基于MBR對沖廁水的重復(fù)利用的研究方法

李冰+段銘琦+王志穎+米文娟

摘 要：應(yīng)用MBR膜技術(shù)處理分散性生活污水的工程實(shí)例表明，MBR膜對生活污水中的懸浮物去除可達(dá)90%以上，對水中的有機(jī)物、氨氮、總磷、總氮也有很大程度的去除。在分散性污水及難以收集的地區(qū)推廣使用MBR膜技術(shù)處理，該技術(shù)是一種經(jīng)濟(jì)高效的處理工藝。

關(guān)鍵詞：沖廁水；MBR；回收利用

中圖分類號(hào)：TB 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.08.091

1 引言

隨著工業(yè)化水平的發(fā)展和人口的增長，水資源的浪費(fèi)日趨嚴(yán)重，水是世界上所有生命的最基本的物質(zhì)，是人類寶貴的資源，水資源的重復(fù)利用是各個(gè)國家的目標(biāo)也是21世紀(jì)重要的全球性挑戰(zhàn)，人類的活動(dòng)和工業(yè)的發(fā)展污染了自然水資源，加劇了水的短缺。在這種危急的形勢下，水處理技術(shù)急迫需要快速的發(fā)展。洗手間沖水占樓宇總耗水量的30%-40%，對這一部分的水運(yùn)用膜技術(shù)進(jìn)行輕度的處理，水就可以在衛(wèi)生間內(nèi)循環(huán)起來，減少水資源的浪費(fèi)。

2 MBR工藝的簡介

2.1 MBR的分類

生物反應(yīng)器和膜分離組件是膜-生物反應(yīng)器的兩個(gè)組成部分，我們通常所說的是膜-生物反應(yīng)器的總稱，它包括三類反應(yīng)器：（1）固液分離型膜-生物反應(yīng)器。（2）萃取膜-生物反應(yīng)器。（3）曝氣膜-生物反應(yīng)器。

固液分離性-膜生物發(fā)反應(yīng)器的特點(diǎn)把生物處理技術(shù)和膜的分離技術(shù)巧妙的結(jié)合起來，使污泥中特效菌的含量大大提高，從而提高了反應(yīng)的速率。固體和液體的分離效率大大的提高，降低了F/M的比率，從而解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的問題。它運(yùn)行的原理是將傳統(tǒng)的活性污泥法的二次沉淀的處理水的技術(shù)用膜分離過程取代。我們在傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)中，污水和污泥的分離效率是根據(jù)污泥在水中的懸浮狀態(tài)決定的，自身的重力越重，污泥的沉淀性率就越高，效果也就越好。

萃取膜-生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是將廢水與活性污泥用膜分隔開，廢水的污泥分別在膜的兩側(cè)，這樣使廢水和微生物不直接接觸，含某種活性菌的活性污泥在膜的外側(cè)流動(dòng)，而廢水在膜的內(nèi)側(cè)與進(jìn)水槽和出水槽相連。與曝氣膜生物反應(yīng)器類似，萃取膜生物反應(yīng)器也采用具有傳質(zhì)阻力很小致密的且具有選擇透過性的透氣性膜或疏水性微孔聚合膜，此類膜能萃取廢水中的揮發(fā)性有機(jī)物，如芳烴、鹵代烴等。運(yùn)行原理是通過膜的作用將活性污泥和廢水分隔開來，這樣就能實(shí)現(xiàn)特定的活性泥在膜的外側(cè)流動(dòng)，而廢水則是在膜的內(nèi)部流動(dòng)。所以在這用膜隔離的情況下，廢水和微生物就不會(huì)直接的接觸，因?yàn)槟ぞ哂羞x擇透過性，所以利用膜的這一特性使得有機(jī)物透過膜被微生物降解在膜的另一側(cè)。

曝氣膜-生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是有效的提高接觸的時(shí)間并將氧氣的轉(zhuǎn)移效率提高，這樣會(huì)對曝氣的過程有一個(gè)更好的控制，與傳統(tǒng)的處理工藝相比，免受了停留時(shí)間和曝氣氣泡大小因素的影響。其原理是使用透氣性致密膜或微孔膜，以板或中空纖維模塊的形式，這可以在持續(xù)保持氣泡分壓低于氣泡點(diǎn)，從而在生物反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)無泡曝氣。

將生物反應(yīng)器和膜組件用不一樣的方式結(jié)合，可以分為第一類分置式膜-生物反應(yīng)器、第二類復(fù)合式膜-生物反應(yīng)器和第三類一體式膜-生物反應(yīng)器。其運(yùn)行原理如下。

運(yùn)行穩(wěn)定可靠穩(wěn)定，便于膜的更換和清洗，膜的通透量一般較大。但在正常的情況下為了降低污染物在膜表面的聚集和延長膜的壽命。為了有較高的橫流速度在膜的表面需要使用循環(huán)泵的幫助，水循環(huán)非常的快，高電力成本的特點(diǎn)。它的運(yùn)行方式為混合液體被移到生物反應(yīng)器膜組件的過濾端在循環(huán)泵增加壓力的情況下，由于外部壓力的存在，混合液體中的液體透過膜變?yōu)樘幚硭?，然后是固體物質(zhì)和大分子物質(zhì)則不能透過膜而被留下，留下的這些固體物質(zhì)就會(huì)隨著濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。

復(fù)合膜-生物反應(yīng)器的特點(diǎn)在于系統(tǒng)增加了的抗沖擊負(fù)荷的能力。 此外，懸浮在反應(yīng)器中活性污泥濃度也隨之降低，從而使膜的污染程度降低，始終維持生物膜有較高的膜通量，在形式上復(fù)合膜-生物反應(yīng)器也屬于一體式膜-生物反應(yīng)器，有所不同的是需要在生物反應(yīng)器中填料。

一體式膜-生物反應(yīng)器的特點(diǎn)是去掉了混合液體循環(huán)系統(tǒng)，并且由于排出水的抽吸而具有相對較低的能耗。 膜生物反應(yīng)器將曝氣池和污水處理池合二為一，這種布置的形式使得有較小的占地面積，節(jié)約了資源，越來越多的受到了人們廣泛的關(guān)注。但它也有不盡人意的地方，它的膜通透量較小，易受污染不利于膜的更換和清洗。運(yùn)行特點(diǎn)是污染物被混合液中的活性泥去除掉，然后在外力的作用下將水從中濾出。

2.2 MBR反應(yīng)器的優(yōu)勢和劣勢

2.2.1 MBR反應(yīng)器的優(yōu)勢

首先，污泥和液體的分離更加的高效，與傳統(tǒng)的沉淀池相比分離效果要更加的顯著，出水的渾濁度和懸浮物的量接近于零?？梢灾苯訉?shí)現(xiàn)回用節(jié)約了資源。其次，它的運(yùn)行和控制都非常的穩(wěn)定和靈活，改變了傳統(tǒng)工藝的處理方法，將曝氣池和污水處理池合并容易實(shí)現(xiàn)一體化，節(jié)省投資，操作管理更加的方便。

2.2.2 MBR反應(yīng)器的劣勢

MBR在廣泛應(yīng)用的同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了MBR的一些缺點(diǎn)。 MBR膜的成本相對較高，這使得MBR工藝比傳統(tǒng)的污水處理工藝有更高的資金投入。MBR在使用過程中非常容易發(fā)生膜污染，而且徹底清洗更加困難。 一般需要用1000～1500mg / L的Naclo溶液清洗，但洗滌后會(huì)功能會(huì)有一定程度的減弱。另一個(gè)缺點(diǎn)是耗能比較高，這也將關(guān)系到這種方案是否可行。MBR膜處理污水的電能高于活性泥污法0.3～0.4kw·h /m3的電能。實(shí)際驗(yàn)證標(biāo)明MBR反應(yīng)器消耗的電能為0.6～2 kw·h /m3，常規(guī)分離式消耗的電能為 3～4 kw·h /m3。且膜的使用壽命只有三到五年的時(shí)間，平均每年要更換五分之一的膜，大大增加了運(yùn)行的成本。MBR一般是好氧，所以對磷的去除效果不好。

3 MBR工藝在沖廁水水處理中的應(yīng)用

沖廁所排的污水占我們城市生活污水非常大的一部分，人們已經(jīng)越來越重視它的排放和處理。傳統(tǒng)水沖式廁所在每次沖水時(shí)，實(shí)際上是用98%的清潔水沖掉2%的糞便。這樣會(huì)對我們賴以生存的水資源造成非常大的浪費(fèi)，另外，廁所污水中含有大量的對環(huán)境有影響的有機(jī)污染物和氨氮。未經(jīng)處理的沖廁水會(huì)形成難聞的惡臭，污染環(huán)境，滋生大量的蠅蟲，糞便中的有害細(xì)菌會(huì)引發(fā)腸道傳染病的傳播。endprint

MBR工藝流程如圖1。

4 結(jié)論

對沖廁水在源頭進(jìn)行回收處理再利用，解決了水資源的大量浪費(fèi)，省時(shí)環(huán)保，將這種小型的污水處理裝置安放在樓宇免去遠(yuǎn)距離處理污水的成本，實(shí)現(xiàn)在源頭進(jìn)行污水處理的重復(fù)利用。從我國的資源現(xiàn)狀來看，我國是極度缺乏水資源的，對再生水的需求量極大，因此，對再生水的利用將是國家未來發(fā)展的重中之重，污水控制和回收利用也是解決水資源匱乏的重要手段。所以尋求高效、綠色、簡單的污水處理技術(shù)是必要的，符合我們國家科學(xué)發(fā)展觀的基本要求，由此看來MBR膜處理沖廁水的技術(shù)將會(huì)在污水處理中發(fā)揮重要的作用。

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