MBR 在居民區(qū)中水回用中的應(yīng)用研究

徐忠廠

（蘇州森榮環(huán)保處置有限公司 江蘇蘇州 215000）

我國(guó)水資源儲(chǔ)量豐富，但卻是世界上人均水資源最貧乏的國(guó)家之一，人均只有2000m3左右，位居世界第121位，在全國(guó)669個(gè)大中城市中，有400多個(gè)城市常年供水不足，其中有100多個(gè)城市嚴(yán)重缺水，目前，我國(guó)城市污水處理率僅為25%左右，污水未經(jīng)處理直接排放不僅污染了環(huán)境，也給造成了巨大的資源浪費(fèi)。

中水是一種介于污水和自來(lái)水之間，能夠在一定領(lǐng)域內(nèi)使用的非飲用水，城市中的中水經(jīng)常可以被用來(lái)作為城市綠化、道路清掃以及沖洗廁所使用，又被許多大中城市當(dāng)作“城市第二水源”。MBR膜生物反應(yīng)器技術(shù)是把生物技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種污水處理工藝，該工藝具有易操作管理、去污效果好而倍受青睞，被稱為“21世紀(jì)的水處理技術(shù)”，被廣泛應(yīng)用于城市污水以及工業(yè)廢處理領(lǐng)域，具有良好的處理效果。

1 MBR 工藝概述

1.1 MBR 工藝原理

MBR是膜生物反應(yīng)器的簡(jiǎn)稱，它是利用膜分離設(shè)備把生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留，充分把膜生物技術(shù)和膜分離技術(shù)結(jié)合起來(lái)，省去了二沉池，提高了固液分離效率和生化反應(yīng)速率，使活性污泥濃度進(jìn)一步提高，懸浮物和濁度幾乎為零，有效解決了傳統(tǒng)活性污泥處理經(jīng)常出現(xiàn)的污泥膨脹，污水經(jīng)處理之后便可以被直接被回用。在整個(gè)膜生物反應(yīng)器工藝中，膜組件是其中最主要的組建部分，在膜生物反應(yīng)器工藝中，膜相當(dāng)于傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的二沉池，分離區(qū)間一般在0.01 um～0.1um,用膜組件來(lái)替代傳統(tǒng)生物處理中的二沉池也被認(rèn)為是這項(xiàng)工藝的最大特點(diǎn)。

1.2 MBR 工藝分類

MBR主要是由膜組件、生物反應(yīng)器和泵的構(gòu)成，這三個(gè)部分在污水處理中發(fā)揮各自不同功能。根據(jù)不同的分類依據(jù)，MBR有著不同的種類（見(jiàn)表1）。

表1 MBR 膜組件、生物反應(yīng)器和泵的構(gòu)成

1.3 MBR 優(yōu)勢(shì)及不足

（1）MBR優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在：固液分離效率高，出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)且穩(wěn)定；污泥產(chǎn)生量少；工藝省去了二沉池，設(shè)備裝置較集中，占地面積少；對(duì)于氨氮以及難降解有機(jī)物也具有很好的處理效果；易于管理和操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。（2）MBR不足主要表現(xiàn)在：由于膜組件造價(jià)高，因此MBR工程一般投資額較其他處理方法相對(duì)較高；污泥分離的膜驅(qū)動(dòng)壓力以及高強(qiáng)度曝氣使得MBR工藝的能耗相對(duì)較高；膜組件易受污染，且需要到期更換，后期清洗及更換需要費(fèi)用。

2 MBR 在居民區(qū)中水回用中的應(yīng)用

2.1 一體式膜生物反應(yīng)器

一體式膜生物反應(yīng)器是把膜組件放置在生物反應(yīng)器的內(nèi)部，將曝氣器設(shè)置在膜組件的正下方，然后利用曝氣時(shí)所引起的氣液向上所產(chǎn)生的剪切力來(lái)達(dá)到膜面的錯(cuò)流效果，一體式膜生物反應(yīng)器最早是在1989年由日本學(xué)者Yamamoto率先開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種污水處理技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，也有通過(guò)膜組件附近葉輪攪拌和膜組件自身旋轉(zhuǎn)達(dá)到膜面錯(cuò)流的效應(yīng)。在一體式膜生物反應(yīng)器中，出水主要依靠抽吸泵。

李青[1]以居住人口在1.2萬(wàn)余人的某小區(qū)為例，采用一體式膜生物反應(yīng)器，外壓式PP中空纖維膜，處理小區(qū)優(yōu)質(zhì)雜排水并回用，實(shí)踐表明，該工藝在水力停留時(shí)間為6h時(shí)，對(duì)BOD5、SS、NH3-N、濁度、色度的去除率都穩(wěn)定達(dá)到了90%以上，出水的水質(zhì)滿足了城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，工程投產(chǎn)后每年可以節(jié)省自來(lái)水達(dá)27.1×104m3，具有良好的應(yīng)用效果和推廣前景。

2.2 分置式膜生物反應(yīng)器

在分置式MBR中，膜組件與生物反應(yīng)器是分開(kāi)放置，在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置循環(huán)管路，出水主要是依靠加壓泵增壓，壓入膜組件中，活性污泥以及大分子物質(zhì)將被膜截留濃縮，并回流至反應(yīng)器內(nèi)，從而達(dá)到去污效果。因此，分置式MBR又叫交叉流式膜生物反應(yīng)器。

姚宏[2]采用中試規(guī)模（處理水量為1.5t/h）為例，采用分置式MBR處理回用城市污水，進(jìn)水水質(zhì)COD為367mg·L-1、SS為200mg·L-1、NH3-N為45.8mg·L-1、TN為56.5mg·L-1、濁度在300左右，經(jīng)預(yù)處理（包括缺氧-好氧）和生物處理（MBR超濾膜）之后，該處理系統(tǒng)對(duì)化學(xué)需氧量COD的去除率為90%以上（出水濃度＜20 mg·L-1），對(duì)氨氮的去除率達(dá)到了95%以上（出水濃度1mg·L-1、），無(wú)懸浮物及大腸桿菌檢出，TN的去除率達(dá)到65%左右，出水濁度在0.1NTU以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于回用水對(duì)濁度的要求。出水可以作為城市綠化、洗車等用水。

2.3 復(fù)合式膜生物反應(yīng)器

復(fù)合式MBR實(shí)際上也屬一體式MBR范疇，所不同的是復(fù)合式MBR在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，形成復(fù)合膜生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀，提高生物反應(yīng)器中的污泥濃度，達(dá)到污水處理效率提升的效果。

李軍等[3]以粉末活性炭作為復(fù)合膜生物反應(yīng)器中的填料，對(duì)以復(fù)合膜生物反應(yīng)器工藝處理北方某大學(xué)教工宿舍小區(qū)的生活污水進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)中COD、BOD5的平均濃度為292.62mg/L、191.36 mg/L，NH3-N、SS的平均濃度為78.18 mg/L、136mg/L，添加了0.3mm~05mm的活性炭填充物，把活性污泥作為接種污泥加入到反應(yīng)器中，并進(jìn)行間歇培養(yǎng)訓(xùn)化10天，然后將膜組件放入復(fù)合式膜生物反應(yīng)內(nèi)開(kāi)始污水處理，經(jīng)對(duì)出水水質(zhì)測(cè)定后得出：出水COD濃度始終穩(wěn)定在25mg/L以下，NH3-N的去處率達(dá)99%以上，TN去除維持在60%以上，SS和大腸菌群均被100%去除，出水符合中水回用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了污水的二次利用。

3 膜生物反應(yīng)器應(yīng)用前景

3.1 分置式膜生物反應(yīng)器

分置式MBR工藝的優(yōu)點(diǎn)在于：運(yùn)行可靠，后期操作方便，易于更換管理。不足之處是膜組件承壓操作，后期組件清洗不方便，料液循環(huán)流速較高，動(dòng)力大，能耗高，運(yùn)行成本相對(duì)較高。

3.2 一體式膜生物反應(yīng)器

與分置式相比，一體式膜生物反應(yīng)器最大特點(diǎn)是設(shè)備緊湊，運(yùn)行的能耗低，無(wú)需承壓操作，占地空間小，整體強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的中水處理工藝相比具有基建費(fèi)較低，運(yùn)行費(fèi)用相當(dāng)[4]。但一體式MBR工藝容易造成污染，膜污染后不容易清洗和更換，而且不能連續(xù)出水，膜水通量低，運(yùn)行的穩(wěn)定性較差。

以同樣的日處理污水量作比較，從安全性來(lái)看，分置式MBR比一體式MBR安全性高，但一體化MBR與分置式MBR在清洗膜方面費(fèi)用、占地面積、人工費(fèi)花費(fèi)等方面相比具有一定優(yōu)勢(shì)?？傮w來(lái)看，膜生物反應(yīng)器MBR在污水處理中具有出水水質(zhì)好、污染物去除率高、流程簡(jiǎn)易、占地面積不大、便于管理等特點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)潛力。

[1]李青,戴萌.MBR工藝用于生態(tài)型住宅小區(qū)的中水回用[J].中國(guó)給水排水,2006,22（16）：55-57.

[2]姚宏,劉廣沛,陶若虹.等.分置式膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于城市污水回用中試研究[J].北京：交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,29（1）：64-68.

[3]李軍,江定國(guó),劉紅,等.復(fù)合式膜生物反應(yīng)器處理生活污水[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué),2006,26(3):271-274.

[4]劉銳,黃霞,錢易,等.一體式膜生物反應(yīng)器處理生活污水的中試研究[J].給水排水,1999,25(1):1-4.