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梁国明 中国科学院上海应用物理研究所 研究员 上海斯纳普膜分离科技有限公司 总经理. 浸没式平板膜 及其在污水处理 MBR 中的应用. 什么是膜生物反应器（ MBR ） MBR 和活性污泥法的区别 MBR 的主要特点 MBR 的应用领域 MBR 技术发展的影响因素 MBR 用膜及组件形式 平板膜的技术优势 MBR 系统的运行参数 平板膜 MBR 工程应用案例 国产平板膜的发展史. 膜生物反应器（ MBR ）是 …. 生化处理工艺和膜分离工艺的结合（集成技术） 利用膜分离功能将微生物和水分离，微生物浓度提高，产出水清澈透明。
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梁国明 中国科学院上海应用物理研究所 研究员 上海斯纳普膜分离科技有限公司 总经理 浸没式平板膜 及其在污水处理MBR中的应用
什么是膜生物反应器（MBR） • MBR和活性污泥法的区别 • MBR的主要特点 • MBR的应用领域 • MBR技术发展的影响因素 • MBR用膜及组件形式 • 平板膜的技术优势 • MBR系统的运行参数 • 平板膜MBR工程应用案例 • 国产平板膜的发展史
膜生物反应器（MBR）是… • 生化处理工艺和膜分离工艺的结合（集成技术） • 利用膜分离功能将微生物和水分离，微生物浓度提高，产出水清澈透明。 • 结论：两者的结合，效果1+1＞2
平板膜--生物反应器（MBR） 膜出水 活性污泥 气泡 进水 抽吸泵 风机 膜片 曝气管
MBR与活性污泥法的区别 浸没式膜组件 出水或中水回用 污 水 沉淀池 污泥排放 MBR工艺 污水 出水 传统活性污泥池 沉淀池 污泥回流 污泥排放 传统活性污泥工艺
MBR的主要特点 • 提高和稳定的处理出水水质 • 保证微生物活性污泥和细菌的可靠截留 • 通过提高好氧反应池的活性污泥浓度提高处理效率 • 优化和提高了传统工艺的处理能力 • 节约了二沉池 • 可为后续的深度处理工艺（如纳滤、反渗透）做预处理。
MBR的应用领域 • 传统生物方法能够处理的可生物降解的污水 • 传统污水处理后废水需要深度处理的场合 • 企业扩产而污水处理场地无法扩大的场合 • 中水回用
MBR技术发展的影响因素 • 关于城市污水处理和工业废水排放标准的更加严格的新立法； • 地区性水资源短缺； • 设置激励政策，鼓励污水处理技术，特别是污水回用技术的改进； • 投资费用的降低； • 对MBR技术信心的增强及接受度的提高。
MBR膜孔径 • 膜的孔径与污染物颗粒直径相差越大，膜越不容易污染。 过滤 微滤 MBR用膜 超滤 纳滤 反渗透 1A 10A 100A 1000A 1μ 10μ 100μ 1mm
膜的外置式与内置式MBR • 外置式MBR通常采用管式膜元件，其优点是滤膜的维修更换方便，缺点是为获得稳定的通量，循环水需要高达5米/秒的流速，动力消耗大； • 内置式MBR采用负压产水，而且不需要大量的循环水，所以动力消耗低，节能明显。
内置式（浸没式）MBR的组成要素 • 滤膜，包括膜组件的设计和通量的维持； • 进水，包括进水特性和预处理； • 对膜和主体微生物的曝气； • 污泥排放和污泥停留时间； • 生物活性和微生物特性。
内置式MBR对滤膜的要求 • 污泥存在的要求：良好的抗污染性 • 强大曝气的要求：良好的机械强度 • 负压产水的要求：较低的滤膜阻力 • 化学清洗的要求：良好的化学稳定性 • 产水水质的要求：良好的孔径一致性
内置式的平板膜和中空纤维膜 中空纤维膜（帘式膜） 浸没式平板膜
在日本建成的MBR系统中，平板膜与中空纤维膜的使用比例约为5：5；在日本建成的MBR系统中，平板膜与中空纤维膜的使用比例约为5：5； • 在韩国这一比例约为3：7，并且呈逐年上升之势； • 在中国，由于MBR的应用起步较晚，且平板膜相对价格较高，目前大量采用中空纤维式，平板膜的使用量还比较少，但是随着人们对平板膜认识的逐步加深，虽然一次投资比较大，但从使用寿命，日常维护等综合指标考量，平板膜的使用成本与中空纤维相当，平板膜在中国MBR系统中所占比例也将向发达国家一样达到一个相当高的水平。
平板膜的结构 • 膜材质：聚偏氟乙烯（PVDF） • 膜性质：超微滤膜 • 过滤形式：负压抽吸
平板膜组件的结构 曝气系统 • 微生物供氧 • 冲刷膜表面 • 水利搅拌 膜箱系统 • 固定每一片平板膜 • 收集膜产水
气泡 活性污泥颗粒 膜片 平板膜的技术优势 • 更好的抗污染性能： • 适应更高的活性污泥浓度； • 不会出现泥坨； • 通过气水混合物在膜片表面的冲刷作用，很好的清除膜表面的附着物，保持膜通量。 平板膜 中空纤维膜
平板膜的技术优势 • 出水水质稳定： • 由于滤膜牢固地焊接在高强度支撑板上，不会出现断丝现象，所以出水水质稳定，这在有深度NF或RO的处理的时候尤其重要； 中空纤维膜的断丝
平板膜的技术优势 • 不需要离线清洗，维护方便 • 平板膜不需要离线清洗，只需要在线化学清洗即可恢复通量，把调配好的药剂从抽吸口回灌入膜片中，浸泡一段时间即可。而且 • 清洗周期长，生活污水3个月以上。
平板膜的技术优势 • 滤膜寿命长 • 一般平板膜的实际使用寿命可以达到5年以上，最长使用寿命已经到达8年以上。
平板膜的技术优势 • 膜片更换过程简单 • 由于平板膜组件独特的设计，使得在膜片损坏更换过程中，膜片可单张更换，无需更换支架。
MBR系统运行参数 液体抽吸： • 对于浸没式MBR，维持运行所需的总压力损失很小，可以忽略。在此类装置中压力损失主要由跨膜压差引起，所以通过观察抽吸压力的变化可以判断滤膜是否已经污染。
MBR系统运行参数 膜的维护 • 膜的物理清洗和化学清洗液是影响运行成本的重要因素； • 是否需要物理和化学清洗有膜和工艺构型，进水水质决定。普通运行工艺的清洗方法一般有膜制造公司提供，但对特殊污水会根据具体应用情况进行调整。
MBR系统运行参数 曝气 • 曝气量首先与生物反应器所需的空气量有关，主要起到搅拌和提供溶解氧以维持一定的微生物量。 • MBR系统中曝气非常重要，它可以将固体物质从膜表面冲刷下来。 • MBR系统的能耗主要是曝气能耗。
MBR处理生活污水的效果 • 膜的临界过滤通量：400-450升／米2日 • 容积负荷：BOD原液171.1mg／L，出水3.5mg／L，日处理69M3， • 污泥混合液体积8M3： • 容积负荷：1.45kgBOD／m3d
MBR处理生活污水的效果 MBR 系统进、出水COD浓度变化情况
MBR处理生活污水的效果 MBR系统进、出水BOD浓度变化情况
MBR处理生活污水的效果 MBR系统进出水SS变化情况
冷轧废水 • 宝钢集团冷轧废水站改造项目对冷轧碱性含油废水进行处理，前处理采用催化氧化＋生化MBR工艺，MBR工艺出水需进行除盐，使电导率小于1500μS/cm后，达到二类串接水标准满足生产回用。 • 该工程于2009年5月顺利完成，进入运行阶段。该工程的成功实施是我国在冷轧废水回用处理领域的一大突破。 • 设计水源：冷轧碱性含油废水
冷轧废水 MBR出水结果 • CODCr≤70mg/l； • 电导率≤4000μS/cm • 悬浮物≤5mg/l； • 浊度≤5NTU； • 油≤3mg/L； • 氯离子≤800mg/l； • pH：6~9；温度5~40℃
宝钢冷轧碱性含油废水：处理能力：160M3/h使用平板膜8960片，膜面积13440M2投运时间：2009年5月宝钢冷轧碱性含油废水：处理能力：160M3/h使用平板膜8960片，膜面积13440M2投运时间：2009年5月
中国平板膜的发展历程---研发 • 2002年中国科学院上海应用物理研究所（SINAP）在中国第一家研制出沉浸式平板膜。 • 膜材质：PVDF • 膜孔径：0.1微米 • 膜孔结构：不对称膜
平板膜的发展历程---研发 • 2003年上海嘉定污水处理厂建立了日处理能力为60M3的平板膜生物反应器中试装置。 • 处理生活污水的稳定产量达到500L/M2d。
中国平板膜的发展历程---研发 • 与此同时，清华大学 、天津大学、浙江大学、同济大学以及中科院北京生态中心等共同承担的国家863项目也将平板膜作为研究内容之一，主要由同济大学承担平板膜生物反应器的研究； • 中科院上海应用物理研究所为同济大学提供了滤膜和平板膜元件。
中国平板膜的发展历程---商业应用 2003年：国产平板膜首次商业使用 • 2003年，采用平板膜生物反应器技术处理洗衣废水的一体化设备在上海城市酒店建成投入使用。
中国平板膜的发展历程 上海松江垃圾填埋场渗滤液处理（150M3/d） 2004年：第一个采用国产平板膜处理垃圾渗滤液项目
中国平板膜发展历程 2008年：国产平板膜生产首次采用焊接技术 • 2008年第一块采用超声波焊接技术生产的平板膜（通常说的第三代）在上海斯纳普膜分离科技有限公司投入批量生产，标志着中国平板膜生产技术水平达到国际先进水平。
2009年： • 平板膜用于南极科考队中山站的MBR系统（30M3/d）
中国平板膜的发展历程 2009年：国产平板膜单项工程膜面积首次超万 • 2009年5月，由上海斯纳普公司提供平板膜的宝山钢铁厂冷轧废水处理项目投入运行，使用的滤膜面积达到13440M2，是中国已经投入正常运行的最大的平板MBR，标志着中国平板膜的生产和应用技术登上了一个新的台阶。
中国平板膜的发展历程 2010年：中国产平板膜批量出口 • 2010年3月，随着整集装箱平板膜出口到韩国，标志着中国平板膜已经走出国门，批量出口国际市场； • 2010年5月，平板膜整集装箱出口俄罗斯； • 2011年，中国平板膜已出口到近二十个国家和地区。
