膜生物反应器的能耗

发布日期：2018-02-08 作者：苏州荣轩环保有限公司

膜生物反应器的能耗

MBR的能耗主要来自供水泵、循环泵、渗水抽吸泵和曝气系统，比常规活性污泥法（0.3~0.5kW·h/m³）高。能耗高的主要原因是必须保持一定的膜面压力来实现固液分离。其次是MBR中的MLSS非常高，水中氧的传递效果差，必须采用加大曝气量的方式来改善这种状况。另外，由于膜污染造成膜通量迅速下降，必须增大流速，冲刷膜面，减轻膜污染以维持所需要的膜通量。
外置式MBR是通过一个大的水泵来实现活性污泥的循环，满足所需的高压和流速。而浸没式MBR通过反应器内的气体运动来实现所需的错流速度，通过高于膜的水位来实现所需的压力。因此浸没式比外置式总能耗低。
1997年Cote报告一个浸没式MBR的能耗为0.3 kW·h/m³，其中曝气能耗为0.28 kW· h/m³。在1998年Cote测定了外置式能耗为2~10 kW· h/m³，浸没式为0.2~0.4 kW· h/m³。Gander等2000年测定了MBR的能耗数据，假定循环泵和离心鼓风机的总效率为60%，测定结果是浸没式和外置式MBR的能耗相关非常大。外置式曝气占总能耗的20%~50%，而浸没式曝气占总能耗的80~100%。实验结果表明，浸没式MBR的总能耗比外置式少30倍以上。
1994年Krauth证明在外置式MBR中，采用提高膜错流速度和膜面积的方法可以降低能耗。1999年Wagner发现在外置式MBR中采用气提泵，在低膜能量，低错流速度时，能耗为0.5~1.5 kW·h/m³，而采用通常的泵类的系统其能耗为1.5~3.5 kW·h/m³。
2000年Cote等对Zenon公司的两种膜进行能耗比较，在生物处理条件相同的条件下，过滤条件相差很大。浸没式MBR工作压力小，采用曝气来对膜进行清洗无需生物循环，能耗仅为0.3~0.6 kW·h/m³（包括泵和曝气的能耗）。管式膜虽然膜通量较大，但因压力随膜长度方向降低，所以需要较高的切向流速和较大压力，从而导致很高的循环率，能耗高达4~12 kW·h/m³，是浸没式膜组件的10~20倍。这是浸没式MBR得以广泛应用的主要原因。
1998年Davice对设计流量为650 m³/d和10500m³/d的MBR和活性污泥法污水处理厂进行费用比较，在平均设计流量为650m³/d时，MBR污水处理厂的总造价为613000英镑，其中膜系统的费用占78%。活性污泥法由于需建造沉淀池、占地面积较大等原因，比MBR的总费用调出60%，处理费用高出15%；在平均设计流量为10500m³/d时，情况恰恰相反，活性污泥法污水处理厂的总造价仅为MBR的54%，处理费用仅为MBR的79%.
通过比较可知，在处理规模时，MBR具有绝对优势，不仅在处理效果上好于活性污泥法，而且在基建投资和处理费用方面都优于活性污泥法。当处理规模较大时，MBR仅在处理效果上优于活性污泥法，而基建投资和处理费用方面不如活性污泥法。就目前情况而言，MBR处理城市污水和工业废水，与常规的污水处理方法相比，存在一个最大处理流量，即在此流量下，MBR与活性污泥法相比，具有竞争优势。
随着膜生产技术的提高，膜的价格不断降低，MBR工艺的最大竞争流量也在不断增加，Davies在1998年证明，当把设计流量标准从3倍旱季流量减至2倍时，最大竞争流量有12000m³/d增加到22000m³/d。当膜价格降低50%时，在3倍旱季流量标准条件下，最大竞争流量可增至25000m³/d。无可争议，MBR的最大竞争流量一直在增长，随着各项技术的不断发展还将会继续增长。

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