廢水處理提標改造集約化技術(shù)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(jié)合的工藝，即復合MBR技術(shù)，一方面通過向生化池中投加活性載體（AC）對系統(tǒng)產(chǎn)生顯著影響，改變系統(tǒng)內(nèi)生物多樣性以及微生物的存在方式，改變基質(zhì)的分配與傳質(zhì)狀況，增加系統(tǒng)的生物固體總量，構(gòu)建懸浮生長與附著生長的“雙泥”共生微生物系統(tǒng)；另一方面，利用膜實現(xiàn)泥水分離，代替?zhèn)鹘y(tǒng)二沉池，從而實現(xiàn)高效的固體固體截留，提升整個系統(tǒng)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。活性載體投加到生化池中，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(zhì)負載其自身，形成共聚物，在微觀狀態(tài)下，形成一個個獨立的球狀微生態(tài)菌落，異養(yǎng)型微生物利用負載在活性載體（AC）上的有機質(zhì)作為反應底物，形成共聚反應，與懸浮態(tài)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(zhì)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(xiàn)了功能的突破，它是一個全新的系統(tǒng)工藝，生化系統(tǒng)內(nèi)微生物的分布與傳質(zhì)方式都發(fā)生了改變，此外它對膜的表面機械能要求很高，傳統(tǒng)的PVDF材質(zhì)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(jié)構(gòu)，具有不規(guī)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(chǎn)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(xié)同作用，因此提出采用PTFE材質(zhì)的中空纖維膜來替換傳統(tǒng)的PVDF材質(zhì)。

 

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(zhì)的中空纖維膜特點可以彌補PVDF材質(zhì)在本技術(shù)中的缺陷，下表為PVDF與我司PEFE中空纖維膜的部分參數(shù)對比。

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(shù)上都是優(yōu)勝者，這些參數(shù)指標可以說是一個革新，在工業(yè)廢水處理中具有非常高的應用價值。

碧盾環(huán)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(fā)與生產(chǎn)的新材料技術(shù)企業(yè)。

榮獲各項國內(nèi)外技術(shù)大獎

l  中國膜工業(yè)協(xié)會科學技術(shù)一等獎

l  大連市技術(shù)發(fā)明一等獎

l  大連市專利獎一等獎

l  IChemE Malaysia Awards for Oil and Gas Award

IChemE Global Awards with Highly Commended Research Project Award

（4）在工業(yè)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(guī)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(tǒng)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(zhì)沖擊負荷影響，若過高的污泥濃度，又會引起污泥膨脹等現(xiàn)象。

工業(yè)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(chǎn)線水量的增多，需要對廢水處理系統(tǒng)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(huán)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(yè)用人成本。

上圖為傳統(tǒng)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(zhàn)。

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(xiàn)了生化池的進水處理能力，同時獲得了與傳統(tǒng)工藝一樣的出水品質(zhì)，甚至出水品質(zhì)更高，在不增加土地的條件下，能夠?qū)崿F(xiàn)提質(zhì)增效，雖然投資上比MBR成本偏高，但總體上與傳統(tǒng)相比，仍然具有成本優(yōu)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(jīng)濟價值和技術(shù)價值，在對難降解有機物、毒性物質(zhì)的去除與傳統(tǒng)工藝相比，具有以下優(yōu)勢：

n  具有MBR原有技術(shù)優(yōu)勢，同時具有更小的占地面積；

n  更優(yōu)質(zhì)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；

n  提高對毒性物質(zhì)、難降解有機物、色度、重金屬的去除；

n  改善活性污泥性能，不易發(fā)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；

n  能夠?qū)崿F(xiàn)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；

n  實現(xiàn)膜的高通量運行，匹配PEFE材質(zhì)的中空纖維膜，具有長生命周期，膜的使用壽命是傳統(tǒng)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(shù)在石化廢水、制藥廢水、造紙廢水、印染廢水、垃圾滲濾液、農(nóng)藥廢水、煤化工廢水均具有高價值使用場景。