雙碳背景下污水處理新工藝——透氧膜生物反應(yīng)器（MABR）

時(shí)間：2022-10-25 15:25

來源：開創(chuàng)環(huán)保

我國是世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi)國，自“雙碳”目標(biāo)提出以來，關(guān)于“雙碳”目標(biāo)的“時(shí)間表”與“路線圖”就一直備受關(guān)注，我國污水處理行業(yè)的碳排放量約占全社會總排放量的1%，在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中占比最大，因此污水處理廠的“低碳化”改造意義重大。

MABR(Membrane Aeration Bioreactor)中文翻譯為曝氣膜生物反應(yīng)器或透氧膜生物反應(yīng)器，單從字面上理解MABR是用膜來曝氣的生物工藝，但實(shí)際上，所謂的膜曝氣是一種無泡曝氣技術(shù)，不是指用膜的微孔進(jìn)行曝氣傳氧，膜曝氣更像是一種透氣膜，像人的肺一樣，將吸入的空氣中的氧氣傳到血液中供人體生命活動，而剩余的氮?dú)狻⒍趸嫉葎t被呼出，MABR膜就是將氧氣傳給生長在膜上的微生物，水中的污染物通過擴(kuò)散作用進(jìn)入以MABR膜為載體生長的生物膜中，最終實(shí)現(xiàn)污染物的去除。該工藝是一種新型污水處理工藝，具有高效脫氮能力，在污水廠提標(biāo)改造，減碳降耗方面，具有顯著優(yōu)勢，尤其在雙碳要求的背景下，MABR工藝在污水處理領(lǐng)域的減碳功效巨大。

MABR工藝的研究可以追溯到上世紀(jì)60年代。著名的F. J. Ludzack和Morris Ettinger在1960年就用透氣塑料膜來進(jìn)行氧化作用;1978年西弗吉尼亞大學(xué)的Charles Jenkins教授的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了污水處理的小試研究，得到了不錯的效果;1986年，加拿大人Pierre Cté博士團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了中試研究，后明尼蘇達(dá)大學(xué)的Michael Semmens教授及愛爾蘭都柏林大學(xué)的Eoin Casey教授的團(tuán)隊(duì)也相繼進(jìn)行了相關(guān)的中試研究，使得MABR技術(shù)在污水處理領(lǐng)域占據(jù)了一席之地。

MABR工藝是集合了曝氣工藝、膜工藝與生化工藝的特點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)如下幾個(gè)方面：

1、傳氧率較高

由于MABR是無孔膜，氧氣以分子形式傳輸，傳氧過程屬于無泡曝氣，氧氣在水體中的實(shí)際停留時(shí)間被延長;其次空氣可以低壓方式進(jìn)行輸送，不需要克服靜水壓力來穿過中空纖維膜。經(jīng)測試MABR的傳氧速率可達(dá)8~14g O2/m2/d，曝氣效率是常規(guī)曝氣系統(tǒng)的3-4倍。

2、同步硝化反硝化

與我們所學(xué)的生物膜工藝不同，MABR工藝的傳質(zhì)過程屬于異向傳質(zhì)，即氧氣的傳輸方向與污染物的傳遞方向相反,如下圖所示。由于透氧膜的傳氧作用使得MABR膜上形成了的生物類型依次為靠近MABR膜的好氧層、缺氧層與厭氧區(qū)，污染物如COD、NH3-N等的傳質(zhì)擴(kuò)散作用是從混合液一側(cè)向MABR生物膜一側(cè)進(jìn)行，此時(shí)硝化和反硝化反應(yīng)可以分別在生物膜的內(nèi)外兩側(cè)進(jìn)行，即實(shí)現(xiàn)了同步硝化反硝化作用;

3、運(yùn)行能耗低

運(yùn)行能耗低。相比較常規(guī)的生化處理工藝，MABR工藝可降低50%~70%的能耗;

4、碳源投加少

碳源投加少。節(jié)約30%~50%的碳源投加;

5、占地面積小

節(jié)約50%以上的系統(tǒng)占地;

6、污泥產(chǎn)量低

減少50%污泥產(chǎn)量;

7、抗沖擊能力增強(qiáng)

受水溫、水質(zhì)、水量影響小;

8、即插即用

模塊化設(shè)計(jì)，縮短工程周期;

MABR的主要生產(chǎn)廠商及產(chǎn)品有杜邦公司的Oxymem產(chǎn)品、蘇伊士公司的ZeeLung產(chǎn)品及以色列Fluenc公司的新一代平板MABR膜產(chǎn)品，且各公司的產(chǎn)品在國內(nèi)外均得到實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)用規(guī)模已超過10萬噸。目前國內(nèi)對該技術(shù)的關(guān)注度也越來越高，國產(chǎn)化進(jìn)程在快速推進(jìn)，浙江開創(chuàng)環(huán)保科技股份有限公司緊跟時(shí)代步伐，致力創(chuàng)新水技術(shù)，已率先開發(fā)出了國產(chǎn)的MABR產(chǎn)品，并得到小規(guī)模的應(yīng)用，相信在不久的將來，國產(chǎn)的MABR技術(shù)將為污水處理的減碳帶來巨大貢獻(xiàn)。

編輯：趙凡

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