探討膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用

劉國(guó)奇

摘要：膜生物反應(yīng)器是一種符合時(shí)代發(fā)展的污水處理技術(shù)，是當(dāng)前污水處理領(lǐng)域中最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，對(duì)緩解水資源短缺具有重要作用。該技術(shù)主要將膜分離中的超、微濾膜軟件與污水生物處理工程中的生物反應(yīng)器結(jié)合起來(lái)，以膜組件來(lái)強(qiáng)化生化反應(yīng)，將污水中的微生物截留在生物反應(yīng)器中，可大大提高生物污泥的濃度，降低出水中的有機(jī)污染物含量。由此可見(jiàn)，膜生物反應(yīng)器已成為污水處理的有效手段，加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用研究是非常必要的。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器；污水處理；應(yīng)用

1膜生物反應(yīng)器的工作原理及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

膜生物反應(yīng)器利用微濾膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)工藝的沉淀池和常規(guī)過(guò)濾單元，使水力停留時(shí)間和泥齡完全分離，因此具有高效固液分離性能。同時(shí)利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成超高濃度的活性污泥濃度，使污染物分解更徹底，因此出水水質(zhì)良好、懸浮物和濁度接近于零，并可截留糞大腸菌等生物性污染物，處理后出水可以直接回用。隨著我國(guó)廢水量的劇增及水質(zhì)處理難度的加大，傳統(tǒng)生物處理法暴露出來(lái)的問(wèn)題日益突出。相比較而言，膜生物反應(yīng)器工藝通過(guò)膜分離技術(shù)不僅有效地達(dá)到了泥水分離的目的，而且具有傳統(tǒng)污水三級(jí)處理不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：（1）膜組件取代了傳統(tǒng)生物處理末端二沉池，大幅減少了占地面積，節(jié)省土建投資。（2）剩余污泥產(chǎn)量極低，理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放。（3）易于從傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，從而實(shí)現(xiàn)城市污水的大量回用。

2膜生物反應(yīng)器的主要類(lèi)型

2.1按膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式劃分

根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式可分為分置式（外置式）和一體式（浸沒(méi)式）兩種。分置式是將膜分離裝置與生物反應(yīng)器分開(kāi)設(shè)置，膜分離裝置置于生物反應(yīng)器外，它具有運(yùn)行相對(duì)獨(dú)立，易于調(diào)節(jié)控制，膜易于清洗，膜通量大等優(yōu)點(diǎn)，但因需要循環(huán)泵提供較高的膜面流速，所以動(dòng)力費(fèi)用較高。分置式MBR比較適合處理難生物降解、高有機(jī)濃度以及有毒的污水，在工業(yè)廢水處理中應(yīng)用較多。一體式是將膜組件浸沒(méi)在生物反應(yīng)器中，它的在線運(yùn)行和操作過(guò)程是在比較低的跨膜壓差下，通過(guò)真空泵的抽吸作用完成的。一體式MBR的出現(xiàn)，大幅度降低了處理系統(tǒng)的能耗和占地面積。為減少膜面污染、延長(zhǎng)運(yùn)行周期，泵的抽吸是間斷運(yùn)行的。一體式MBR在城市污水處理廠具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2按膜組件在反應(yīng)器中所起作用不同劃分

根據(jù)膜組件在反應(yīng)器中所起作用不同劃分為膜分離生物反應(yīng)器、膜曝氣生物反應(yīng)器和萃取膜生物反應(yīng)器。膜分離生物反應(yīng)器：膜分離生物反應(yīng)器用于污水處理中的固液分離。同時(shí)，膜生物反應(yīng)器在高污泥濃度下也能較好的保證出水水質(zhì)，且由于污泥的停留時(shí)間較長(zhǎng)，利于消化菌繁殖，大大提高了污水處理裝置的脫氮能力。膜曝氣生物反應(yīng)器：膜曝氣生物反應(yīng)器中膜被用于氣體質(zhì)量傳遞，通常是為好氧工藝供氧，可以實(shí)現(xiàn)生物反應(yīng)器的無(wú)泡曝氣，大大提高反應(yīng)器的傳氧效率。萃取膜生物反應(yīng)器：萃取膜生物反應(yīng)器主要用于工業(yè)中優(yōu)先污染物的處理，萃取膜生物反應(yīng)器可將廢水和活性污泥用組件隔離，膜組件主要構(gòu)成物是硅膠及其它流水性聚合物，可針對(duì)性選擇某些污染物透過(guò)膜腔，并使其進(jìn)入膜外生物反應(yīng)器作為專(zhuān)性細(xì)菌的底物而被降解，但不允許水或其它物質(zhì)通過(guò)。污染物在生物反應(yīng)器中被微生物吸附降解，同時(shí)在污染物進(jìn)入生物反應(yīng)器的根本傳質(zhì)推動(dòng)力下，濃度呈不斷下降的趨勢(shì)，直至在廢水和反應(yīng)器之間形成一個(gè)濃度差。

3膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用

3.1膜生物反應(yīng)器在城市生活污水處理中的應(yīng)用

城市和生活污水是膜生物反應(yīng)器在水處理中涉及較早的領(lǐng)域，研究和應(yīng)用都比較廣泛。例如對(duì)采用多種方式某市生活廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明厭氧流化床-膜生物反應(yīng)器組合方式的化學(xué)需氧量去除率最高；采用膜生物反應(yīng)器處理某居民小區(qū)生活污水，對(duì)化學(xué)需氧量、氨氮、總磷的平均去除率分別大于95%、97%、75%，完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；采用倒置厭氧/缺氧/好氧/膜生物反應(yīng)器一體化裝置處理農(nóng)村生活污水，對(duì)化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮、懸浮物的去除率達(dá)92%、96%、95%、97%以上，對(duì)總氮含量、總磷含量的去除率也達(dá)71%和88%，出水水質(zhì)指標(biāo)可以滿(mǎn)足城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。從上述分析可以看出，膜生物反應(yīng)器作為一種高效水處理技術(shù)，在生活污水處理方面具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)越性，與其它處理方法比較，差異顯著、處理效果明顯，在生活污水回用處理方面具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值。

3.2膜生物反應(yīng)器在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域內(nèi)，膜分離裝置可有效代替沉淀池于氣浮池實(shí)現(xiàn)油水分離，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中某一粒徑范圍內(nèi)物質(zhì)的回收。膜生物反應(yīng)器處理含油工業(yè)廢水時(shí)，在保證對(duì)氮需求滿(mǎn)足的情況下，油和COD的去除率分別為99%、97%。膜生物反應(yīng)器在處理30%濃度的含苯廢水時(shí)，對(duì)苯的去除率可達(dá)到99.9%、苯酚的去除率為90%，且將滲透的AlCl3可作為廢水絮凝劑進(jìn)行售出。（1）印染廢水處理。目前，我國(guó)對(duì)膜生物反應(yīng)器在印染廢水處理方面的應(yīng)用已趨于成熟階段，厭氧-好氧反應(yīng)器加膜分離裝置是當(dāng)前印染污水處理中最常見(jiàn)的裝置。相關(guān)研究人員采用膜生物反應(yīng)器對(duì)印染廠污水進(jìn)行處理后，對(duì)COD的去除率高達(dá)90%、色度的平均去除率為95%，出水pH值為7～8，出水水質(zhì)良好。（2）食品釀造廢水處理。采用一體化膜生物氧化器對(duì)醬油廢水進(jìn)行處理后表明，在進(jìn)水COD為505～1209mg·L-1、色度為180～200倍、濁度為251～471NTU時(shí)，COD、色度及濁度的平均去除率分別為90%、79%和98%，且出水水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。（3）石油、化工廢水處理。采用膜生物反應(yīng)器和超濾工藝對(duì)某石化企業(yè)二沉池出水分別進(jìn)行深度處理，試驗(yàn)結(jié)果表明，采用膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)比超濾工藝更為穩(wěn)定，且具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然膜生物反應(yīng)器的商業(yè)化取得了令人矚目的成就，但總的來(lái)說(shuō)，膜生物反應(yīng)器是一種新型污水處理技術(shù)，仍然存在一些問(wèn)題，主要是膜本身的局限性。膜生物反應(yīng)器能否廣泛應(yīng)用于廢水處理用，其關(guān)鍵在于解決膜污染問(wèn)題和降低膜成本。以后要加強(qiáng)膜的開(kāi)發(fā)和制造技術(shù)，降低膜成本，提高膜的壽命，解決膜污染問(wèn)題，降低能耗，減少運(yùn)行成本，加快膜生物反應(yīng)器在處理高濃度有機(jī)廢水、難降解污水等方面應(yīng)用的研究，這具有廣闊的應(yīng)用前景。

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（作者單位：內(nèi)蒙古大唐國(guó)際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司）