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MBR技术应用于废水处理之案例探讨
添加时间:2016/8/3 23:39:08 专业探讨 阅读:367 来源:admin

一、前言

目前Membrane Bioreactor (MBR)技术虽然受到各方重视,然而早在30年前Dorr Oliver 及RHONE两家公司即提出二级沉淀池用薄膜模组取代之两项专利,但一直无进一步发展及应用,直到1989年日本东京大学Yamamoto教授[1]重新负予生命,产生新一代MBR,造成革命性影响,亦扩大薄膜应用领域。

MBR依其薄膜放置位置可区分为两类,即支流式MBR及浸入式MBR,其构造如图1所示。支流式MBR是将活性污泥在高速(通常大于2m/s,有时大于4m/s)流速下,用帮浦将污泥抽至管状(tubular)或平版(flat sheet)模组中,会产生非常大压降及非常高透膜压力(transmembrane),为一种典型横流式模组。而浸入式MBR,是将中空纤维或平版模组浸没于曝气槽中,使处理水以真空抽取方式穿过薄膜。一般而言,支流式MBR操作良窳依横流速率而定,为了得到较大通量会造成较大能源消耗且对污泥会有不利影响。由于提供薄膜表面积较少,故其投资成本及操作成本较高。而在浸入式MBR中,薄膜表面积较大,较小通量即可达到所需流量,能源消耗较低且积垢问题较不严重。

二、案例探讨

本文例举两个案例,予以说明不同性质之薄膜应用于不同性质废水处理之结果,希望提供业界参考。

(一) LCD製程有机废水处

1.背景

案例厂为LCD专业製造厂商,生产过程中使用一些化学品如DMSO或MEA(monoethanol amine)及溶剂如IPA或醇类,为废水主要有机物来源,其水质特性如表1中所示。Park等[2]针对半导体产业製程中产生DMSO採用生物处理,可以得到不错去除效果。目前案例厂含DMSO等污染物之有机废水亦採用喜气生物流体化床处理方式,处理水与其他製程无机废水混合后,再送至园区废水处理场进行后续处理。

 

2.设备与方法

本实验以MBR模型厂进行LCD有机废水实验评估,图1为流程示意,废水从均匀池抽送至进流水槽,再从进流水槽以定量帮浦将废水送入MBR反应槽,处理水流经薄膜以真空帮浦进行吸取,再将处理水送至出流水槽。反应槽有效体积为140L,薄膜材质规格如表2中所示。植种污泥源来自工研院化工所SBR之浓缩污泥,浓度约8,000mg/L,使MBR反应槽MLSS浓度初期维持在8,000mg/L左右。  

3.结果与讨论

MBR模型厂处理LCD製程有机废水经过四个月期间评估,实验结果显示MBR与一般喜气生物处理仍有些不同,就MBR实验期间获得一些结果说明如下:

(1) COD浓度变化

 

如图2中所示,进流水COD浓度介于1,000~4,500mg/L之间变化,平均浓度为1,800mg/L,经过MBR处理后,其出流水COD浓度介50~900mg/L之间,平均浓度为90mg/L。从图中COD浓度变化得知,MBR处理效果受进流水COD浓度,反应槽中操作条件如溶氧之影响,尤其处理系统操作体积负荷高(3.0 kgCOD/m3.day以上)及槽中污泥浓度高时,溶氧成为COD去除之限制因子,而直接影响COD去除效果。如何提高反应槽溶氧效率,除可以确保污染物去除效率外,亦可以降低操作成本。另外,从槽中COD浓度及出流水COD浓度之间差异,可以瞭解MBR中薄膜过滤机制对COD去除影响极大。  

(2)槽中MLSS变化

 

MBR模型厂启动初期之MLSS维持在8,000mg/L左右,在系统尚未稳定前有若干变动,但正常操作后未进行排泥,故污泥浓度增加至10,000mg/L以上(如图3)。在高污泥浓度下操作是MBR特色之一,只是MBR模型厂曝气系统受到限制,无法充分供应溶氧,影响处理效果,而将槽中污泥浓度从10,000降至7,000mg/L左右,但仍是一般传统活性污泥MLSS浓度2倍左右,可维持高效率处理特性。在污泥产率方面,以每週排泥一次,每次20L及MLSS维持在7000mg/L之操作条件下,其污泥产率约为0.047 kgSS/kgCODr,较一般活性污泥系统之污泥产率(0.2~0.3 kgSS/kgCODr)低4至6倍,可大幅减少废水处理场污泥量产生。 

 

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