厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR)是将膜分离技术与厌氧生物处理单元相结合的一种新型水处理技术。AnMBR技术在保留厌氧生物处理技术投资省、能耗低、可回收利用沼气能源、负荷高、产泥少、耐冲击负荷等诸多优点的基础上,引入膜组件,还带来一系列优点,如:生化效果好,产水水质好且稳定等。总之,它是以一种既经济又可靠的方式,减少了能源消耗、实现了能源回收,同时减少了污泥产生,具有广阔的应用前景。
AnMBR过程分为厌氧消化与膜分离两个阶段,其中,厌氧消化阶段与传统厌氧处理工艺无异,膜分离阶段与好氧MBR的主要差异在于不采用曝气吹扫膜表面。按其膜组件的安放位置可分为分置式与浸没式,如下图。在AnMBR中,影响膜分离效果和稳定运行的主要因素是膜污染问题,而引起膜污染的主要因素有进水条件、运行条件、膜材料、污泥特性、微生物代谢产物以及反应器构型等。
分类 |
分置式AnMBR |
浸没式AnMBR |
示 意 图 |
 |
 |
运行方式 |
易于膜清洗、更换。借助循环泵提供高流速产生的水流剪切力控制膜污染,因此能耗高(>10kW·h/m3)。 |
采用循环沼气进行膜面曝气的方式控制膜污染,能耗低。但膜通量往往较低(10 LMH左右)。 |
由于厌氧微生物种类复杂以及严格的厌氧环境,所造成的膜污染现象更加严重。目前AnMBR的应用还不多,且多是以便于安装清洗的外置式AnMBR为主,如GE已提出该项技术,并应用于几百吨的工程中。GE公司的AnMBR专用于处理高浓度有机物的工业废水。
以20000m3/d为例,基建投资与同等规模的好氧MBR相当,运行费用只有其1/3,而产生的甲烷的价值约为运行费用的1.5倍。
膜污染是限制AnMBR的主要因素,为此,可采用新型膜过程和动态膜过程、改变膜组件的位置、与其它技术耦合的方式来减缓膜污染。
特征 |
传统好氧处理 |
传统厌氧处理 |
好氧MBR |
AnMBR |
有机物处理效率 |
高 |
中到高 |
高 |
高 |
出水水质 |
高 |
低到中 |
高 |
高 |
剩余污泥产率 |
高 |
低 |
中到高 |
低(相对好氧工艺约减少90%) |
处理设施占地面积 |
大 |
中到大 |
小 |
小 |
生物截留效果 |
差到中等 |
差 |
完全 |
完全 |
对营养盐的需求 |
高 |
低 |
高 |
低 |
能耗 |
高 |
低 |
高 |
低 |
对温度的敏感度 |
低 |
低到中等 |
低 |
低到中等 |
启动时间 |
2-4 周 |
1-4 月 |
< 1 周 |
< 2 周 |
能源回收 |
不可以 |
可以 |
不可以 |
可以 |