膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用

楊炎鋒

摘要：隨著我國社會的不斷進(jìn)步，我國越來越重視環(huán)境保護(hù)。因此，對環(huán)境工程的污水處理技術(shù)也有了更為嚴(yán)格的要求。膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種科學(xué)高效的污水處理技術(shù)，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文將通過對膜生物反應(yīng)技術(shù)進(jìn)行研究，并就環(huán)境工程的污水處理未來的應(yīng)用及發(fā)展方向進(jìn)行探討，以期對提高膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用效果發(fā)揮重要作用。

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

中圖分類號：X703文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-236-02

引言

膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種結(jié)合了膜分離單元與生物處理單元的新型污水處理技術(shù)。膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種把膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器進(jìn)行相結(jié)合的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，以微生物，酶菌或動植物細(xì)胞做為催化劑，在這些催化劑的催化作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生物轉(zhuǎn)化，再通過超濾分離膜將反應(yīng)產(chǎn)物不斷分離出來，同時還會自動截留催化劑保證反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行。膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種新型的用于水處理技術(shù)，是一種結(jié)合了傳統(tǒng)的活性污泥法以及膜分離技術(shù)而形成的新型污水處理工藝。膜生物反應(yīng)技術(shù)通過高效的分離膜組件取代了二沉池以及生物處理過程中產(chǎn)生的生物單元組合，形成了一套有機的污水凈化技術(shù)，出水水質(zhì)好、占地面積少、操作簡單、運行穩(wěn)定、易于自動控制等是其主要優(yōu)點。因此，在環(huán)境工程的污水處理中加強對膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用是十分有意義的。

1.膜生物反應(yīng)的技術(shù)原理與分類

1.1膜生物反應(yīng)技術(shù)原理

膜生物反應(yīng)技術(shù)（英文Membrane bioreactor，MBR），是一種與常規(guī)的生物技術(shù)和膜分離技術(shù)相比有了很大突破的新技術(shù)，膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種結(jié)合了膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)生物法的新型污水處理技術(shù)，這種技術(shù)通過膜組件的分離截留功能，把生物反應(yīng)器中的難降解的大分子物質(zhì)以及活性污泥截留在反應(yīng)器中，提高生物反應(yīng)器中微生物的濃度，使生物器中的生化反應(yīng)效率得到了很大程度的提高。

1.2膜生物反應(yīng)技術(shù)的分類

膜生物反應(yīng)技術(shù)主要是由膜組件和生物反應(yīng)器兩大部分組成的。生物反應(yīng)器的作用就是作為污染物主要的降解場所，而對于膜組件的選擇，是根據(jù)水處理目的不同而選用相應(yīng)類型的膜。膜組件和生物反應(yīng)器這兩部分的組合類型及方式的差異，造成了各種膜生物反應(yīng)技術(shù)的類型也不盡相同。

以膜生物反應(yīng)器中膜組件作用的不同進(jìn)行分類，膜生物反應(yīng)器可以分為三種類型。第一種，即主要用于固體載留與分離的膜分離生物反應(yīng)器；第二種，是主要用于處理高濃度有機廢水的無泡曝氣膜生物反應(yīng)器：第三種是萃取膜生物反應(yīng)器，用于處理工業(yè)廢水中存在的污染物。這三種膜生物反應(yīng)器中，應(yīng)用最為廣泛的是膜分離生物反應(yīng)器，通常情況下說的膜生物反應(yīng)器指的就是膜分離生物反應(yīng)器。

根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器結(jié)合方式的不同，膜生物反應(yīng)器又可以分為一體式、分離式以及隔離式三種類型。一體式類型的膜生物反應(yīng)器是通過把膜組件浸沒于生物反應(yīng)器中，在生物反應(yīng)器中對有機污染物進(jìn)行降解，再通過負(fù)壓抽把水吸入，然后經(jīng)膜組件外側(cè)進(jìn)入到中空纖維，之后再把水引出：也可以把膜單元安置在生物池的出水端以代替二沉池。分離式類型的膜生物反應(yīng)器，即把生物反應(yīng)器與膜單元進(jìn)行分開設(shè)置，通過泵和管道把它們之間連接起來，目前的膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)一般都是應(yīng)用分離式膜生物反應(yīng)器。隔離式類型的膜生物反應(yīng)器，即把污水和生物反應(yīng)器選擇性的進(jìn)行膜隔離，只有目標(biāo)污染物能夠透過該膜進(jìn)入到生物反應(yīng)器中進(jìn)行降解。

2.膜生物反應(yīng)技術(shù)優(yōu)缺點分析

2.1膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)點

2.1.1分離效率高

膜生物反器不再需要過濾單元和沉淀池，因此占用空間小，也不存在污泥沉降性問題。由于膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)中MLSS的濃度較高，大大提升了系統(tǒng)的容積負(fù)荷，也增強了系統(tǒng)的抗復(fù)合能力，從而提高了有機廢水的分離效率。

2.1.2提高活性污泥濃度

膜生物反應(yīng)器在很大程度上提高了生物的反應(yīng)能力，反應(yīng)池中MLSS的濃度可以達(dá)到10000MG/L左右，有效地把高濃度的有機廢水去除，使懸浮物含量降低，提高大分子的降解率，同時減少了污泥地的體積，提高了出水水質(zhì)。

2.1.3廢水與微生物實現(xiàn)分離

膜生物反應(yīng)器可以將廢水和活性污泥分離，廢水在膜腔內(nèi)部流動，而生物細(xì)菌在膜外流動，這樣就實現(xiàn)了廢水與微生物的分離，污水處理效果明顯。

2.1.4有利于硝化細(xì)菌滯留生長

生物膜反應(yīng)器可以有效阻止硝化細(xì)菌的流失，使得反應(yīng)器內(nèi)硝化細(xì)菌可以一直保持較高的濃度，提高硝化效率。

2.1.5提高傳氧效率

膜生物反應(yīng)器采用了一種新型透氣性膜，這種透氣膜具有傳質(zhì)阻力小，可在高壓環(huán)境下運行等特點，減弱了氣泡大小和停留時間等因素的影響，提高了供氧系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這種透氣膜既提高了膜生物反應(yīng)器氧氣的利用率，也很好的緩解了膜生物反應(yīng)器曝氣系統(tǒng)的運行壓力。

2.1.6降低污泥產(chǎn)率

膜生物反應(yīng)器可以完全的將污泥堵截在生物反應(yīng)器內(nèi)部，實現(xiàn)污泥的零排放。因為膜生物反應(yīng)器內(nèi)部的營養(yǎng)物質(zhì)較少，污泥產(chǎn)生的負(fù)荷低，污泥的產(chǎn)生量非常小，降低了污泥產(chǎn)率。

2.2膜生物反應(yīng)技術(shù)的缺點

膜生物反應(yīng)技術(shù)與傳統(tǒng)的環(huán)境工程污水處理技術(shù)相比，確實具有很多的優(yōu)勢，但同時不可否認(rèn)的是，由于該技術(shù)投入實際應(yīng)用的時間還比較短，存在著一些技術(shù)問題，仍需要改進(jìn)。首先，和傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器在處理相同等級的污水時，會出現(xiàn)吸附更多有害元素以及混合顆粒物的情況。其次，膜生物反應(yīng)器中“膜”的使用壽命是有限的，在使用一段時間后會由于受到污染而出現(xiàn)通水量減少的情況。目前還沒有很好的技術(shù)能夠延長“膜”的使用壽命，在“膜”受到污染后如何解決通水量的變化問題仍然是一個的技術(shù)難關(guān)。

3.常用的膜生物反應(yīng)技術(shù)

3.1 EGSB-MBR技術(shù)

EGSB-MBR技術(shù)是一種結(jié)合了EGSB和MBR兩種技術(shù)優(yōu)點的膜生物反應(yīng)技術(shù)。可以有效的對有機廢水進(jìn)行處理，去除廢水中的COD效果明顯，但是很難去除氮、氨以及一些懸浮物等，而通過在EGSB反應(yīng)器后面添加膜生物反應(yīng)器作為后續(xù)處理，可以很好地彌補EGSB反應(yīng)器的缺點。EGSB-MBR技術(shù)處理污水示意圖如圖1所示。

1-EGSB進(jìn)水箱；2-恒位水箱；3-自動控溫系統(tǒng)；4-進(jìn)水泵；5-進(jìn)水流量計；6-循環(huán)水流量；7-循環(huán)水水泵；8-EGSB反應(yīng)器；9-緩沖水箱；10-水封；11-濕式氣體流量計；12-MBR進(jìn)水箱；13-自動控溫系統(tǒng)；14-MBR進(jìn)水泵；15-MBR反應(yīng)器；16-風(fēng)機；17-氣體流量計；18-微孔曝氣管：19-微濾膜組件：20-污泥回流泵；21-污泥排出口；22-排水緩沖水箱；23-MBR排水口；24-反沖洗水泵；25-MBR厭氧區(qū)域。

3.2曝氣生物濾池，氣浮，膜生物反應(yīng)器組合技術(shù)

通過對曝氣生物濾池，氣浮，膜生物反應(yīng)器技術(shù)進(jìn)行組合，能夠有效的去除污水中的膠體和洗滌劑等污染物，減輕污水處理系統(tǒng)負(fù)荷。

3.3動態(tài)膜生物反應(yīng)技術(shù)

動態(tài)膜生物反應(yīng)器以微網(wǎng)材料做膜基底，通過利用活性污泥具有的過濾特性過濾污染物。目前一般采用側(cè)向曝氣形式的動態(tài)膜生物處理技術(shù)，這種技術(shù)可以有效防止反應(yīng)器錯流速度過小，造成反應(yīng)器內(nèi)出現(xiàn)短流現(xiàn)象，取得了良好的處理效果。該實驗裝置如圖2

4.膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用前景

4.1回收高層建筑廢水

可以通過膜生物反應(yīng)技術(shù)對高層建筑廢水進(jìn)行回收利用，也可以利用膜生物反應(yīng)技術(shù)對土地填埋場的廢水進(jìn)行處理，還可以處理高濃度有機廢水。全球水資源日益緊張，人們對環(huán)保有了越來越高的意識，因此，未來膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用將越來越廣泛。膜生物反應(yīng)技術(shù)不僅成本低，節(jié)約能源，而且在污泥產(chǎn)生量以及膜污染的放置過程中，膜生物反應(yīng)技術(shù)也有很大的優(yōu)勢，因此具有大規(guī)模生產(chǎn)的潛力。

4.2污水處理

膜生物反應(yīng)器克服了對污泥沉降性能的依賴，還可以取代二沉池，并且還達(dá)到了除菌效果，因此，膜生物反應(yīng)器可以提供優(yōu)質(zhì)的水，再加上膜生物反應(yīng)器占地面積較小，所以在廢水回收和污水處理等工作上可以發(fā)揮很大的作用，應(yīng)用前景非常廣闊。

5.結(jié)束語

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，對于材料科學(xué)的研究取得重大突破，膜生物反應(yīng)技術(shù)正在一步步的步入成熟階段，抗腐蝕、耐污染等新型膜材料相繼研究制造出來，推動了我國膜生物反應(yīng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對提高我國在環(huán)境工程中的污水處理工作發(fā)揮了重要的作用。