黄锈水过斜管填料如图4-17所示，利用机械墙挡式过滤、活性铁质滤膜杂质着床及电晕场

 

静电吸附效应三重复合过滤体系超净过滤。

 

»

 

      (2)设计及性能参数

 

①过滤效率：粒径大于150Mm>98%;粒径大于10(^m> 92%；粒径大于 25/#m>70%。

 

②压力损失：0. 03〜0. 06MPa。

 

③工作电源：190〜250V，S0〜60Hz。

 

④工作环境要求：一25〜+ 5(TC，相对湿度<90%。

 

⑤工作介质温度：一25〜+ 90TC。

 

⑥平均无故障时间：不小于SOOOOh。

 

图4_17黄锈水过斜管填料（3)主要特点

 

过滤效率髙，设备阻力小，节能节水，不需更换综合滤体。

 

(4)用途

 

冷冻、冷却、采暖、给水、地下水v工业用水等过滤除锈。

 

4.14生物过滤装置

 

如图4-18所示，本生物过滤装置为作者开发的一种组合式生活污水处理与回用装置专 利设备，包括缺氧装置A、接触氧化装置O、曝气生物斜管填料B和反冲洗装置。缺氧装置A 和接触氧化装置0为一个整体封闭容器18，内部填充有比表面积较大的多面空心球填料6, 其上在填料6的下端有污水进口 16，在填料6的上端有出水口 17，其下半部分的上部有气 体分布器5，气体分布器5的下端，靠近气体分布器5处有微孔曝气头4，这样，微孔曝气 头4上端为接触氧化装置0，下端为缺氧装置A，缺氧装置A的上端出水口与接触氧化装 置O底部的进水口为一体。封闭容器18上端、出水口 17的下端还有一穿孔板7，曝气生物 斜管填料B的回水口 14连接其污水进口 16«曝气生物斜管填料B内填充有4〜6mm的陶粒填料10。 污水水箱1通过提升泵2由管道连接封闭容器18下端的污水进口 16。封闭容器18的出水口 17由管道连接曝气生物斜管填料B底部的进水口 19，管道上安装有调节阀11。曝气生物斜管填料B 上部的出水口 12通过紫外消毒装置由管道连接淸水池，曝气生物斜管填料B上部还有一低于其 出水口 12的回水口 14，其由管道连接封闭容器18下端的污水进口 16,管道上安装有提升 泵2。在曝气生物斜管填料B底部，其进水口 19上端有微孔曝气头4，微孔曝气头4上端的曝气 生物斜管填料B内有气体分布器5。微孔曝气头4由管道连接空压机13，在管道上安装有空气计 量装置3，其调节微孔曝气头4的曝气量。在与污水进口 16在同一水平面的封闭容器18 上、在与其进水口 19在同一水平面的曝气生物斜管填料B上都开有反冲洗口 9，清水池中的水 通过反冲洗水泵15、调节阀11和管道分别连接封闭容器18和曝气生物斜管填料B的反冲洗口 9。封闭容器18和曝气生物斜管填料B的底面开有清污口 20，淸污口 20的清污管上安装有阀门 8„污水进入缺氧装置A的多面空心球填料6段后，在反硝化菌的作用下，污水中易降解的

 

有机碳作为电子供体，而硝酸盐氮和亚硝酸盐氮作为电子受体终被还原成氮气逸出，从而 实现了总氮的有效去除。当污水进人接触氧化装置0的多面空心球填料6段后，污水中的 有机物得到有效去除，同时，部分氨氮得到转化；污水进入曝气生物斜管填料B段后，经陶粒

 

填料10作用，剩余氨氮被彻底的转化为硝酸氮，进而被回流至缺氧装置A段。

 

图4，18_生物过滤装置4—)

 

1 一污水水箱；2_提升泵> .3—空气计量装置；4_微孔曝气头；5—气体分布器；6—填料；7_穿孔板；

 

8—阀门；9—反冲洗口； 10—陶粒填料；11—调节阀；1:2,17—出水口； _1.3:—空压机；14一回水口；

 

I               1S—戾.冲洗水泵；16—污水进口r 18__封闭容器；19一进水.口； 20—清污口

 

如图4-19所示，本实例的其他结构同前，只是缺氧装置A、接触氧化装置0为单独的 容器。缺氧装置A置于接触氧化装置O的前面，二者内都有多面空心球填料6，缺氧装置 A下端有污水进口 16，上端有出水口幻i，其出水口 21连接接触氧化装置B底部的进水口 22，接触氧化装置上端的出水口 17连接曝气生物斜管填料B底部的进水口 19。

 

本生物过滤装置利用普通接触氧化法和曝气生物斜管填料法的独特优点，将二者优化组合，在实 现出水水质稳定且达标的前提下，省去出水二沉池建设，可大大减少工程总投资。可实现处理设 鈽和设备的模块化生产，可实现现场的灵活组装和拆卸，且运行管理可实现自动化。亩因地制宜 地组配各种规模的处理设施，实现生活污水的就地处理与回用，这对于严重缺水地区意义重大， R能实现污水的有效利用，又能有效减少污染物的排放。总之，本装置在避免大量占用土地的前 良下，实现生活污水的就地处理与回用，且具有高效、低能耗、出水水质稳定、组装、拆卸灵

 

图4_i9生物过滤装置r二）

 

1 一污水水箱；2—提升泵；3—空气计量装置；4~微孔曝气头；i一气体分布器；6—多面空心球填料；7—穿孔板；8~阀门； ^反冲洗口？ 10—陶粒填料；11—调节闽；1曝气生物斜管填料B的出水口； 13 —空压机f 14~曝气生物斜管填料B的回福取 冲洗水泵；16—■污水进ftj lUl—出水口； 18—封闭容器；19,22—进水口； 20—清污口

 

活、使用寿命长和运行管理方便等优点。运行结果表明，其污水的COD范围为160〜550mg/L，

 

氨氮范围为S1,〜Sfmg/L,总氮范围为40〜56mg/L，浊度范围为4{Wtg0mg/L的情况下，经本装 置处理后，清水COD范围为15〜47mg/L，氨氮范围为Q〜1. Zmg/U总氮范围为：ft囊着 17. 3mg/L，可达到国家城市污水回用于景观和生活杂用等相关标准。

 

4.15     反渗透装置

 

W简介

 

反渗透装置是一种高新技术产品（见图4-如:)，现已广泛应用于半导体、电子超纯水、 制药、医疗无菌水、化工、电力、生活甩水、锅炉补给水、海水淡化、饮用水、食品饮料及

 

环保等领域。

 

反渗透，英文为Reverse Osmosis，经过多年的精心研制而成的高科技水处理技术。这 种薄膜分离技术，是依靠渗透膜在压为下使溶液中的溶剂与溶质进行分离的过程。渗透是一 种物理现象。反渗透就是在有盐分的水中（如原水）施加比自然渗透压力更大的压力，使水 由浓度高的一方渗透到浓度低的一方，把原水总的水分子压到膜的另一边变成纯净水，而原 水中的细微杂质、胶体、有机物、重金属、细菌、病毒及其他有害物质都统统截留下来并经 污水出口排放掉。由于反渗透膜的孔径仅一个细菌要缩小4000倍，过滤性病 毒也要缩小100倍以上才能通过，所以其有效去除率高达96%以上。

 

(2)   设计及性能参数

 

反渗透纯水系统根据不同的源水水质采用不同的工艺。^般自来水经一级反渗透系统处理

 

 

后，产水电导率<10MS/cm，经二级反渗透系统后产水电导率<5MS/cm甚至更低，在反渗透系统 后辅以离子交换设备或EDI设备可以制备超纯水，使电阻率达到18MD (电导率=1/电阻率)。

 

(3)        主要特点

 

反渗透膜分离过程在常温下进行、无相变、能耗低，可用于热敏感性物质的分离、浓 缩；分离和浓缩同时进行，可回收有价值的物质；可有效地去除无机盐和有机小分子杂质； 具有较高的脱盐率和较高的水回用率；膜分离装置简单，操作简便，便于实现自动化；反渗 透膜分离装置对进水指标有较高的要求，需对源水进行一定的预处理；分离过程中，易产生 膜污染，为延长膜使用寿命和提高分离效果，要定期对膜进行清洗。

 

(4)        主要用途

 

反渗透装置的主要用途如表4-8所列。

 

膜生物反应器（Membrane Bioreactor)是高效膜分离技术与污水生物处理工艺相结合而开 发的新型生物化学系统。它以高效膜分离代替传统生物处理中的二沉池，以实现更好的处理效 果。膜生物反应器是膜与生物结合的产物，以实现微生物发酵，动植物细胞培养和生物催化转 化等。通常在常温和常压下迸行生化反应，可使产物或副产物从反应区连续的分离出来，打破 反应的平衡，从而可大大提高反应转化率，增加产率或处理能力，过程能耗低、效率高。

 

膜生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜生物反应器实 际上是三类反应器的总称：①曝气膜生物反应器（Aeration Membrane Bioreactor， AMBR);②萃取膜生物反应器（Extractive Membrane Bioreactor, EMBR)；③固液分离型 膜生物反应器（Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor, SLSMBR, MBR^g

 

 

m曝气膜生物反应器

 

曝气膜生物反应器早见于Cote P等1988年报道，采用透气性致密膜（如硅橡胶膜）或 微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点（Bubble Point》情况下P可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时同和传氧效 率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间等因素的影响。

 

(.1)萃取膜生物反应器

 

萃取膜生物:處;应器又称为_ EMBR (Extractive Membrane 0Qreact(3r)風为高酸碱度或 对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含 挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气 提现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Wvingsttjix研究开发了 EMBR。废水与活性污泥被膜分隔开来，废水膜内流动，而含某种 专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以选择性透过膜 被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各 单元水流相互影响不大,，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使 水处理效果稳定。系统的运行条件如HRT和SRT对分别控制在优的范围，维持大的 污染物降解速率。

 

(3)固液分离型膜生物反应器

 

固液分离型膜生物反应器是在水处埋领域中研究得为广泛深入的一类膜生物反应器， 是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生樹处 理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性 能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥 沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离 的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在L 5〜I 5g/L左右,丛面限制了反 应速率。水力停留时间（HRT)与污泥龄（SRT)相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负 荷往住形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运 行费用的25%〜40%,传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，由水中含有悬浮 固体，出水水质恶化。针对上述问题，MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处 理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥 中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低PVM比减少 剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。

 

根据膜组件和生物反应器的组合方式，固液分离型膜生物反应器可将膜生物反应器分为 分置式、一体式以及复合式三.种基本类型。

 

奇置式膜生物反应器把膜组件和生物反应器分开设置，如图441所示。生物反应器中 的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为 系统处理水；固形物、太分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜 生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设;，而且膜通量普遍较大,s但.. 一般条件T为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜 面错流流速，水流循环量大、动力费用高（Yamamoto，1:S韵爾1且泵的高速旋转产隹猶 剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象（Brockmann和Seyfried, 199?) 0

 

一体式膜生物反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如图4-22所示。通过进水进入

 

 

 

 

膜生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤 出水。这种形式的膜生物反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水.能耗相对较 低；占地较分置式更为紧凑，近年来在水处理领域受到了特别关注。但是一般膜通量相对较 低，容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。

 

复合式膜生物反应器在形式上也属于一体式膜生物反应器，所不同的是在生物反应器内 加装填料，从而形成复合式膜生物反应器，改变了反应器的某些性状，如图4-23所示。

 

与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点。

 

边出水水质优质稳定由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出 水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于生活杂用水水 质标准、可瓶直接作为非饮用市政杂用水进行回用。

 

同时，膜分离也使微生物被完全截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生 物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反虛 器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优 质的出水水质。

 

©剩余污泥产量少该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下'运行，剩余污泥产量低 (理论上.¥以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。

 

駿占地面积秦，不受设置场合限制生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装 置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场 所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。

 

④可去除氨氮及难降解有机物由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于 增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降 解的有机物在系统中的水力停留•时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

 

©操作管理方便，易于实现自动控制该工艺实现了水力停留时间（HRT)与污泥停 留时间（SRT)的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技

 

 

术，可实现微机自动控制，ft而使操作管理更为方便。

 

®易于从传统工艺进行改造该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在 城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用 前景。

 

膜生物反应器也存在一些不足.。主要表现在以下几个方面：a.膜造价高，使膜生物反 应器的基建投资高于传统污水处理工艺；b.膜污染容易出现，给操作管理带来不便；£.能 耗高。先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力,；其次是MBR池中MLSS浓度 非常高，要保持^£够的传氧速率，必须加大曝气强度；还有为了加大膜通量、减轻膜污染， 必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。

 

膜可®由很多种材料制备可以是液相、固相甚至是气相的a目前使用的分离膜绝 大多数是固相膜。根据孔:径不同f霉分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；根据 材料不茼，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是微滤级别膜。膜可以是均质或非均 质的》可以是荷电的或电中性的。广泛用于废水处理的膜主要是由有机高分子材料制 备的固相非对称膜。

 

《1> MBK膜材质

 

①高分子有机膜材料聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含 氟聚合物等。

 

有机膜成本相对较低，造价便宜，膜的制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多样， 应用广泛，is铤行过程易污染、强度低、使用寿命短。

 

②无机膜是固态膜的一种，是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、 沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。

 

目前在MBR中使用,的无机膜多为陶瓷膜。优点是：它可以在压力为 lOMPa、温度的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具 有很大竞争力。缺点是：造价昂贵*.不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。

 

fS瓶膜孔径

 

MBRXi艺中用獏一般为微滤膜（MF)和超滤膜（UF),大都采用0.1〜0.4pm膜孔 径，这对于固液分离型的瞋反应器来说已经足够。

 

微滤膜常用的聚合物材料有聚碳酸3旨、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、 聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚酴11匪、聚酰咹等。

 

超滤常用聚合物材料有聚砜、聚醚砜、聚酰咹、聚丙烯腈（PAN:)、聚偏氟乙烯、纤维

 

东热、訊恤放渐、來里规放、來概挪放守。

 

(1)   MBR膜组件

 

为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现大的膜面积，通 常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下.完成混合液中各组分爾: 分离，这类装置称为膜组件（Module)。

 

工业上常用的膜组件形式有五种，即板框式CPlatfc and .Frame Module)、螺旋卷式 (Spiral Wowii Module,).、圆管式（Tubular Module),中空纤维式（H.nlt酸 Fib.细咖 和毛细管式（Capillary Module)。前两种使用平板膜，后三者使用管式膜。圆管式膜直 猶J: 1mm管式fi • S.〜10. 0 m m;:中空纤维式fe S m m。表.14 W两为各种膜组件特 性参数。

 

®板框式是MBR工艺早®用的一种獏组件形式.外形类似于普通的板框式压滤 机。优点是：制造组装简单.操作方便，易于维护、清洗、更换：缺点是：密封较复杂，压 力损失大，装填密度小=

 

②圆管式是由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式=实际中多采 用内压型，即进水从管内流人，渗透液从管外流出。膜直径在6〜24mm之间=圆管式膜优 点是：料液可以控制湍流流动，不易堵塞，易清洗，压力损失小。缺点是：装填密度小。

 

_中空纤维式外径一般为40〜鈕Ofito,内径为通〜42pm。优点是：耐压强度高，不 易变形。在MBR中，常把组件直接放入反应器中，不需耐压容器，构成浸没式膜生物反应 器。一般为外压式膜组件。优点是：装填密度高；造价相对较低；寿命较长，醑以采用物化 性能稳定、透水率低的尼龙中空纤维膜；膜耐压性能好，不需支撑材料。缺点是：对堵塞敏 感，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。图4-24所示为中空纤维式膜组件。

 

 

 

 

MBR膜组件设计的一般要求如下所述：①对膜提供足够的机械支撑，流道通畅，没有

 

流动死角和静水区；②能耗较低，辱量减少浓差极化，提高分离效率，减轻膜污染；③尽可 能高的装填密度，安装、清洗、更换方便；④具有足够的机械强度、化学和热稳定性。

 

膜组件的选用要综合考虑其成本，装填密度、应用场合、系统流程、膜污染及清洗、使

 

用寿命等。

 

进人20世纪如年代中后斯，膜生物反玫器在国外已进入了实际应用阶段。加拿大

 

Zenon公:司先推出了超滤管式膜生物反应器，并将其应用于城市污水处理。为了节约能 耗，读公缚又开发了浸人式中空纤维膜组件，其开发出的膜生物反应器已应用于美国、德 国、法国和埃及等十多个地方，规模从3&0mVdM 7609m3/cU日本三菱人造丝公司也是世 界上浸入式中空纤维膜的知名提供商，其在MBR的应用方面也积累了多年的经验，在日本以及其他国家建有多项实际MBR工程。日本Kubota公司是另一个在膜生物反应器实际应 用中具有竞争力的公司，它所生产的板式膜具有流通量大、耐污染和工艺简单等特点。国内 —些研究者及企业也在MBR实用化方面进行着尝试，膜生物反应器B应用于城市污水处理 及建筑中水回用，工业废水处理如处理食品工业废水、水产加工废水、养殖废水、化妆品生 产废水、染料废水、石油化工废水等，微污染饮用水净化、土地填埋场、堆肥渗滤液处理等 均获得了良好的处理效果。

 

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