膜生物反应技术4S-MBR工艺及其应用
来源：中国环保产业 阅读：3676 更新时间：2010-02-26 11:37目前，我国城镇污水处理多以氧化沟、A/O、A2/O、CASS等工艺为主，但这些工艺普遍存在处理效率低、占地面积大、有机剩余污泥产量大、污水处理难以实现同步回用等问题。
近年来，随着水资源短缺及污泥处置问题的突出，污水资源化及污泥减量化要求日益迫切，以膜生物反应器为代表的新工艺开始得到应用。
膜生物反应器（Membrane Bioreactor，简称MBR）是一种将膜分离技术与生物处理单元相结合的新型污水处理技术。具有处理效率高、运行稳定、出水可满足回用要求等诸多优点，受到广泛关注。
1 膜生物反应技术（4S-MBR）简介
4S-MBR是金达莱公司自主研发的一种以膜生物反应器为基础，反应器内活性污泥浓度大，运行能耗低，可实现基本不排放有机剩余污泥的污水处理新工艺，其特点“4S”主要体现在污水污泥同步（Sewage and Sludge Treating Synchronization）、处理回用同步（Treating and Recycling Synchronization）、脱氮除磷同步（Denitrifying and Dephosphorizing Synchronization）、节能高效同步（Saving and Efficiency Synchronization）方面。
1.1 4S-MBR工艺流程（见图1）
污水经提升泵提升后进入兼氧/好氧区（主要目的是控制前端硝化反应，优化后段氨氮及硝酸盐比例），随后污水进入膜生物反应区，由于膜的截留作用，反应区内形成高浓度的活性污泥，主要污染物（有机负荷及氨氮）在此区得到强化降解，出水可达到城市生活回用水标准要求。
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1.2 适用规模
根据实际情况，4S－MBR技术既可用于制造日处理几十吨水量的一体化污水处理装置，也可用于建造日处理上万吨水量的污水集中处理工程，其适用处理水量从1t/d到10万t/d不等，既能集中处理也可分散处理，适应性较强。
4S-MBR一体化污水处理装置见图2，4S-MBR污水集中处理工程见图3。
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1.3 4S-MBR技术主要特点
（1）处理效果好，出水可达到回用水平
由于膜的高效截留作用，反应器内活性污泥浓度大，污染物去除效率高，出水达到并优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准，可实现污水就近回用。
（2）污泥产生量小
该工艺通过强化有机污泥在系统中的自身消化，实现了有机污泥在系统中的大幅度减量。同时系统通过不排泥方式运行，污泥自身消化速率达到动态平衡，反应器内维持了与进水水质相匹配的高浓度活性污泥，基本不排放有机剩余污泥。
（3）能同步脱氮除磷
该工艺通过提高气化除磷微生物在生化系统中的比例，强化了“气化除磷”效果，突破了传统排泥除磷的技术观念。系统通过优化反应器结构，强化了系统的脱氮除磷效果，实现了单一膜生物反应器连续式高效脱氮除磷，达到国内外高效脱氮除磷生化处理工艺水平。
（4）运行能耗较低
该工艺通过改变传统单一好氧膜生物反应器工艺以好氧微生物为主的菌相结构及提高氧利用率，减少了系统生化需氧量及曝气冲刷无效能耗，使该技术在各项技术指标优于常规生化工艺的情况下，综合运行成本与常规生化工艺相当。
（5）可实现无人值守
系统通过采用PLC自动控制及GPRS远程监控，基本可实现无人值守运行，大大降低了废水处理站操作人员的配备数量和劳动强度。
（6）运行成本低
4S-MBR工艺占地面积较常规工艺大幅减少，布局灵活，系统通过降低运行能耗，吨水运行电耗仅0.36kW·h/m3，吨水处理成本仅0.3～0.5元。
1.4 技术经济优势
目前4S-MBR技术在城市污水处理领域已取得了较好效果。其技术经济指标与常规城市污水处理工艺对比见下表。
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2 4S-MBR技术在城市生活污水处理中的应用实例
2.1 集中式城市生活污水处理与回用领域
（1）江西省瑞昌县污水处理与回用工程
处理水量2.5万m3/d；工程投资3842万元；出水优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准：出水COD<30mg/L、BOD<10mg/L、NH3-N<5mg/L、SS<10mg/L；实现基本不排放有机剩余污泥。
（2）富葵精密组件（深圳）有限公司生活污水处理与回用工程
处理水量7500m3/d；工程投资1350万元；出水稳定优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准。
2.2 分散式污水处理与回用领域
（1）匈牙利KIS公司生活污水处理与回用工程
处理水量50m3/d；工程投资2万欧元；设备自2009年3月正式投入运行以来一直未排放污泥，出水优于匈牙利污水排放标准二级标准，出水就近回用。
（2）深圳观澜河流域创意产业园生活污水处理与回用工程
处理水量100m3/d；工程投资49.5万元；设备自2009年1月投入运行至今未排泥，出水稳定优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准。
（3）某别墅污水处理与回用工程
处理水量2m3/d；工程投资5万元；设备采用太阳能发电方式供电，自投入运行以来至今未排泥，出水稳定优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准，就近回用于别墅生活杂用水。
（4）江苏常州武进区孔嘉镇坂上村污水处理与回用工程
处理水量100m3/d；工程投资42万元；设备自2009年4月投入运行至今未排泥，出水稳定优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准，就近回用于村庄杂用水。
（5）中航工业洪都航空工业集团有限责任公司
处理水量1100m3/d；工程投资360万元；设备自2009年2月投入运行至今未排泥，出水稳定优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》标准，就近回用于厂区杂用水。
其他主要工程业绩还有：兴昂制革（惠州）有限公司污水处理与回用工程（处理规模2400m3/d）、江西赣江职业技术学院生活污水处理与回用工程（处理规模1000m3/d）、匈牙利KIS公司采购50台膜技术污水处理器（处理规模5000m3/d）、天津港北港池集装箱码头污水处理与回用工程（处理规模160m3/d）、华东交通大学污水处理与回用工程（处理规模200m3/d）、惠州象头山国家森林公园污水处理回用工程（处理规模30m3/d）、瑞昌第一中学生活污水处理工程（处理规模100m3/d）、石家庄中冀正元化工有限公司污水处理回用工程（处理规模600m3/d）、大保高速公路生活污水处理工程（处理规模125m3/d）等共30余个。
3 金达莱膜处理技术在工业废水处理中的应用
4S-MBR工艺对解决有机类废水处理及有机剩余污泥处理难题提供了理想的技术选择。同时，金达莱公司针对可生化性较差的工业废水自主研发出一套经济、技术可行的膜法深度处理回用工艺—JLD－特种集成膜分离技术。该技术采用“分级处理、逐级深化”的设计原理，集超滤、纳滤、反渗透等多种膜法处理工艺的优点于一体，已广泛用于电子电镀、皮革、印染、制药等多个工业废水处理领域。
3.1 在电子电镀废水处理上的应用
金达莱公司采用JDL-特种集成膜技术处理电子电镀废水，目前已成功应用于数百项电子电镀废水资源化处理回用工程。
（1）主要技术经济指标
电子线路板废水处理及回用投资2500～3200元/m3、直接运行成本2.0～3.0元/m3。电镀废水处理及回用吨水投资2000～4500元/m3，直接运行成本3.8～7.5元/m3，占地0.40～0.90m2/m3。
（2）工程实例
1）富顶精密组件有限公司电镀废水处理工程
2007年国家重点环境保护实用技术示范工程；处理规模6000m3/d，废水回用率60%；处理效果：出水COD<40mg/L、NH3-N<3mg/L、TP<0.5mg/L、Cu2+<0.1mg/L、Ni+<0.5mg/L。
2）深圳顺络电子股份有限公司生产废水治理及回用工程
处理规模73m3/d；废水性质：含镍废水、含锡废水、酸碱洗涤废水；处理效果：核心工艺为“TMF+JDL-特种集成膜”组合技术，废水回用率达90%，处理后出水达自来水水质标准，可作为电镀线一般用水。
（3）主要工程业绩
1）先进半导体材料（深圳）有限公司电镀废水治理工程（处理水量3600m3/d，国家示范工程）；
2）东莞豪峰电镀工业园废水处理与回用工程（一期处理规模5000m3/d，总处理规模3万m3/d）；
3）皆利士多层线路板（中山）有限公司废水处理工程（一期处理规模9600m3/d、总处理规模2.25万m3/d）；
4）鸿胜科技淮安厂废水处理工程（处理规模1.9万m3/d）；
5）富士康精密科技园废水处理工程（处理水量1.2万m3/d）；
6）长虹集团表面处理厂电镀、电泳涂装及表面处理废水处理工程（处理水量1500m3/d，国家示范工程）；
7）台湾富士康富柏工业（深圳）有限公司线路板废水及电镀废水处理工程（处理水量4000m3/d，国家示范工程）。
3.2 在皮革废水处理上的应用
金达莱公司采用“4S-MBR+JDL-特种集成膜”的组合工艺处理皮革废水，在我国成功实现兰皮制革废水达标处理及资源化回用，废水回用率达到60%。
（1）技术经济指标
直接运行成本2.0～3.0元/m3，比国内同类技术降低25%～30%；吨水占地0.70～1.0m2/m3，相比国内同类技术降低约30%；废水回用率60%，剩余污泥为传统工艺的20%，出水达广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）一级标准。
（2）工程实例
兴昂制革（惠州）有限公司污水处理与回用工程。处理规模2400m3/d；经济指标：总投资1080万元，直接运行成本2.0～3.0元/m3，占地0.8m2/m3；工程特色：将4S-MBR引入兰皮制革废水处理，并结合JDL-特种集成膜技术，在国内外首次将兰皮制革废水成功回用于生产，回用率达60%。
3.3 在印染废水处理上的应用
金达莱公司采用“预处理+4S-MBR”的组合工艺处理印染废水，已成功应用于多项工程。
（1）技术经济指标
直接运行成本为0.7～0.9元/m3；剩余污泥仅为传统生化工艺的20%；占地0.30～0.50m2/m3，为传统生化工艺的20%～50%；建设周期短，生化体系施工量约为传统生化处理系统的50%。
（2）工程实例
东莞市豪丰环保专业基地印染废水处理及回用工程。处理规模4万m3/d；技术指标：出水达到广东省《水污染排放限值》（DB44/26-2001）中一级标准；经济指标：直接运行成本0.78元/m3、占地0.33m2/m3。
3.4 在制药废水处理上的应用
金达莱公司采用“4S-MBR+JDL-特种集成膜”组合处理工艺，成功实现了发酵类、酶制剂类等制药废水的达标处理和回用。
（1）技术经济指标
直接运行成本1.0～1.5元/m3；占地0.20～0.30m2/m3，为常规好氧工艺1/3；出水水质：COD<200mg/L优于常规处理工艺所能达到的COD<300mg/L，氨氮<5mg/L；剩余污泥为传统生化工艺的20%，排泥周期＞90天/次。
（2）工程实例
诺维信（中国）生物医药有限公司酶制剂制药废水回用工程。处理规模3800m3/d；回用水量2660m3/d；经济指标：直接运行成本1.0～1.2元/m3（药剂费、人工费和电费），占地面积为0.2m2/m3；处理效果：制药废水回用率达70%，回用水COD≤60mg/L，BOD≤10mg/L，总磷≤1.0mg/L。
3.5 在有机硅类废水处理上的应用
金达莱公司采用“4S-MBR+ JDL-特种集成膜”的工艺处理有机硅类废水，成功实现了有机硅类废水的处理与回用。
（1）技术经济指标
直接运行成本3.0～3.5元/m3；占地0.8～1.0m2/m3；出水COD<300mg/L，经JDL-特种集成膜处理后达到回用标准。
（2）工程实例
凯达新材料股份有限公司有机硅污水处理与回用工程。处理规模4.5万t/a，回用水量3.6万t/a；经济指标：直接运行成本3.0～3.5元/m3，占地0.85m2/m3；处理效果：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 总结
金达莱公司依托膜技术为核心开发的4S-MBR膜生物反应器、JDL-特种集成膜分技术，已成功应用于城市污水处理及电子、电镀、皮革、印染、制药、有机硅类等多种工业废水处理领域，有效实现了废水的资源化利用。
