登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
也许是错觉,但小编感觉从去年开始,水圈谈论MABR的人多起来了。
我是在2016年的时候才开始了解MABR的。当时因为工作关系,有幸在慕尼黑的IFAT听Fluence公司的人介绍MABR工艺。话说当时Fluence还叫Emefcy (谐音M-F-C,说明这公司跟微生物燃料电池有点关系)。当时就感觉这技术很厉害,但因为商业原因,当时没机会好好介绍一下这工艺。现在条件允许了,我想分两期好好介绍一下MABR工艺,今天我首先聊聊MABR的前世今身。
什么是MABR?
MABR,全称Membrane Aeration Bioreactor,即膜曝气生物反应器。顾名思义,它是用膜来曝气的生物工艺,但不要误会,所谓的膜曝气不是指微孔曝气;MABR是传统活性污泥工艺的升级版——它可以在现有的池容基础上,以更少的传氧能耗处理更多的污水。
它是怎么做到的呢?
卖MABR工艺的销售可能会跟你说:“我们有自主研发的透气膜,将氧气传到粘附在透气膜的生物膜上。像人肺一样,这是一种会呼吸的膜。”
没听懂销售的话?我们先来回顾一下它的发展史。
MABR的萌芽期
MABR工艺的研究可以追溯到上世纪60年代。著名的F. J. Ludzack和Morris Ettinger在1960年就用透气塑料膜来进行氧化作用。他们当时已经能在塑料膜上看到生物膜的生长。
不知为何,这方面的研究一度沉寂将近30年。直到1978年在再现相关研究——西弗吉尼亚大学的Charles Jenkins教授的团队在Journal of the Environmental Engineering Division发表了题为《Pure oxygen fixed film reactor》的文章。他们用特氟龙毛细管做成透气膜和合成污水做实验,效果也貌似不错——即使高有机负荷条件下,BOD的去除率高达90%。但他们当时把设计的反应器称作MABR,而是Aerobic Media Trickling Filter。我个人猜测这是因为生物滴滤池更为人熟知,毕竟它是上世纪前半叶最常见的污水处理工艺之一。
他们为什么会想到用特氟龙毛细管做实验呢?据说是受到1972年《Science》的一篇文章的启发——美国医学界的人用人造毛细管做体外的细胞培养。我翻了一下原文,原理确实非常相似。这是否能说明污水界的很多创新都需要抱生物、化学界的大腿?
Science体外细胞培养文章的原理图 | 图源:Sciencemag.org
中试之路
但在此之后,MABR的研究好像又掉线了。直到1986年,加拿大人Pierre Côté博士和另外几位同事在Journal of Membrane Science上发表了下边这篇文章,才算让MABR的研究重新走上正轨。
Pierre Côté博士在1986和同事发表的论文开头 | 图源:jstor
下面是他画的中空纤维膜组件示意图(当年画个画挺不容易的):因为氧气从膜的一侧通过扩散作用(diffusion)转移到膜的另一侧,不会产生气泡,所以他们当时把它叫做无泡曝气技术(bubble-free aeration)。
Côté博士画的中空纤维膜传氧示意图 | 图源:JSTOR
不过后边加拿大人跑去忙更重要的事了——他去了一家伟大的公司研发超滤膜。这家公司叫泽能环境(ZENON Enviroment),他在1998年当上了公司的CTO,直到后来被GE收购。
幸好当时已经不止Côté博士在捣鼓这玩意,明尼苏达大学的Michael Semmens教授也在进行了相关研究。1999年,他的团队在Water Environment Research期刊上发表了题为《Pilot-Plant Treatment of a High-Strength Brewery Wastewater Using a Membrane-Aeration Bioreactor》的文章。MABR一词算是正式面世,并且进入中试阶段
Semmens团队写的一篇膜反应器综述 | 瓦村农夫改编,参考:JSTOR
同年,爱尔兰都柏林大学的Eoin Casey教授的团队也在国际期刊《Biotechnology and Bioengineering》报道关于膜传氧材料的研究进展,而且也用了MABR的缩写,唯一的不同是这里的A是指aerated,而不是aeration。个中的区别,请自行体会。
Eoin Casey教授和他的MABR膜组件 | 图源:UCD
MABR的核心竞争力
读完历史,我们回到最初的问题:为什么说MABR工艺的能耗会远低于其他工艺?
我画了下面这张图来解释一下:
这个图上半部分是大部分大学老师和教授会跟你介绍的生物膜的模型,黑色部分是各种载体,在载体上形成的生物膜可以大致分成好氧层和缺氧层两个部分(如果膜够厚,不排除有厌氧区),然后有机质和氨氮等污染物的传质扩散作用是从混合液一侧向载体一侧进行的。因为氧气是通过曝气片/盘打入混合液中,所以溶解氧的扩散作用和BOD/氨氮是同方向的。这样形成的生物膜,好氧层在污水的一侧,缺氧区在靠近生物膜的一侧。
这图下半部分是大部分同学在大学从未听过的MABR膜的模型。它跟生物膜的不同点在于生物膜的好氧层和缺氧层的位置刚好反过来了!为什么会这样?因为氧气是通过透气膜从膜内传到膜外,因为它的传质扩散作用的方向和BOD/氨氮的方向刚好相反!
这意味着:
1. 氧气的实际停留时间大大延长,膜内的含氧气体不会因为水的浮力被赶走出混合液;
2. 空气可以低压方式进行输送,因为空气不需要克服静水压力来穿过中空纤维膜 (销售说的自呼吸膜,就是指它能在大气压下运行);
3. 大大降低曝气速率,因为MABR反应器的溶氧传递效率(OTE)可高达90% (。(SUEZ的高级工程师Jeff Peeters说MABR的OTE是微孔曝气的四倍)
4. 硝化反硝化可以在一个反应池内完成!
MABR的氮转化示意图 | 设计:瓦村农夫
第四小点是我第一次接触MABR的时候没有注意到的,我仅仅以为它是一种低能耗的曝气技术,后来才知道这生物膜结构的优势——在传统的生物膜或者悬浮系统中,氧气是限制因素,特别在溶解性COD较高的情况下,硝化菌在溶氧的争夺战往往会输给异养菌,为了要给硝化菌提供更多停留时间,往往要设计回流。但在MABR系统中,氧气不再是限制因素,硝化菌也不用跟异养菌争夺氧气了,硝化和反硝化反应分别在生物膜的内外两侧进行(如上图所示),这时候甚至不需要回流了。在这个系统里,反硝化也不需要额外的碳源了,也意味着相当于可以利用硝态氮来氧化利用污水中的BOD。更重要的一点是,这为主流厌氧氨氧化提供了很好的控制机制。很多团队都在进行这方面的研究了,包括前IWA国际水协会主席、密歇根大学的Glen Daigger教授的团队。
各种曝气技术的传氧效率对比 | 数据来源:Stenstrom & Rosso+Black & Veatch, 视图制作:瓦村农夫
核心问题
你可能会问:说得这么好,为何从1999年到2015年之间MABR都还没什么工程化案例呢?
对于这个价值上亿的问题,小编显然没能力给出官方回答,但我个人认为其中的一个原因是MABR工艺的研发者需要更多时间来理解和搭建MABR生物膜的生长模型。水务投资者在没看到可控的生物膜,怎么会有信心掏腰包?
MABR膜和传统生物膜的对比 | 制作:瓦村农夫
加拿大的污水建模公司inCTRL Solutions似乎已经找到了其中的奥秘:在去年9月的webinar上,他们就分享了一些最新的分析数据,如下图所示,MABR膜的厚度超过0.5μm之后,出水的硝态氮/亚硝态氮的浓度才能低于5mg/L,但随着膜厚的进一步增加,氨氮的去除效率却会下降。这张图对MABR工艺工程师意义重大,这意味着他们需要根据进水浓度和出水标准找到一个合适的平衡点。
MABR膜厚有讲究 | 图源:Inctrl solutions
艰难的商业化之路
经过过去十几年里的积累,MABR的生意似乎在2013年之后多起来了:
2013年,都柏林大学的spinout公司Oxymem声称率先研发出MABR的商用中空纤维膜,并在2014年6月获得了第一个客户——英国Enisca用Oxymem的MABR技术在爱尔兰的一个堆填区兴建污水处理系统。
2015年,当时的GE水处理公司也推出了MABR商用膜,取名ZeeLung™。还记得Pierre Cote博士吗?ZeeLung的很多技术专利都跟他有关,不过2009年的时候他已经自己开公司了。
2016年,以色列的Emefcy公司的新一代平板MABR膜上市。话说该公司早在2008年就成立了,还得到了GE公司的投资。他们当时就声称造出了可呼吸的透气膜技术,不过在随后的运行中遇到了堵塞问题,所以后来一直在优化,2016年的新款是优化后的产品。
MABR三大厂商的组件外观对比 | 图源:B&V
但在过去几年,这三家公司都相继被合并或者重组:
2017年3月,GE水处理公司被SUEZ收购;
2017年7月,Emefcy和RWL合并成立Fluence;
2019年12月,杜邦公司收购了Oxymem。
这三家公司经过重组之后,似乎都得到了更多的资源:去年9月Oxymem拿下了英国水务公司Severn Trent的Worcestershire污水厂的扩容项目,并且赢得了GWI的“年度技术突破公司奖”。话说,明尼苏达大学的Semmens教授退休后也当起了该公司的顾问。
英国最大的MABR系统安装现场 | 图源:Oxymem
SUEZ在得到ZeeLung膜技术后,首先在IWA国际水协会的期刊Water Science & Technology上发布了芝加哥O'brien污水厂的中试结果,显示了稳定的氧气传送速率,而且这些氧气大多用于硝化作用。借助权威期刊展示MABR对现有或A2O法的污水厂的节能和扩容的潜力之后,SUEZ于去年8月拿下了加拿大Hespeler污水厂的升级扩容项目,预计今年可以投产。据称这将是目前最大的MABR案例,处理能力约10000m3/天。
相比前两家公司,Fluence公司更积极地在中国拓展市场,已经和葛洲坝、清水源等多家公司合作积累分散式污水处理的案例,似乎要走农村包围城市的道路。此外,他们在以色列Mayan Zvi污水厂的MABR案例还得到了设计咨询巨头Black & Veatch的认可和背书。
Fluence位于河南洛阳的300m3/天的项目 | 图源:Fluence
上述三家公司的订单貌似大多来自污水厂的原地扩容或节能降耗的需求,这一方面反映了市场对MABR的反应还是很谨慎理性,另一方面说明这是MABR的优势所在,也给MABR厂家宝贵的机会去证明其工艺的优越性。
目前的这些改造工程大多以模块化的方式,将多个膜组件放入现有污水厂的缺氧区,在这个区域完成同时的硝化反硝化,而且可以取消回流旁路。如果这些项目的长期数据能让人信服的话,估计MABR的前景是值得期待的。
MABR工艺流程图 | 图源:Youtube@fluence
从1960年到2020年,MABR这一路走来也够曲折的了。最后我想分享一张图片,它是Black & Veatch首席工艺工程师Leon Downing博士分享的MABR业绩趋势图。小编个人认为未来的污水处理厂,会有MABR的一席之地,毕竟在污水处理界,再好的技术似乎都要等待十年左右的时间才能迎来自己的春天。
MABR的发展趋势 | 图源:Leon Downing
以上纯属个人观点,不当之处,敬请指正
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
近日,由富朗世承接河北邯郸的一座污水处理厂近日成功完成提标改造,出水水质从原来的一级A排放标准提升至更严格的地表水四类标准。该污水处理厂目前每日处理能力为2.5万吨,未来可扩展至5万吨。此次改造的关键部分是引入了膜曝气生物膜反应器(MABR)技术,这一创新解决方案在满足更严格的氨氮和总氮
全球最大MABR新建污水处理厂正式运营,柬埔寨西港掀起污水治理新篇章!日前,副总理兼土地管理、城市规划和建设部部长谢索帕拉阁下携手西哈努克省省长库奇占罗恩阁下一同莅临视察,目光聚焦于这座崭新采用MABR技术的西哈努克市PS3污水处理厂。MABR技术引领,开创行业标杆这次联袂考察,将焦点集中于这
丹麦——作为污水界学霸级的国家,一些较古老的污水厂都有超过百年的历史。时至今日,丹麦97%的污水都得到了处理,成为世界上首个应用技术创新等手段大踏步减少污水排放给水体造成负效应的国家之一。丹麦EjbyMlle污水厂这是一座已经有114年历史的污水厂,却一直在不断地升级,具有雨污同治、出水前后曝
随着经济和技术的发展,MBR工艺在污水处理厂的新建和提标改造中得到了一定范围的应用。传统MBR工艺常耦合活性污泥法、AO、AAO等,实际运行中存在TN、TP去除率受限的情况。根据研究,UCT工艺在实际应用中能最大程度地挖掘生物除磷的潜力,实现低磷排放[1]。同时,MBR可取代传统生物工艺中的二沉池,出水
一不小心,春节假期的余额就这样用完了。虽然依然想念不用工作的日子,但小编也想迫不及待地和各位分享全球各地最新的污水创新技术,所以现在已经坐在电脑前码字了…话说年前小编参加了由江苏(宜兴)环保产业研究院(JIEI)和瑞典环境科学研究院(IVL)联合举办的一场高规格的下一代污水处理厂webinar,记忆
在之前,我介绍了一下MABR的发展史。MABR的前世今身-用60年颠覆你对曝气的认知但我敢和大家打赌,在座各位肯定有人还没搞清MABR、MBBR和MBR工艺的区别。它们看上去很相似,因为英文缩写都含有M、B、R三个字母,但其实它们是完全不一样的工艺技术。在这一期节目里,我想挑战自我,用一个表格、一张信息
未来污水处理工艺发展的特征与方向各位同行下午好,这个题目看起来有点大,讲这个多少有些忐忑,我们大概知道今天下午发生什么事情,但是要说未来确定会发生什么,确实存在很大的不确定性。所以今天讲的内容并不是去预言未来污水处理工艺会是什么,而是从过去以及当前的技术发展特征总结、归纳出未来污
MABR工艺在过去几年受到了水处理行业的注意,它的全名是膜曝气生物膜反应器(MembraneAeratedBiofilmReactor),是一种基于氧气/空气的MBfR工艺。MBfR指的是基于膜传导的生物膜反应器(MBfR-membranebiofilmreactor)。MABR工艺很好地结合了COD/BOD的去除、硝化/反硝化和厌氧氨氧化。目前MABR工艺的主要生
在昨天发布的《未来污水处理工艺发展的若干方向、规律及应用(上)》中为我们回顾了污水处理工艺发展的历史、探讨了未来污水处理工艺发展的方向,本文我们将继续了解工艺发展的规律、未来污水处理技术的应用等问题。2.3.3未来的发展或许历史中的某些现象可以给未来的发展提供一些启迪。早在1906年就有报
1引言高浓度氨氮废水采用生化方法处理时,需要较高的供氧量和生物量,因而成为生化处理含氮污染物的难题之一.传统的生物脱氮工艺(即硝化-反硝化工艺)普遍存在着占地面积大、能耗高、外加碳源需求量大及脱氮效率低等不足.部分亚硝化和厌氧氨氧化联合技术是新型的废水生物脱氮方法,与传统的生物脱氮方法
作为省国资委A类拓新企业、粤海水务下属科研创新核心平台公司,粤海科技公司依托粤海水务产业优势资源,深耕水务新工艺、新材料及低碳节能技术开发应用、智慧水务、环境监测、水务增值业务等领域,积极打造原创技术策源地、培育发展新质生产力、塑造发展新动能。2024年,粤海科技公司涌现一批科技创新
近年来,由于我国各地区水环境改善的环境目标的不断提升,各地市对市政污水处理厂的出水都提出了更严格出水水质标准,市政污水处理厂水处理厂也在不断地进行升级,以符合更严格的排放要求。在一些难以扩充厂区土地的地区,采用MBBR(移动床生物膜反应器)的工艺在污水厂的生物池进行原位改造,可以在一
【社区案例】我这边是颜料废水,SV30控制在60,经验是说泥量增长缓慢所以前期基本没排泥,现在SV30涨到80-90了,现在开始排泥了,但也是少量的。现在是氨氮有些上涨了,会是排泥造成的吗?(溶解氧控制在4左右)其他指标还可以COD和TN。(来源:污托邦社区)要保证硝化的正常进行,需要保证一定的硝化
近日,山西省朔州市生态环境局对朔州城发生活污水处理有限公司氨氮超标环境违法行为进行行政处罚!氨氮超标0.016倍,污水厂被罚26万元行政相对人名称:朔州城发生活污水处理有限公司违法事实:经调取你单位2023年12月12日至12月17日废水直接排放口水污染源自动监控系统数据采集传输仪主要污染物COD、氨
近日,《河北省建制镇生活污水处理设施建设技术导则(试行)》印发,导则旨在加快推进河北省建制镇生活污水处理设施建设工作,指导建制镇生活污水处理设施的规划、设计、施工和运行管理,提升全省建制镇生活污水处理设施能力和水平。本导则共分8章及附录,主要内容包括:总则、术语、基本要求、规划、
污染物生化去除率差,难道只怪污泥有没有认真工作?有的时候找找自己的原因,有没有给污泥提供适合的条件!就像污水处理行业中的一句名言:“细菌并不知道池子的形状和工艺的名称,只要有硝酸盐、碳源和氧气不存在的条件,它就在那儿反硝化。”!本文将具体介绍一下影响各类污染物生化去除效果的影响因
1成果简介近日,清华大学环境学院王凯军教授团队和北京华益德环境科技有限责任公司张凯渊团队联合在环境领域期刊中国给水排水上发表了题为“连续流好氧颗粒污泥技术升级现有污水处理工程”的论文。该团队在继3000m3/d的中试后,在河北省某市政污水处理厂的现有构筑物中实施了设计规模为2.5×104m3/d的
【社区案例】我这边是颜料废水,SV30控制在60,经验是说泥量增长缓慢所以前期基本没排泥,现在SV30涨到80-90了,现在开始排泥了,但也是少量的。现在是氨氮有些上涨了,会是排泥造成的吗?(溶解氧控制在4左右)其他指标还可以COD和TN。要保证硝化的正常进行,需要保证一定的硝化菌的量,而保证硝化菌
当前污水处理中的生物处理大多是采用与好氧相结合的处理工艺,溶解氧在实际的废水生物处理操作中具有举足轻重的作用,这一指标的不合适或波动过大,会迅速导致活性污泥系统受到冲击,进而影响处理效率。因此在实际生化处理工艺中,需严格控制溶解氧的含量。一、什么是溶解氧(DO)DO是溶解氧(Dissolve
文章导读厌氧氨氧化工艺因其高效、低耗的优势,在废水生物脱氮领域具有广阔的应用前景。该工艺在实际工程应用方面已取得突破性进展,在许多含氮废水领域已成功工程化应用。前期我们介绍了厌氧氨氧化技术的发现与发展应用。本文结合厌氧氨氧化工艺的原理,对该技术在不同废水领域的研究及工程化应用情况
【社区案例】出水氨氮超标,进水氨氮300,一级AO工艺,加药只加了次氯酸钠,出水氨氮50,请问大神是哪里出了问题?氨氮超标是污水处理中常见异常情况之一,当出水氨氮发生异常时,可通过对系统耗氧速率、碱度消耗等硝化影响因素的分析,可较为便捷、准确的判断硝化效果的发展趋势。同时,采取切实有效
北极星水处理网获悉,近日,海南三亚首座全地埋式污水处理厂——三亚清流园水质净化厂工程九号区域主体结构正式完成。该项目是三亚首座全地埋式污水处理厂,建成后将进一步完善三亚污水处理厂布局,有效缓解三亚抱坡区域污水处理能力不足等问题。三亚清流园水质净化厂采用分区建设模式保障建设进度,九
湖北秭归抽水蓄能电站工程监理服务招标公告(招标编号:TGT-ZG-202503)项目所在地区:湖北省,宜昌市,秭归县一、招标条件湖北秭归抽水蓄能电站工程监理服务项目已获批准实施,招标人为湖北秭归抽水蓄能有限公司,项目资金来源为招标人自有资金及自筹资金,招标代理机构为三峡国际招标有限责任公司。
5月27日,广西现代物流集团下属广西环保集团与北京朝阳环境集团在南宁举行战略合作框架协议签约仪式。北京市朝阳区国资委党委书记、主任贾恩松,广西现代物流集团党委副书记、副董事长、总经理冯小金,北京朝阳环境集团党委书记、董事长皮猛出席仪式并见证签约。此次签约,是京桂两地国企协同服务国家
北极星水处理网获悉,有投资者在投资者互动平台提问:国内做污水处理的上市公司数量多,且都号称自己具有独特的技术优势,请问,公司是否有考虑战略转型?或者说发展多主业经营?从一季度的经营数据看,营收958万,利润依然为负数,离退市的紧迫性更加紧迫,管理层的行动呢?请介绍,谢谢。清研环境5月
当地时间5月28日,英国最大水务公司泰晤士水务28日被英国水务监管局处以1.227亿英镑(约11.88亿元人民币)罚款,创英国水务行业罚款最高纪录。英国水务监管局称,此次罚款中,1.045亿英镑(约10.11亿元人民币)因泰晤士水务污水处理基础设施缺陷,其余罚款则因违反股息支付规定。英国水务监管局首席执行官
5月27日,浙江普陀山生活污水处理设施改扩建工程(重新招标)中标候选人公示发布。第一中标候选人:浙江海洋工程有限公司项目负责人:严超,项目副负责人:吕志刚,投标报价:60322476元,投标工期:420日历天。第二中标候选人:浙江广盛环境建设集团有限公司(牵头人)宇航交通建设集团有限公司(联合
5月20日,宁夏环保集团成功中标青铜峡市峡口镇南干沟污水处理厂及尾水人工湿地运营服务项目。此次中标是环保集团强化“厂网河湖”联动治理体系效应,实现了污水处理与生态环境保护的深度融合,彰显了公司的品牌优势及运维示范效应,夯实了主营业务发展的基础,对于改善区域水环境质量、提升生态系统稳
日前,鹰潭高新区城镇污水处理改造扩容一期工程工业污水处理特许经营权运营服务采购结果公示。北京首创生态环保集团股份有限公司中标,运营服务费单价为1.96元/吨。该项目特许经营期截止至2045年,自合同签订之日起算20年。据招标文件显示,该项目为鹰潭高新区城镇污水处理改造扩容一期工程项目,设计
5月22日,陕西水务发展环保集团与紫阳县政府在紫阳县签订污水处理合作协议。紫阳县人民政府副县长秦宗道与陕西水务发展环保集团董事长李瑞平代表双方签订合作协议。紫阳县委副书记、县长王燊、陕西水务发展集团副总经理曹新红等人见证签约。签约前,紫阳县住建局和水务发展集团安康环保有限公司负责人
近日,上海市政总院承担武汉左岭污水处理厂二厂及配套设施新建工程设计工作,项目规划总规模20万吨/日,总占地面积16.06公顷,一期工程6.5万吨/日,占地面积8.44公顷。项目建成后将显著缓解武汉新城左岭片区工业污水处理压力,为长江生态保护提供关键支撑。创新工艺突破技术瓶颈针对武汉新城左岭片区电
2025年5月21日,南京桥北污水处理厂分布式光伏发电项目顺利竣工验收,该项目由南京金环新能源有限公司投资,中国市政工程中南设计研究总院有限公司设计,湖南筱豪新能源有限公司承建。项目位于南京市江北新区,通过深度融合污水处理厂空间资源与新能源技术,采用5492块天合光能最新一代N型i-TOPCon双面
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!