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   廢水處理提標改造集約化技術PTFE_ACMBR工藝


1、AC-MBR工藝

(1)什么是AC-MBR

AC-MBR(Active Carrier Membrane Bioreactor)活性載體膜生物反應器,它是一種投料活性污泥法與膜生物反應器相結合的工藝,即復合MBR技術,一方面通過向生化池中投加活性載體(AC)對系統產生顯著影響,改變系統內生物多樣性以及微生物的存在方式,改變基質的分配與傳質狀況,增加系統的生物固體總量,構建懸浮生長與附著生長的“雙泥”共生微生物系統;另一方面,利用膜實現泥水分離,代替傳統二沉池,從而實現搞笑的固體固體截留,提升整個系統的凈化能力。

(2)AC-MBR工作機理


具體工作機理共分4個主要過程,即:混合——黏附——凝聚(反應)——膜分離?;钚暂d體投加到生化池中,利用曝氣攪拌充分均勻分布于池中,利用其自身的黏附能力和表面電位性將微生物與難降解有機物、毒性物質負載其自身,形成共聚物,在微觀狀態下,形成一個個獨立的球狀微生態菌落,異養型微生物利用負載在活性載體(AC)上的有機質作為反應底物,形成共聚反應,與懸浮態的活性污泥形成兩個不同的反應體系。最后在膜作用下進行固體截留,從而獲得高品質出水

(3)ACMBR工藝核心——PTFE中空纖維膜

ACMBR工藝并非是簡單的向MBR生化池中投加活性載體(AC)就實現了功能的突破,它是一個全新的系統工藝,生化系統內微生物的分布與傳質方式都發生了改變,此外它對膜的表面機械能要求很高,傳統的PVDF材質的中空纖維膜由于其表面機械性能較差,長期運行下,活性載體(AC)會對表面造成機械擦傷,降低其原有的機械強度,使膜的使用壽命縮短,這是因為投加的活性載體(AC)表面呈微孔結構,具有不規則接觸角,形狀極不平整,且具有一定硬度,長時間擦洗,會對膜表面產生磨損傷害。從另一角度,改變膜材料性能,使之能有效與AC協同作用,因此提出采用PTFE材質的中空纖維膜來替換傳統的PVDF材質。

 

聚四氟乙烯中空纖維膜(PTFE)


聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene),簡稱PTFE,就是我們常見到的塑料王,它具有機械強度高,耐腐蝕,耐高溫,耐酸堿,長使用壽命等特點,基于PTFE材質的中空纖維膜特點可以彌補PVDF材質在本技術中的缺陷,下表為PVDF與我司PEFE中空纖維膜的部分參數對比。

項目

PVDF

PTFE

機械性能

6~10N

>40N

出水通量

8~12LMH

15~40LMH

耐pH

2~12

0~14

耐受溫度

5~45℃(-40~150℃)

220℃~260℃

使用壽命

2~3年

5~10年

化學清洗周期

3~6個月

8~12個月

保存方法

濕式保存

干式保存

抗污染性能

一般

污泥濃度

6~8g/L

8~30g/L

跨膜壓差

20~30kPa

20~30kpa

從上表可以看出,PEFE中空纖維膜相對PVDF中空纖維膜在各項參數上都是優勝者,這些參數指標可以說是一個革新,在工業廢水處理中具有非常高的應用價值。

碧盾環保與中科院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所“)建立合作,成立中科碧盾新膜,成為一家致力于PTFE中空纖維膜開發與生產的新材料技術企業。

榮獲各項國內外技術大獎

中國膜工業協會科學技術一等獎

大連市技術發明一等獎

大連市專利獎一等獎

IChemE Malaysia Awards for Oil and Gas Award

IChemE Global Awards with Highly Commended Research Project Award

(4)在工業廢水處理提標改造過程中的應用價值

基于PTFE的ACMBR工藝生化池污泥濃度MLSS可以8000~30000mg/L,而常規的MBR工藝只能做到6000~8000mg/L(平板膜的污泥濃度MLSS典型可以做到8000~12000mg/L),而傳統的活性污泥法的污泥濃度MLSS通常只設計到3000~5000mg/L,且常受水質沖擊負荷影響,若過高的污泥濃度,又會引起污泥膨脹等現象。

工業廢水在提標改造過程中常遇到如下如題:

一是有限的占地對改造擴增的矛盾,常常隨著生產線水量的增多,需要對廢水處理系統提出更多處理能力的要求;再者,出水標準提高,需要增加深度處理,過多工藝流程的增加,對土地需求提出更多要求。

二是,投資費用與運行成本的的問題,過多的增加投資以及所選用的工藝對后期運行成本與環保要求本身二者的平衡。

三是管理復雜度與人員匹配需求,過長的工藝流程不僅增加了管理的復雜度,還對對人員提出了較高水平,無形中增加了企業用人成本。

上圖為傳統工藝與ACMBR工藝的對比,冗長的工藝改造路線不僅增大投資,而且對土地需求較大,后期的運行成本與管理復雜度都是一種挑戰。

而采用ACMBR工藝就簡單很多,在原生化池的基礎上進行深度改造,不僅實現了生化池的進水處理能力,同時獲得了與傳統工藝一樣的出水品質,甚至出水品質更高,在不增加土地的條件下,能夠實現提質增效,雖然投資上比MBR成本偏高,但總體上與傳統相比,仍然具有成本優勢,是一種極具價值的的解決方案。

4、應用與展望

AC-MBR在石化廢水提標改造具有極大經濟價值和技術價值,在對難降解有機物、毒性物質的去除與傳統工藝相比,具有以下優勢:

具有MBR原有技術優勢,同時具有更小的占地面積;

更優質的出水,與一級A排放標準相比,部分出水指標能夠提升30%~50%,大大改善出水效果;

提高對毒性物質、難降解有機物、色度、重金屬的去除;

改善活性污泥性能,不易發生膨脹,能對表面活性劑有效抑制,減少曝氣池液面泡沫及其危害;

能夠實現原位擴容,縮短工藝流程,工藝工藝復雜度,降低土建投資和運行成本;

實現膜的高通量運行,匹配PEFE材質的中空纖維膜,具有長生命周期,膜的使用壽命是傳統PVDF的3~5倍,大大降低膜的更換成本與使用維護成本。

該技術在石化廢水、制藥廢水、造紙廢水、印染廢水、垃圾滲濾液、農藥廢水、煤化工廢水均具有高價值使用場景。

 


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