膜生物反應器技術(shù)在污水處理中的應用

摘要：新時(shí)代，環(huán)境保護理念逐漸深入人心，人們愈發(fā)重視污水處理和水資源循環(huán)利用。對工業(yè)廢水或生活污水進(jìn)行處理和回用，不僅能夠緩解水資源短缺，而且能夠減少污水排放總量，降低環(huán)境污染。在環(huán)境工程污水處理行業(yè)，膜生物反應器（MBR）技術(shù)的應用范圍較廣，尤其是膜生物反應器組合工藝。該技術(shù)利用膜組件替代傳統的重力式沉淀池，使出水水質(zhì)和容積負荷都得到大幅度提高。膜生物反應器技術(shù)憑借其技術(shù)優(yōu)勢和實(shí)用效果，展現出較高的污水處理能力和應用價(jià)值，但也存在一些需要改進(jìn)的地方。

關(guān)鍵詞：膜生物反應器技術(shù)；環(huán)境工程；污水處理

膜生物反應器是一種新的污水處理技術(shù)，它是膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)的組合，具有占地面積小、加工效率高、水質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。膜生物反應器既可用于市政污水處理，又可用于工業(yè)污水處理。

1膜生物反應器的優(yōu)缺點(diǎn)

膜生物反應器最大的優(yōu)點(diǎn)是膜的分離作用徹底解決了二沉池中污泥沉降性能影響出水水質(zhì)的問(wèn)題。另外，由于膜的分離作用解決了傳統活性污泥法的污泥濃度問(wèn)題，膜分離單元增加了曝氣池中高活性污泥的濃度，大大提高了生物降解的速率，同時(shí)也降低了比負荷率，并減少了剩余污泥的產(chǎn)生量。正因膜分離單元替代了傳統活性污泥法的二沉池功能，既節省了基建費用，又使得各處理單元布局緊湊，大大節省了土地使用面積。另一方面，膜生物反應器易于實(shí)現自動(dòng)化控制，操作、管理都較為方便。雖然膜生物反應器在國內外都取得了長(cháng)足的發(fā)展，但在其研究和應用過(guò)程中仍有著(zhù)一定的挑戰。其主要不足之處有：長(cháng)期運行過(guò)程中膜污染及其控制、清洗方式等；系統成本、日常運行能耗與維護等費用過(guò)高。

2膜生物反應器技術(shù)類(lèi)型

膜生物反應器技術(shù)利用厭氧生物處理法，分離出水和生物降解所產(chǎn)生的膠體與高分子物質(zhì)，而微生物則留在污水處理池內。膜生物反應器是膜生物反應器技術(shù)的核心裝置，根據作用機理，可分為萃取膜生物反應器、無(wú)泡曝氣膜生物反應器和分離膜生物反應器。萃取膜生物反應器含有很多內裝纖維束的硅管，纖維束能夠將污水中的有毒物質(zhì)傳輸到好氧生物相中，微生物再對這些有毒物質(zhì)進(jìn)行吸附降解；無(wú)泡曝氣膜生物反應器利用透氣性膜對生物反應器進(jìn)行無(wú)泡供氧，這種方法能夠防止有機污染物的揮發(fā)并保證氧的充分利用；分離膜生物反應器的膜組件類(lèi)似于傳統生物處理法的二沉池，這種膜生物處理系統具有較高的污染物截留率，同時(shí)能夠使濃縮液回流至生物反應池，保證生物反應器內微生物的濃度和污泥停留的時(shí)間，所以，該類(lèi)裝置處理污水的效果較佳。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，膜生物反應器技術(shù)衍生出許多新型工藝。

2.1 動(dòng)態(tài)內循環(huán)反應技術(shù)

動(dòng)態(tài)內循環(huán)反應技術(shù)（DMBR）利用超濾膜作為動(dòng)態(tài)膜，形成具有動(dòng)態(tài)內部循環(huán)的反應器。超濾膜的孔徑較大，在進(jìn)行污水過(guò)濾時(shí)，僅需要20min的時(shí)間，濾餅層即可過(guò)濾出污水中的TN、TP、COD及其他成分，過(guò)濾水中COD的殘留率低于4%，氨氮和TN的殘留率分別低于2%和48%，而且超濾膜的制造成本較低，經(jīng)濟效益較高。污水處理的生物反應器采用內部循環(huán)的動(dòng)態(tài)模式，與分離膜生物反應器相比，不僅優(yōu)化了其內部結構的流動(dòng)形式，而且可均勻混合液體，清潔效果更好。

2.2MBR的應用領(lǐng)域

（1 ）工業(yè)廢水處理與回用目前主要在某些工業(yè)廢水處理中得到了應用，今后需要對更多種類(lèi)的工業(yè)廢水的進(jìn)行處理研究。在工業(yè)廢水處理中，應注意組合工藝的開(kāi)發(fā)和應用，如混凝—-MBR、活性炭+MBR、高效菌種+MBR等。由于工業(yè)廢水成份的復雜性，研究應更加傾向于膜污染控制技術(shù)。（2 ）飲用水源水凈化MBR用于微污染水的研究還較少，今后需要對微污染水源水凈化、地下水脫氮等進(jìn)行更多的研究，并可結合相關(guān)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用。

3膜生物反應器的發(fā)展歷程

乳化生物反應器是膜分離技術(shù)與生物反應器相結合的一種方法。它起源于1966 年的美國，開(kāi)發(fā)了第一個(gè)用于處理外部膜反應器廢水的商業(yè)系統。胚胎生物反應器從1980 年到1995 年發(fā)展較快。在日本，膜反應器技術(shù)具有占地面積小、水質(zhì)好、設備緊湊等優(yōu)點(diǎn)。因此，日本分子生物學(xué)方案特別注重膜反應器的工藝，因為表層面積小，容易受到污染液體的影響。1985 年，日本建筑省(OAS)啟動(dòng)了“循環(huán)水系統”方案，主要目的是開(kāi)發(fā)高濃度甲烷等膜反應器，有效分析城市污水和工業(yè)廢水中的生物，生產(chǎn)甲烷生物反應器。在日本農業(yè)公司的熱情下，毛澤東在中開(kāi)發(fā)了平板微縮膠卷組件。25m3/d、110m3/d的吞吐量是在1990 年和1992 年廣島井方法實(shí)驗中測量的。1996 年，永田在日本建造了60 多個(gè)鍋爐、污水、工業(yè)污水處理設施，總容量達5500m3/d。與此同時(shí)，在加拿大等國，本月底和1990 年代初開(kāi)發(fā)的清潔水和工業(yè)廢水視網(wǎng)膜生物反應器取得了更快的進(jìn)展。南非也發(fā)展了在可用于處理高密度工業(yè)廢物的企業(yè)中使用抗氧化劑的技術(shù)。

4膜生物反應器技術(shù)在污水處理中的應用

4.1 工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水的成分非常復雜，處理難度較高。若采用膜生物反應器技術(shù)，則應根據所要處理的工業(yè)廢水情況，合理選擇膜生物處理體系和膜，保證適應性，以免產(chǎn)生負面影響。例如，機械制造行業(yè)產(chǎn)生的廢水往往含有較多的金屬離子，因此應以去除或降低廢水中的金屬離子含量為主要目標，合理選擇膜生物反應器技術(shù)。在酸堿度不同的環(huán)境中，金屬離子所表現的形式不同，為確保工業(yè)廢水達到排放標準要求，人們需要全面分析，合理選擇膜生物反應器技術(shù)，以去除金屬離子。

4.2 醫院污水處理

采用膜生物反應器工藝處理天津某醫院廢水，處理能力為1000m3/d，水力停留時(shí)間為5h，出水COD可維持在50mg/L上下，平均去除率為80%；平均出水BOD約為5mg/L，平均去除率為92%；出水氨氮為4mg/L，其去除率大于80%。

4.3 飲用水源水凈化

采用膜生物反應器研究水的微污染程度較低，需要進(jìn)一步研究微污染回收、地下水脫水等問(wèn)題，并納入相關(guān)技術(shù)。

4.4 生活污水處理

家庭污水的處理要求較高，現階段，家庭污水一般通過(guò)膜生物反應器的無(wú)害化處理來(lái)降低毒性，再用于城市道路清掃、綠化、洗車(chē)等。但是，膜生物反應器配套設施費用較高，導致此項技術(shù)的推廣存在一定難度。

結束語(yǔ)

目前，膜生物反應器工藝已成功用于廢水處理中，但其投資、能耗及運行費用高等問(wèn)題限制了其應用推廣。因此，人們還需從以下幾方面加強研究：一是加強膜制備技術(shù)的研發(fā)，開(kāi)發(fā)低成本、高通量、高強度和抗污染的高性能膜。第二，進(jìn)一步加強了膜污染研究和清洗力學(xué)，以制定更有效的膜預防、遏制、清洗和再生措施。三是進(jìn)一步細化膜生物反應器的加工條件，改進(jìn)生物反應器的加工，提高系統的穩定運行。是提高古人類(lèi)發(fā)電機的經(jīng)濟效益。隨著(zhù)研究的增加，膜的生物反應處理將具有更廣泛的應用目標折疊。