膜生物反應(yīng)器（MBR）運(yùn)行及節(jié)能分析

黎 ?。ㄖ貞c市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司深圳分公司 廣東深圳 518055）

膜生物反應(yīng)器（MBR）運(yùn)行及節(jié)能分析

黎 俊
（重慶市環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)研究院有限公司深圳分公司 廣東深圳 518055）

污水處理中會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹的情況，污泥膨脹導(dǎo)致出水水質(zhì)變差。本文通過實(shí)驗(yàn)研究了污泥膨脹時(shí)膜生物反應(yīng)器的膜污染影響因素及降低膜生物反應(yīng)器節(jié)約能耗對(duì)策。

膜生物反應(yīng)器；污泥膨脹；膜污染；節(jié)能分析

膜生物反應(yīng)器（MBR）是基于活性污泥法上改進(jìn)的一種處理污水的新技術(shù)。自20世紀(jì)60年代開始研究膜反應(yīng)器技術(shù)，到80年代后期研究出了多種膜生物反應(yīng)器。目前這種技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于各類污水的處理中。它是利用膜的高效分離特性來分離泥水混合物，膜具有的高效截留作用可以將活性污泥截留在其中，即使在高負(fù)荷進(jìn)水的情況下，膜生物反應(yīng)器中也可以保持足夠的污泥濃度，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行[1]。

1 膜生物反應(yīng)器的特點(diǎn)

MBR系統(tǒng)比起傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1.1 分離懸浮固體能力高，能夠最大限度的把活性污泥截留在反應(yīng)器中。傳統(tǒng)活性污泥法MLSS最大能達(dá)到大約5g/L，而膜生物反應(yīng)器的MLSS最高能夠達(dá)約20g/L，較高的MLSS可以使得MBR系統(tǒng)對(duì)有機(jī)物的去除效果比傳統(tǒng)的活性污泥法更好[2]。

1.2 MBR處理廢水成本低于傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥法中的污泥產(chǎn)量高而濃度相對(duì)較低，導(dǎo)致處置剩余污泥的費(fèi)用較高，一般可占處理廢水總成本的一半。在F/M較低的條件下，MBR污泥產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)法，處置剩余污泥廢用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)法，降低了整體處理廢水的成本。

1.3 污泥停留時(shí)間長，提高了脫氮除磷效果。MBR系統(tǒng)延長了活性污泥的停留時(shí)間，使得世代時(shí)間較長的硝化菌和亞硝化菌留在生物反應(yīng)器中的時(shí)間延長，故MBR的脫氮除磷效果得到提高。

1.4 無需設(shè)置二沉池，節(jié)省占地面積。MBR系統(tǒng)的反應(yīng)器比傳統(tǒng)活性污泥法體積小，占地面積小，便于推廣使用。

1.5 MBR系統(tǒng)的缺點(diǎn)是較難克服膜污染，它比傳統(tǒng)活性污泥法的阻力大，透水率低，對(duì)處理水的效率影響較大，這點(diǎn)是限制MBR法廣泛應(yīng)用的一個(gè)主要原因。

2 活性污泥膨脹

活性污泥是由各種有生命活力的微生物組成的絮狀污泥。這些微生物代謝生長過程中會(huì)在細(xì)胞壁外面產(chǎn)生粘液層，當(dāng)廢水與其接觸時(shí)，粘液層會(huì)吸附廢水中的有機(jī)物，在生物酶的催化作用下微生物將有機(jī)污染物代謝并轉(zhuǎn)化為自身生長繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)來吸收并貯存在體內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行不正常時(shí)污泥中會(huì)大量出現(xiàn)絲狀菌，導(dǎo)致菌膠團(tuán)消失，發(fā)生絲狀膨脹；另一種情況是菌膠團(tuán)的過量生長，產(chǎn)生大量粘性物質(zhì)，導(dǎo)致污泥虛體下沉和壓縮過程受到阻礙。這種發(fā)生非絲狀膨脹也是污泥沉降性能變差的表現(xiàn)[3]。

評(píng)價(jià)污泥沉降性能和污泥膨脹的常用指標(biāo)有以下幾種：

2.1 污泥沉降比

污泥沉降比又叫做30min沉降率，用SV表示。SV是指在量筒中將混合液靜置30min后沉淀污泥所占原污泥的容積百分比，單位是%。SV能夠不僅直接地反映污泥沉降性能而且測定方法較為簡單，故SV成為常用來評(píng)價(jià)污泥的指標(biāo)之一。

2.2 污泥容積指數(shù)(SVI)

SVI是指混合液靜置30min之后，沉淀污泥中1克干污泥所占的容積，單位是mL，計(jì)算公式如下：

SVI值可以反映活性污泥的絮凝和沉淀性質(zhì)。在這篇文章中，污泥容積指數(shù)（SVI）也被用來作為評(píng)價(jià)活性污泥沉降性能好壞的指標(biāo)。污泥發(fā)生污泥膨脹時(shí)，污泥的沉降性能會(huì)下降，菌膠團(tuán)細(xì)菌產(chǎn)生大量的胞外聚合物（EPS），當(dāng)菌膠團(tuán)細(xì)菌發(fā)生非絲狀菌污泥膨脹時(shí)，就會(huì)大量產(chǎn)生EPS，而這些胞外聚合物水分含量高粘度顯著，使污泥沉降性能惡化，如果不能解決這種情況，就會(huì)對(duì)膜產(chǎn)生污染。

3 試驗(yàn)裝置

實(shí)驗(yàn)裝置及工藝流程圖如圖1：

供給微生物分解污水中有機(jī)物所需的氧氣試驗(yàn)中的膜組件是由天津膜天膜科技有限公司生產(chǎn)的聚偏氟乙烯（PVDF）中的一種簾式空纖維膜，其組件和參數(shù)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)中膜的組件參數(shù)

實(shí)驗(yàn)采用污水處理廠的污泥接種，濃度約為5000mg/L。在污泥馴化階段，使用10L/h的恒流出水，氣水比是40:1，抽吸時(shí)間比為12:3。每組實(shí)驗(yàn)結(jié)束后都要重新馴化污泥。實(shí)驗(yàn)用水是用人工配水模擬盥洗廢水，其進(jìn)水COD約為300mg/L；BOD和氨氮含量分別是BOD:N為100:5、100:3和100:1。

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)得出影響膜過濾分離的主要因素及降低能耗對(duì)策：

4.1 曝氣池中混合液的性質(zhì)會(huì)影響混合液與膜表面的作用效果。而曝氣池中混合液性質(zhì)與膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行條件有關(guān)。所以運(yùn)行操作參數(shù)直接影響著膜生物反應(yīng)器的狀況。

4.2 膜過濾運(yùn)行的工作參數(shù)，如膜面流速、膜通量、抽吸時(shí)間等對(duì)膜生物反應(yīng)器的運(yùn)行有重要影響，膜表面的循環(huán)流速通過膜曝氣強(qiáng)度控制。換氣量增加可以提高膜表面的循環(huán)流速。膜通量這個(gè)參數(shù)決定了膜表面凝膠層的形成速度和形成質(zhì)量，對(duì)生物反應(yīng)器中活性污泥的沉積性能也會(huì)產(chǎn)生影響。膜生物反應(yīng)器運(yùn)行中抽吸時(shí)間和停抽時(shí)間的設(shè)置也會(huì)影響生物反應(yīng)器中物質(zhì)交換與反應(yīng)。本試驗(yàn)研究在膜生物反應(yīng)器中污泥膨脹情況下，各運(yùn)行操作條件對(duì)膜生物反應(yīng)器中膜過濾分離情況的影響。具體影響參數(shù)應(yīng)進(jìn)一步在實(shí)際工作條件中實(shí)驗(yàn)研究得出。

4.3 通過流量控制的方式影響膜的面積、加強(qiáng)預(yù)處理、優(yōu)化MBR污泥的回流系統(tǒng)，以達(dá)到降低能耗目標(biāo)。

[1]王彬.膜生物反應(yīng)器（MBR）在污泥膨脹情況下運(yùn)行狀況的分析.天津大學(xué)，2005(12).

[2]孟凡剛.膜生物反應(yīng)器膜污染行為的識(shí)別與表征.大連理工大學(xué),2007(01).

[3]林紅軍,陸曉峰,段偉,沈飛.膜生物反應(yīng)器中膜過濾特征及膜污染機(jī)理的研究.環(huán)境科學(xué).2006(12).

黎俊（1985—），男，本科，漢族，廣東清遠(yuǎn)人，助理工程師。主要從事環(huán)境監(jiān)理和環(huán)境咨詢工作。