環(huán)境工程污水處理中的膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用與探討

李輝

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，膜生物反應(yīng)技術(shù)作為高效、科學的城市污水處理的技術(shù)，也得到了廣泛的應(yīng)用，為此，本文主要就膜生物反應(yīng)器的類型及特點以及在城市環(huán)境工程的污水處理中的應(yīng)用進行了相關(guān)的分析與探討，以供大家學習交流。

關(guān)鍵詞：污水處理；膜生物反應(yīng)器；應(yīng)用；發(fā)展趨勢

引 言：膜生物反應(yīng)器（Membrane bioreactor，MBR）是將膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器的生物降解作用集于一體的新型廢水處理系統(tǒng)。它以膜組件替代傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池實現(xiàn)介質(zhì)分離。目前，國際上膜技術(shù)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大。

1膜生物反應(yīng)器水處理技術(shù)概述

1.1 膜生物反應(yīng)器的基本原理

膜生物反應(yīng)器因其卓越的污水處理性能而受到廣泛關(guān)注，近年來發(fā)展迅速，該技術(shù)是在原有水處理領(lǐng)域發(fā)展應(yīng)用比較成熟的膜分離技術(shù)和生物污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型污水處理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的工藝中的二沉池被膜分離技術(shù)所替代，將膜分離與生物處理手段進行了有效結(jié)合，工作效率更加高效，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率也顯著提高，相對于傳統(tǒng)水處理手段，其處理能力大大增強，并取得了較好的處理效果。

1.2 膜生物反應(yīng)器的分類

膜生物反應(yīng)器有膜分離組件和生物反應(yīng)器兩部分組成。污染物降解過程主要在生物反應(yīng)器中進行，而在膜分離組件中分離膜有各種類型，一般根據(jù)水處理的不同目的來選用。根據(jù)膜組件的使用方式及作用的不同，可將膜生物反應(yīng)器分為膜分離式生物反應(yīng)器、無泡曝氣式膜生物反應(yīng)器以及萃取膜生物反應(yīng)器等三種類型，這三種膜生物反應(yīng)器應(yīng)用范圍也有一些差別，其中膜分離生物反應(yīng)器主要用于分離污水中的固體污染物，無泡曝氣膜生物反應(yīng)器在處理高濃度的有機廢水方面表現(xiàn)較為突出，而萃取膜生物反應(yīng)器一般用于處理工業(yè)廢水中的優(yōu)先污染物。其中膜分離生物反應(yīng)器理論成熟，實際應(yīng)用較為廣泛，通常所說的膜生物反應(yīng)器主要指的就是膜分離生物反應(yīng)器。

另外，按照膜組件與生物反應(yīng)器結(jié)合方式的不同，又可將膜生物反應(yīng)器分為一體式膜生物反應(yīng)器、分離式膜生物反應(yīng)器和隔離式膜生物反應(yīng)器等三類。其中一體式膜生物反應(yīng)器采用將膜組件浸沒于生物反應(yīng)器中的方式，在生物反應(yīng)器中主要進行有機污染物的降解工作。而分離式膜生物反應(yīng)器，顧名思義，是將生物反應(yīng)器和膜組件分開放置，兩者之間通過泵和管道連接，目前投入使用較多的是這種膜生物反應(yīng)器。隔離式膜生物反應(yīng)器利用具有選擇性膜將待處理污水與生物反應(yīng)器隔開，只有被選擇的目標污染物才能通過膜組件而進入生物反應(yīng)器中，進一步被降解，可根據(jù)不同的水處理需求，選擇不同過濾功能的膜組件，對不同的目標污染物進行處理降解。

2 MBR 膜生物反應(yīng)器工藝特點

2.1 分離效率高

各種研究表明，MBR出水水質(zhì)均優(yōu)于傳統(tǒng)生物處理工藝，經(jīng)MBR處理后的生活污水，COD、BOD、濁度都很低、大部分細菌、病毒被截留，出水水質(zhì)已達到或優(yōu)于建設(shè)部生活水平雜用水水質(zhì)標準。

由于不需要沉淀池和專門的過濾單元，因而占地面積較小，并且無污泥沉降性問題。系統(tǒng)中 MLSS 濃度維持較高水平，大大提高了系統(tǒng)的容積負荷，使得系統(tǒng)的抗負荷沖擊能力增強，可有效處理高濃度有機廢水。

膜在一定的操作壓力下，可以讓水和低分子溶解物質(zhì)通過它，實現(xiàn)混合液的泥、水分離，使得污水處理構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊。這種膜分離幾乎是一種強制的機械攔截作用，優(yōu)于傳統(tǒng)法中二沉池的自由重力沉降作用，不會因為污泥膨脹現(xiàn)象而導致出水水質(zhì)超標或惡化，同時這種膜可使膠體物質(zhì)與已凈化的水分開，可攔截去除大部分致病菌，減少消毒藥劑用量，使懸浮物和濁度接近于零。由于污泥齡可以很長，出水中代謝物含量極低，所以水質(zhì)良好而穩(wěn)定。因此，適合用于中水回收，具有較高的水質(zhì)安全性，實現(xiàn)了污水資源化。

2.2 活性污泥濃度高

膜生物反應(yīng)器通過膜分離技術(shù)可最大限度地強化生物反應(yīng)的功能，反應(yīng)池內(nèi)MLSS濃度可達10000mg/L以上，耐負荷沖擊能力強，有效處理高濃度有機廢水，出水水質(zhì)良好，懸浮物和濁度低，可減少生物好氧污泥池的體積，提高了污水的大分子難降解的物質(zhì)處理效率。

2.3 可使某些專性細菌維持其原有活性

在膜生物反應(yīng)器中，廢水與活性污泥被膜隔離開來，廢水在膜腔內(nèi)流動，與進水槽和出水槽相連，而含有某種專性細菌的活性污泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，這樣可獲得理想的處理效果。

2.4 有利于生物反應(yīng)器內(nèi)硝化細菌的滯留生長

膜的截留作用防止了硝化細菌的流失，保持了生物反應(yīng)器內(nèi)的高濃度硝化菌，從而大大提高了硝化效率。

2.5 可提高系統(tǒng)的傳氧效率

在膜生物反應(yīng)器中，曝氣系統(tǒng)所采用的膜是一種透氣性膜，傳質(zhì)阻力小，可以在高壓下運行；影響氣泡大小和停留時間的因素對其沒有影響，系統(tǒng)供氧更穩(wěn)定；MBR 對氧的高利用效率及其間歇性運行方式，大大減少了曝氣設(shè)備的運行時間和用電量。

2.6 污泥產(chǎn)率低

理論上講，膜生物反應(yīng)器能將污泥完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)不排泥操作——污泥零排放。實際應(yīng)用MBR工藝中，污泥負荷非常低，反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)相對缺乏，微生物處在內(nèi)源呼吸區(qū)，因而使得剩余污泥的產(chǎn)生量很少，污泥產(chǎn)率低。

3 膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用前景探討

由于MBR具有獨特的優(yōu)點，在城市污水、給水處理等方面得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，MBR在下列領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用前景：

3.1 土地填埋場/堆肥瀝濾液處理、高層建筑的中水回用、高濃度有機廢水的處理、難降解有機廢水的處理和飲用水處理等。但MBR工藝投資與運行費用較高，在我國推廣應(yīng)用還有一定困難。目前，隨著水資源短缺的日益加劇，人們的環(huán)保意識日益提高以及膜技術(shù)的發(fā)展和日益成熟，MBR技術(shù)在我國將作為一種實用技術(shù)而被廣泛應(yīng)用。

3.2 MBR在膜污染的防治、污泥產(chǎn)生量的減少、節(jié)能和降低造價、新型膜過濾技術(shù)等方面的開發(fā)研究將不斷深入，在大規(guī)模實用化工程開發(fā)方面具有廣闊的開發(fā)前景。

3.3 膜生物反應(yīng)器有效克服了與污泥沉降性能有關(guān)的限制，并取代二沉池，同時還能達到澄清和除菌的目的。在廢水處理中有利于微生物濃度的提高，可提高系統(tǒng)的傳氧效率并可使某些專性細菌維持原有的活性，對于已經(jīng)建成的污水處理廠，若改用MBR工藝，在不增加反應(yīng)器容積的情況下，可使處理水量大大提高。

3.4 由于其具有出水水質(zhì)優(yōu)、占地少等許多常規(guī)工藝無法比擬的優(yōu)勢，膜生物反應(yīng)器在污水處理與中水回用事業(yè)中所起到的作用也越來越大，并具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

3.5 膜生物反應(yīng)器工藝的一大缺點是膜在運行一段時間以后會因為膜收到污染而導致膜通量的降低，如何減緩膜污染進程從而維持膜通量是應(yīng)用膜工藝時所面臨的一大挑戰(zhàn)。

3.6 雖然較高的污泥濃度能有效減小MBR體積，但過高的污泥濃度對MBR正常運行是不利的，在運行MBR時應(yīng)控制適當?shù)奈勰酀舛取?/p>

4 結(jié)束語

總之，隨著材料科學的發(fā)展及膜生物反應(yīng)器理論應(yīng)用實踐的成熟，廉價高效膜材料的開發(fā)，膜生物反應(yīng)器在水處理領(lǐng)域必將得到更為深入和廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]黃霞.膜生物反應(yīng)器在我國的研究與應(yīng)用新進展[J].環(huán)境科學學報，2008，28（3）.

[2]徐振良.膠束強化超濾處理含鎘和鉛離子廢水的研究[J].膜科學與技術(shù)，2002， 22（3）.

[3]李志東.膜生物反應(yīng)器（MBR） 處理廢水的研究進展[J].凈水技術(shù)，2007， 26（1）.