比傳統(tǒng)活性污泥工藝（CAS）可節(jié)省能耗30%，比IFAS可節(jié)省能耗50%。MABR反應器可直接安裝在現(xiàn)有反應池內(nèi)，利用氧氣選擇性透過膜進行無氣泡供氧，供氧效率高；所供氧氣可被其所載生物膜充分利用，不僅氧氣利用率高，而且大大增加了系統(tǒng)的生物總量，從而實現(xiàn)污水處理廠擴容而不擴建的目的。采用MABR進行升級改造，可根據(jù)需求提高現(xiàn)有污水處理廠負荷的20%～40%，甚至更高。MABR氧氣的傳質(zhì)方向和氨氮、有機物的傳質(zhì)方向是對向流，硝化菌在靠近膜表面形成優(yōu)勢生長并得到外層生物膜保護，既提高了系統(tǒng)的硝化反應速率，又確保了硝化反應的穩(wěn)定性，其優(yōu)勢在負荷沖擊及冬季水溫較低的情況下尤其明顯。將MABR反應器安裝在厭氧或兼氧池內(nèi)，可實現(xiàn)同步硝化與反硝化，在出水總氮相同的條件下，與其他除氮工藝如A2O相比，可減少內(nèi)回流比，既可提高反硝化效果，又可以節(jié)約碳源及能耗。MABR設備緊湊、所占空間小，可直接安裝在現(xiàn)有反應池內(nèi)，適用于各種池型，能實現(xiàn)自動化控制和遠程控制，方便污水處理廠的改建擴建，可將現(xiàn)有污水處理廠負荷提高20%～40%。MABR曝氣設施維護簡單，生物反應過程不易產(chǎn)生泡沫，生物膜厚度可控、易于調(diào)節(jié)以實現(xiàn)不同處理要求。除此以外，MABR膜系統(tǒng)還具有同步硝化反硝化、抗水質(zhì)沖擊負荷能力強、生物膜泥齡長活性高、污泥產(chǎn)量少、基建運行成本低等諸多優(yōu)點。03
了解一下？MABR的應用場景及4個影響因素
MABR獨有的異向傳質(zhì)生物膜結構使得底物和氧的濃度梯度方向正好和傳統(tǒng)的生物膜法相反，其每層區(qū)域都能夠培育出各自獨特的適于本層特征的微生物種群。通過優(yōu)化氧分壓、有機負荷等操作條件，可具有同時去除有機污染物和同步硝化反硝化脫氮的處理功能，有效克服了傳統(tǒng)生物膜法存在的載體性能較差、濾料易堵塞、生物膜易脫落等問題。適宜于厭氧消化上清液、垃圾滲濾液、養(yǎng)殖廢水氨氮工業(yè)廢水等的處理。傳統(tǒng)的分散式農(nóng)村污水處理工藝存在工程占地面積大、工藝流程長、泥水分離效率及生化反應速率低的缺點，且處理系統(tǒng)相對復雜，對后期運維存在較大挑戰(zhàn)。MABR因其高效的氧利用效率和內(nèi)外分層的特殊生物膜結構，便于實現(xiàn)集裝箱化和模塊化的農(nóng)村生活污水處理一體化裝置。MABR技術的特點決定了其在城市河道水體生物修復方面具有獨特的優(yōu)勢，包括氧氣傳質(zhì)速率高、生物膜載體比表面積大、可直接在河道水體中布設、運行費用低等。近年來，我國對污水排放的要求越來越嚴格，許多污水廠由于設計原因，處理單元早已無法滿足更加嚴格的排放要求，不得不面臨著提標改造。MABR設備緊湊、所占空間小，尤其是針對低C/N和低揮發(fā)性殘渣的污水特性，充氧效率高，可節(jié)省運行能耗和額外碳源投加。除此之外，其可直接安裝在現(xiàn)有缺氧生化反應池中，無需新增占地，適合于城市污水處理廠的提標改造。由于MABR的一個特點是無泡曝氣，所以在運行過程中必須保證曝氣壓力小于膜的泡點。因此，在實際操作過程中，要根據(jù)具體水質(zhì)，調(diào)節(jié)曝氣壓力，從而達到處理效果最好。在微生物掛膜階段，由于微生物在膜表面附著的還不牢固，過高的水流流速不利于微生物的生長、附著，因此在該階段水流流速不能過高。在生物膜形成后，應該適當?shù)奶岣咚髁魉?，減小液相邊界層厚度穩(wěn)定運行階段，生物膜厚度基本穩(wěn)定，因此需要相應的提高流速，以減小液相邊界層厚度，促進生物膜的新老更替，保證生物膜不會過厚，從而有利于氧和污染物的傳質(zhì)效果。有研究指，出水流流速是影響微生物生長狀況和生物膜最終厚度的因素之一。適當?shù)奶嫉妆壤欣贛ABR生物膜中微生物的生長繁殖，同時也有利反應器實現(xiàn)同步硝化反硝化。微生物的新陳代謝受溫度的影響，適宜的溫度可以促進微生物的生長、強化微生物的活性。對于硝化細菌和亞硝化細菌而言，當溫度低于10℃時，這兩種菌群一般都處于休眠狀態(tài)；當溫度低于4℃時，它們一般對氨氮沒有處理效果。一般而言，溫度每升高10℃，酶促反應效率就會提高1.2倍，從而使微生物的生長速率和代謝速率都明顯提高。因此，在MABR的運行過程中，一般將水體溫度控制在20-30℃之間。雖然MABR在污水處理中的獨特優(yōu)勢而受到越來越多的研究與應用，但是仍有一些關于反應機制和應用方面的問題有待進一步解決。就比如，MABR的生物膜分層結構中微生物脫碳除氮的機理以及微生物群落相互作用機制還不夠清楚，處理不同類型廢水時所采取的實際運行參數(shù)需要相應調(diào)整，膜曝氣的氣體分壓以及組分還可以進一步優(yōu)化等。
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