膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用與發(fā)展

摘 要：水資源是我國的民生資源，不過由于人們觀念上的不重視，水資源得不到充分的利用，同時人們在生產(chǎn)生活中也不能夠很好地處理水資源。文章研究了膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用，以及膜生物反應(yīng)器技術(shù)的原理和特點，同時通過對膜生物反應(yīng)器的現(xiàn)狀和研究熱點進(jìn)行研究，探討其發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器；膜組件；膜污染；廢水處理

前言

隨著我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展和對污水處理的高度重視，傳統(tǒng)的生物處理方法已難以滿足日益嚴(yán)格的排放要求。膜生物反應(yīng)器是膜分離技術(shù)與生物處理的高效結(jié)合，其具有占地面積小、處理效果好、剩余污泥產(chǎn)量低的特點，在近年來被廣泛推廣，尤其適用于小水量的污水處理和再生。1954年國外開始研究膜生物反應(yīng)器技術(shù)，這種技術(shù)從發(fā)現(xiàn)到發(fā)展經(jīng)歷了很短的時間，隨著這種技術(shù)的發(fā)展，目前出現(xiàn)了很多種類的膜生物反應(yīng)器。膜生物反應(yīng)器作為一種新型的水處理技術(shù)，被大眾所理解和接受，越來越多的學(xué)者將該技術(shù)進(jìn)行推廣和發(fā)展，促進(jìn)了膜生物反應(yīng)技術(shù)在水處理領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

1 膜生物反應(yīng)器的原理及分類

1.1 膜生物反應(yīng)器的原理

膜生物反應(yīng)器主要是結(jié)合了膜處理技術(shù)和高效的生物反應(yīng)器處理技術(shù)；其中，生物反應(yīng)器通過一定的條件可以使得微生物獲得污水中的有用物質(zhì)，從而進(jìn)行一系列的產(chǎn)生和生長，經(jīng)過一段時間的累積，微生物會逐漸形成一個體系，這個體系又叫做微生物鏈，從而促進(jìn)有機污染物進(jìn)行科學(xué)的降解，降解之后膜會將污染物和微生物進(jìn)行分離，達(dá)到凈化水的作用。膜作為一種有機的分離材料能夠增加反應(yīng)器中的活性污泥濃度，在一定程度上也能夠提高污水的處理效率和出水水質(zhì)，應(yīng)用膜生物反應(yīng)器能夠有效的降低運行能耗，提高了產(chǎn)量。

1.2 膜生物反應(yīng)器的分類

膜生物反應(yīng)器技術(shù)的兩大要素分別為生物反應(yīng)器和生物膜。生物反應(yīng)器的主要作用是進(jìn)行污染物的降解，而生物膜是一種并不固定的裝置，在實際的水處理中我們往往會根據(jù)水處理的具體類型而選擇具有不同作用的膜，不同的反應(yīng)器和膜的組成是區(qū)分各種膜生物反應(yīng)器的主要因素。目前開發(fā)出來的膜生物反應(yīng)器可分為三類：（1）膜分離生物反應(yīng)器，用于污水處理中的固液分離；（2）膜曝氣生物反應(yīng)器，用于氣體傳遞，通常為好氧工藝，可實現(xiàn)生物反應(yīng)器的無泡曝氣，可對有害物質(zhì)較多的高濃度廢水進(jìn)行處理；（3）萃取膜生物反應(yīng)器，用于污染物的萃取和生物降解處理。應(yīng)用最為廣泛的膜生物反應(yīng)器是膜分離生物反應(yīng)器，這也是大眾所熟知的膜生物反應(yīng)器技術(shù)。膜生物反應(yīng)器還會根據(jù)兩種主要元素的組合方式來進(jìn)行劃分，主要包括：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。另外，根據(jù)膜生物反應(yīng)器中各種微生物需氧量的不同也可以將膜生物反應(yīng)器劃分為好氧膜生物反應(yīng)器和厭氧膜生物反應(yīng)器等。

2 膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及研究熱點

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，國外的膜生物反應(yīng)器技術(shù)發(fā)展速度較快，他們已近開始實際的使用這項技術(shù)應(yīng)用于污染廢水的大量處理，同時由于應(yīng)用的增多技術(shù)提高較快，國外甚至用這項技術(shù)來處理飲用水。

結(jié)合現(xiàn)有的應(yīng)用水平我們可以發(fā)現(xiàn)，國外的膜生物反應(yīng)器應(yīng)用已經(jīng)取得了不少的成績，同時在不同的領(lǐng)域中效果也不同，主要包括生活廢水處理和工業(yè)廢水處理等。20世紀(jì)70年代美國就有部分的水處理公司就開始建立工業(yè)化或者是商用的膜生物反應(yīng)器，剛開始使用時膜生物反應(yīng)器的每天處理量不超過20噸。20世紀(jì)80年代法國開始進(jìn)行水處理膜反應(yīng)器的研究，同時建立了著名的建筑物生活水循環(huán)系統(tǒng)；20世紀(jì)90年代英國開始在建筑物內(nèi)安裝膜生物反應(yīng)器；21世紀(jì)法國利用先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器技術(shù)來處理飲用水和被各種殺蟲劑污染的情況較為嚴(yán)重的生活用水，處理中發(fā)現(xiàn)這種技術(shù)能夠保證優(yōu)良的出水水質(zhì)，而且能夠達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。中國在膜生物反應(yīng)器方面的發(fā)展還不是很先進(jìn)，研究的資料也相對較少，不過我們已經(jīng)逐漸地認(rèn)識到膜生物反應(yīng)器的重要作用，開始進(jìn)行一系列的研究。目前，國內(nèi)學(xué)者已經(jīng)將膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于各種廢水的處理，處理對象主要包括焦化廢水、煉油廢水、橡膠合成廢水以及印染廢水等。而應(yīng)用的方式主要為：利用膜生物反應(yīng)器對生化處理后的出水進(jìn)行深度處理，經(jīng)過膜生物處理后的出水可直接進(jìn)入超濾、納濾或反滲透處理系統(tǒng)后進(jìn)行中水回用，甚至可進(jìn)一步經(jīng)過殺菌或消毒，制備飲用水。由此可見，膜生物反應(yīng)器技術(shù)在目前水資源越來越匱乏的情況下，是一種極為優(yōu)越和有效的廢水回用技術(shù)。

2.2 研究熱點

膜生物反應(yīng)器目前研究的關(guān)注點集中在膜組件的材料和結(jié)構(gòu)、膜污染等。膜生物反應(yīng)器一般采用浸沒式膜組件，而應(yīng)用最為廣泛的則是浸沒式中空纖維膜組件和浸沒式板式膜組件。中空纖維膜組件目前主要有簾式膜組件、U型簾式膜組件、海藻式膜組件等。

制約膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用的原因為目前大部分膜生物反應(yīng)器均存在運行一段時間后膜通量下降的問題，而造成該問題的原因是污水中的活性污泥、分解或半分解廢水中的油脂類成分以及微生物分泌的糖類物質(zhì)在膜上吸附，在膜表面形成污染層，從而導(dǎo)致膜生物反應(yīng)器效果下降。對此，目前主要采用物理清洗和化學(xué)清洗兩種方式，化學(xué)清洗的方法是通過向生物反應(yīng)器內(nèi)加入能夠溶解膜污染物的化學(xué)藥品，但其可能會造成二次污染；物理清洗則是以機械方法從膜表面脫除污染物，常用的為水清洗或水氣清洗，主要通過水或氣體高速通過膜表面形成剪切力將沉積物沖刷下來。目前，由于物理清洗不存在二次污染而得到廣泛應(yīng)用。

3 膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用的發(fā)展趨勢

通過研究我們發(fā)現(xiàn)，膜生物反應(yīng)器技術(shù)集合了膜處理技術(shù)和生物反應(yīng)器的所有的優(yōu)點，能夠低成本高效地進(jìn)行水處理，只需簡單方便的設(shè)備條件，在水處理中具有巨大的發(fā)展前景。在今后的發(fā)展過程中，我們應(yīng)該關(guān)注以下幾方面：進(jìn)行工藝的改良和優(yōu)化；通過對膜材料和結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提高膜分離的效果、降低運行成本；此外，還應(yīng)優(yōu)化膜清洗方法，減少化學(xué)清洗的二次污染，研發(fā)出不造成二次污染的化學(xué)藥劑，同時改進(jìn)目前廣泛使用的物理清洗方法，提高清洗效率、降低清洗水的使用量。

4 結(jié)束語

膜生物反應(yīng)器技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了飛速的發(fā)展，它具有高效、節(jié)能、環(huán)保的重要作用，是新時代進(jìn)行水處理的重要技術(shù)。我國要繼續(xù)進(jìn)行研究，同時參考國外的發(fā)展模式，進(jìn)行膜生物反應(yīng)器的經(jīng)驗借鑒，將膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于更多類型的污水的處理，尤其是在廢水回用方面，通過技術(shù)的革新促進(jìn)膜生物反應(yīng)器在我國的發(fā)展，緩解我國水資源緊缺區(qū)域的困境。

參考文獻(xiàn)

[1]樊耀波.膜生物反應(yīng)器凈化石油化工污水的研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，17（1）.

[2]邢傳宏，無機膜-生物反應(yīng)器處理生活污水試驗研究[J].環(huán)境科學(xué)，2011，18（3）.

[3]李紅兵.中空纖維膜生物反應(yīng)器處理生活污水的特性[J].環(huán)境科學(xué)，2015，20（2）.

作者簡介：林珊（1986，8-），廣東惠州人，碩士，研究方向：環(huán)境規(guī)劃與管理。