膜生物反應技術4S-MBR工藝及其應用
來源：中國環保產業 閱讀：3894 更新時間：2010-02-26 11:37目前，我國城鎮污水處理多以氧化溝、A/O、A2/O、CASS等工藝為主，但這些工藝普遍存在處理效率低、占地面積大、有機剩余污泥產量大、污水處理難以實現同步回用等問題。
近年來，隨著水資源短缺及污泥處置問題的突出，污水資源化及污泥減量化要求日益迫切，以膜生物反應器為代表的新工藝開始得到應用。
膜生物反應器（Membrane Bioreactor，簡稱MBR）是一種將膜分離技術與生物處理單元相結合的新型污水處理技術。具有處理效率高、運行穩定、出水可滿足回用要求等諸多優點，受到廣泛關注。
1 膜生物反應技術（4S-MBR）簡介
4S-MBR是金達萊公司自主研發的一種以膜生物反應器為基礎，反應器內活性污泥濃度大，運行能耗低，可實現基本不排放有機剩余污泥的污水處理新工藝，其特點“4S”主要體現在污水污泥同步（Sewage and Sludge Treating Synchronization）、處理回用同步（Treating and Recycling Synchronization）、脫氮除磷同步（Denitrifying and Dephosphorizing Synchronization）、節能高效同步（Saving and Efficiency Synchronization）方面。
1.1 4S-MBR工藝流程（見圖1）
污水經提升泵提升后進入兼氧/好氧區（主要目的是控制前端硝化反應，優化后段氨氮及硝酸鹽比例），隨后污水進入膜生物反應區，由于膜的截留作用，反應區內形成高濃度的活性污泥，主要污染物（有機負荷及氨氮）在此區得到強化降解，出水可達到城市生活回用水標準要求。
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1.2 適用規模
根據實際情況，4S－MBR技術既可用于制造日處理幾十噸水量的一體化污水處理裝置，也可用于建造日處理上萬噸水量的污水集中處理工程，其適用處理水量從1t/d到10萬t/d不等，既能集中處理也可分散處理，適應性較強。
4S-MBR一體化污水處理裝置見圖2，4S-MBR污水集中處理工程見圖3。
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1.3 4S-MBR技術主要特點
（1）處理效果好，出水可達到回用水平
由于膜的高效截留作用，反應器內活性污泥濃度大，污染物去除效率高，出水達到并優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002）標準，可實現污水就近回用。
（2）污泥產生量小
該工藝通過強化有機污泥在系統中的自身消化，實現了有機污泥在系統中的大幅度減量。同時系統通過不排泥方式運行，污泥自身消化速率達到動態平衡，反應器內維持了與進水水質相匹配的高濃度活性污泥，基本不排放有機剩余污泥。
（3）能同步脫氮除磷
該工藝通過提高氣化除磷微生物在生化系統中的比例，強化了“氣化除磷”效果，突破了傳統排泥除磷的技術觀念。系統通過優化反應器結構，強化了系統的脫氮除磷效果，實現了單一膜生物反應器連續式高效脫氮除磷，達到國內外高效脫氮除磷生化處理工藝水平。
（4）運行能耗較低
該工藝通過改變傳統單一好氧膜生物反應器工藝以好氧微生物為主的菌相結構及提高氧利用率，減少了系統生化需氧量及曝氣沖刷無效能耗，使該技術在各項技術指標優于常規生化工藝的情況下，綜合運行成本與常規生化工藝相當。
（5）可實現無人值守
系統通過采用PLC自動控制及GPRS遠程監控，基本可實現無人值守運行，大大降低了廢水處理站操作人員的配備數量和勞動強度。
（6）運行成本低
4S-MBR工藝占地面積較常規工藝大幅減少，布局靈活，系統通過降低運行能耗，噸水運行電耗僅0.36kW·h/m3，噸水處理成本僅0.3～0.5元。
1.4 技術經濟優勢
目前4S-MBR技術在城市污水處理領域已取得了較好效果。其技術經濟指標與常規城市污水處理工藝對比見下表。
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2 4S-MBR技術在城市生活污水處理中的應用實例
2.1 集中式城市生活污水處理與回用領域
（1）江西省瑞昌縣污水處理與回用工程
處理水量2.5萬m3/d；工程投資3842萬元；出水優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準：出水COD<30mg/L、BOD<10mg/L、NH3-N<5mg/L、SS<10mg/L；實現基本不排放有機剩余污泥。
（2）富葵精密組件（深圳）有限公司生活污水處理與回用工程
處理水量7500m3/d；工程投資1350萬元；出水穩定優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準。
2.2 分散式污水處理與回用領域
（1）匈牙利KIS公司生活污水處理與回用工程
處理水量50m3/d；工程投資2萬歐元；設備自2009年3月正式投入運行以來一直未排放污泥，出水優于匈牙利污水排放標準二級標準，出水就近回用。
（2）深圳觀瀾河流域創意產業園生活污水處理與回用工程
處理水量100m3/d；工程投資49.5萬元；設備自2009年1月投入運行至今未排泥，出水穩定優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準。
（3）某別墅污水處理與回用工程
處理水量2m3/d；工程投資5萬元；設備采用太陽能發電方式供電，自投入運行以來至今未排泥，出水穩定優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準，就近回用于別墅生活雜用水。
（4）江蘇常州武進區孔嘉鎮坂上村污水處理與回用工程
處理水量100m3/d；工程投資42萬元；設備自2009年4月投入運行至今未排泥，出水穩定優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準，就近回用于村莊雜用水。
（5）中航工業洪都航空工業集團有限責任公司
處理水量1100m3/d；工程投資360萬元；設備自2009年2月投入運行至今未排泥，出水穩定優于《城市污水再生利用城市雜用水水質》標準，就近回用于廠區雜用水。
其他主要工程業績還有：興昂制革（惠州）有限公司污水處理與回用工程（處理規模2400m3/d）、江西贛江職業技術學院生活污水處理與回用工程（處理規模1000m3/d）、匈牙利KIS公司采購50臺膜技術污水處理器（處理規模5000m3/d）、天津港北港池集裝箱碼頭污水處理與回用工程（處理規模160m3/d）、華東交通大學污水處理與回用工程（處理規模200m3/d）、惠州象頭山國家森林公園污水處理回用工程（處理規模30m3/d）、瑞昌第一中學生活污水處理工程（處理規模100m3/d）、石家莊中冀正元化工有限公司污水處理回用工程（處理規模600m3/d）、大保高速公路生活污水處理工程（處理規模125m3/d）等共30余個。
3 金達萊膜處理技術在工業廢水處理中的應用
4S-MBR工藝對解決有機類廢水處理及有機剩余污泥處理難題提供了理想的技術選擇。同時，金達萊公司針對可生化性較差的工業廢水自主研發出一套經濟、技術可行的膜法深度處理回用工藝—JLD－特種集成膜分離技術。該技術采用“分級處理、逐級深化”的設計原理，集超濾、納濾、反滲透等多種膜法處理工藝的優點于一體，已廣泛用于電子電鍍、皮革、印染、制藥等多個工業廢水處理領域。
3.1 在電子電鍍廢水處理上的應用
金達萊公司采用JDL-特種集成膜技術處理電子電鍍廢水，目前已成功應用于數百項電子電鍍廢水資源化處理回用工程。
（1）主要技術經濟指標
電子線路板廢水處理及回用投資2500～3200元/m3、直接運行成本2.0～3.0元/m3。電鍍廢水處理及回用噸水投資2000～4500元/m3，直接運行成本3.8～7.5元/m3，占地0.40～0.90m2/m3。
（2）工程實例
1）富頂精密組件有限公司電鍍廢水處理工程
2007年國家重點環境保護實用技術示范工程；處理規模6000m3/d，廢水回用率60%；處理效果：出水COD<40mg/L、NH3-N<3mg/L、TP<0.5mg/L、Cu2+<0.1mg/L、Ni+<0.5mg/L。
2）深圳順絡電子股份有限公司生產廢水治理及回用工程
處理規模73m3/d；廢水性質：含鎳廢水、含錫廢水、酸堿洗滌廢水；處理效果：核心工藝為“TMF+JDL-特種集成膜”組合技術，廢水回用率達90%，處理后出水達自來水水質標準，可作為電鍍線一般用水。
（3）主要工程業績
1）先進半導體材料（深圳）有限公司電鍍廢水治理工程（處理水量3600m3/d，國家示范工程）；
2）東莞豪峰電鍍工業園廢水處理與回用工程（一期處理規模5000m3/d，總處理規模3萬m3/d）；
3）皆利士多層線路板（中山）有限公司廢水處理工程（一期處理規模9600m3/d、總處理規模2.25萬m3/d）；
4）鴻勝科技淮安廠廢水處理工程（處理規模1.9萬m3/d）；
5）富士康精密科技園廢水處理工程（處理水量1.2萬m3/d）；
6）長虹集團表面處理廠電鍍、電泳涂裝及表面處理廢水處理工程（處理水量1500m3/d，國家示范工程）；
7）臺灣富士康富柏工業（深圳）有限公司線路板廢水及電鍍廢水處理工程（處理水量4000m3/d，國家示范工程）。
3.2 在皮革廢水處理上的應用
金達萊公司采用“4S-MBR+JDL-特種集成膜”的組合工藝處理皮革廢水，在我國成功實現蘭皮制革廢水達標處理及資源化回用，廢水回用率達到60%。
（1）技術經濟指標
直接運行成本2.0～3.0元/m3，比國內同類技術降低25%～30%；噸水占地0.70～1.0m2/m3，相比國內同類技術降低約30%；廢水回用率60%，剩余污泥為傳統工藝的20%，出水達廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）一級標準。
（2）工程實例
興昂制革（惠州）有限公司污水處理與回用工程。處理規模2400m3/d；經濟指標：總投資1080萬元，直接運行成本2.0～3.0元/m3，占地0.8m2/m3；工程特色：將4S-MBR引入蘭皮制革廢水處理，并結合JDL-特種集成膜技術，在國內外首次將蘭皮制革廢水成功回用于生產，回用率達60%。
3.3 在印染廢水處理上的應用
金達萊公司采用“預處理+4S-MBR”的組合工藝處理印染廢水，已成功應用于多項工程。
（1）技術經濟指標
直接運行成本為0.7～0.9元/m3；剩余污泥僅為傳統生化工藝的20%；占地0.30～0.50m2/m3，為傳統生化工藝的20%～50%；建設周期短，生化體系施工量約為傳統生化處理系統的50%。
（2）工程實例
東莞市豪豐環保專業基地印染廢水處理及回用工程。處理規模4萬m3/d；技術指標：出水達到廣東省《水污染排放限值》（DB44/26-2001）中一級標準；經濟指標：直接運行成本0.78元/m3、占地0.33m2/m3。
3.4 在制藥廢水處理上的應用
金達萊公司采用“4S-MBR+JDL-特種集成膜”組合處理工藝，成功實現了發酵類、酶制劑類等制藥廢水的達標處理和回用。
（1）技術經濟指標
直接運行成本1.0～1.5元/m3；占地0.20～0.30m2/m3，為常規好氧工藝1/3；出水水質：COD<200mg/L優于常規處理工藝所能達到的COD<300mg/L，氨氮<5mg/L；剩余污泥為傳統生化工藝的20%，排泥周期＞90天/次。
（2）工程實例
諾維信（中國）生物醫藥有限公司酶制劑制藥廢水回用工程。處理規模3800m3/d；回用水量2660m3/d；經濟指標：直接運行成本1.0～1.2元/m3（藥劑費、人工費和電費），占地面積為0.2m2/m3；處理效果：制藥廢水回用率達70%，回用水COD≤60mg/L，BOD≤10mg/L，總磷≤1.0mg/L。
3.5 在有機硅類廢水處理上的應用
金達萊公司采用“4S-MBR+ JDL-特種集成膜”的工藝處理有機硅類廢水，成功實現了有機硅類廢水的處理與回用。
（1）技術經濟指標
直接運行成本3.0～3.5元/m3；占地0.8～1.0m2/m3；出水COD<300mg/L，經JDL-特種集成膜處理后達到回用標準。
（2）工程實例
凱達新材料股份有限公司有機硅污水處理與回用工程。處理規模4.5萬t/a，回用水量3.6萬t/a；經濟指標：直接運行成本3.0～3.5元/m3，占地0.85m2/m3；處理效果：回用水COD＜20mg/L、排放水COD＜300mg/L、BOD＜300mg/L、SS＜400mg/L、NH3-N＜35mg/L、TP＜8mg/L。
4 總結
金達萊公司依托膜技術為核心開發的4S-MBR膜生物反應器、JDL-特種集成膜分技術，已成功應用于城市污水處理及電子、電鍍、皮革、印染、制藥、有機硅類等多種工業廢水處理領域，有效實現了廢水的資源化利用。
