污水處理技術(shù)中MBR的應(yīng)用及進(jìn)展研究

王永美

摘 要：進(jìn)入新世紀(jì)以來，膜分離技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在污水處理領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用，而薄膜生物處理系統(tǒng)更是有十分廣闊的發(fā)展前景。在這種背景下，文章首先分析了現(xiàn)有的污水處理技術(shù)的薄弱部分，進(jìn)而探討了薄膜生物處理系統(tǒng)（MBR）的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；污染控制；技術(shù)；進(jìn)展

引言

MBR又稱膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor），是活性污泥法與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新型污水處理技術(shù)。

如今大部分污水的處理方式大都以傳統(tǒng)生物處理程序即活性污泥法為主，其在實(shí)際應(yīng)用中存在許多不足，例如：占地面積廣；廢棄污泥在固、液分離時(shí)受沉降性影響極大，易導(dǎo)致污泥膨化造成處理效率不佳、污泥產(chǎn)生量龐大以致污泥處理成本高；由于進(jìn)水低有機(jī)負(fù)荷使得處理效率低甚至降低污泥的活性等問題。

近年來各發(fā)達(dá)國家相繼研究發(fā)展生物處理單元結(jié)合薄膜固液分離單元的生物薄膜程序。該程序?qū)鹘y(tǒng)生物程序的二級(jí)沉淀池以薄膜單元取代，用以改善傳統(tǒng)生物處理程序現(xiàn)今所面臨的問題，并可有效提升處理水質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)包括良好固液分離、節(jié)省土地面積有效利用空間、增進(jìn)生物處理單元的效能，提升氮、磷營養(yǎng)鹽及有機(jī)物的去除效率、易達(dá)到操作穩(wěn)定、可靠、自動(dòng)控制及整合，最終提高污水處理效果，并減少污泥產(chǎn)量進(jìn)而使污泥處理成本下降。MBR正是應(yīng)對這一需求而發(fā)展出來的技術(shù)。

1 MBR技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

生活污水與工業(yè)廢水經(jīng)常利用微生物來分解有機(jī)污染物，最常使用的方法即為活性污泥程序?；钚晕勰喑绦虿坏枰^大的曝體積及沉淀池外，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的生物污泥，且活性污泥程序常有污泥膨化（bulking）與泡沫問題。MBR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)已有深入探討，其優(yōu)點(diǎn)包括：

1.1 出水水質(zhì)好且穩(wěn)定

膜具有較好的分離價(jià)值，能夠使泥和水得到很好的分離處理。這種處理效果在使用上比傳統(tǒng)意義的沉淀池的效果更好，出水的情況也十分透明，極大的降低了懸浮物的含有量，出水的品質(zhì)基本能夠符合生活用水的要求，可以以非飲用水的形式進(jìn)行回收。與此同時(shí)，膜分離技術(shù)也可以確保廢水中的微生物被完全截留在相關(guān)容器內(nèi)，這使得該凈水系統(tǒng)中具有更高的生物濃度，從而可以進(jìn)一步提升對污染物的處理效果。通過這種方式進(jìn)行凈水處理，所得到凈化的水的品質(zhì)也能夠具有較好的適應(yīng)性水平，屬于質(zhì)量上較為穩(wěn)定的水。

1.2 提高難降解的有機(jī)物的去除效率

MBR能截留微生物于處理槽中的能力比傳統(tǒng)活性污泥法較好。由于微生物完全被截流在生物反應(yīng)器內(nèi)，從而有利生長速率緩慢的微生物如硝化細(xì)菌的截留生長，在較短的水力停留時(shí)間（HRT）下，可提高系統(tǒng)的硝化效率，提升氨氮的硝化作（nitrification）。同時(shí)，固體停留時(shí)間（Solid Retention Time，SRT）可相當(dāng)長，可延長一些難降解的有機(jī)物在系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間，有利于難降解有機(jī)污染物的去除。

1.3 剩余污泥產(chǎn)量少

由于處理槽中的污泥活性高，因此，該工藝可維持低F/M比，剩余污泥產(chǎn)量低，降低了污泥處理費(fèi)用。

1.4 占地面積小，不受場合限制

在所使用的生物反應(yīng)器的內(nèi)部，微生物的含量可以保持在較高的水平，這極大的提升了系統(tǒng)處理的活性水平，單位的容器內(nèi)所能夠承受的負(fù)荷水平會(huì)增高，從而最終減少了處理槽的數(shù)量與體積。在這一處理單元中，并不需要使用沉淀單元，這種模式可以進(jìn)一步減少空間的使用，所占用的土地面積也大為減少。使用的工藝流程較為簡單，總體結(jié)構(gòu)較為節(jié)省，使用上不會(huì)因空間的限制而受到約束。

1.5 易于改造

MBR系統(tǒng)不但可以縮短HRT，又可以維持較長SRT操作的有效處理程序，較長的SRT有助于提升生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而較短的HRT可以節(jié)省反應(yīng)槽建告體積，降低初設(shè)成本。該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元。在城市二級(jí)污水處理廠增加MBR工藝環(huán)節(jié)，既可使污水進(jìn)行深度處理，從而實(shí)現(xiàn)污水的大量回用，又可以在不大幅擴(kuò)建污水處理廠規(guī)模的情況下增加污水處理能力。

2 MBR的應(yīng)用領(lǐng)域

MBR的技術(shù)特點(diǎn)讓其有了廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。首先，膜技術(shù)的特點(diǎn)十分適合處理小規(guī)模污水。具體包括如下幾個(gè)方面：一是沒有配置很好的排水管網(wǎng)的住宿區(qū)，如居民小區(qū)、旅游景點(diǎn)等；二是在需要進(jìn)行廢水回收的區(qū)域加以使用，如酒店、洗車場所等，在這些地方使用能夠很好的發(fā)揮出這種方式不受空間限制的優(yōu)點(diǎn)，可以靈活運(yùn)用；三是在一些垃圾處理場所所進(jìn)行的過濾液的回收與處理。另一方面，隨著當(dāng)前關(guān)于城市廢水回收的關(guān)注，以及提升生活用水品質(zhì)的要求，這種方法能夠有效的推進(jìn)城市用水的品質(zhì)提升，能夠確保廢水出水品質(zhì)的提升，更能促進(jìn)水廠的發(fā)展。在一些具有高濃度廢水的工業(yè)場合，如造紙、皮革等，這種MBR方式也可以獲得有效的利用，其通常能夠解決其他通過其他處理方式很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的難題，有助于廢水回收。

3 結(jié)束語

MBR正是為了應(yīng)對傳統(tǒng)生物處理程序的缺失發(fā)展而來，雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在一些不足。首先是膜造價(jià)高，使膜——生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝。其次，仍面臨薄膜積垢的原因，薄膜積垢是導(dǎo)致流通量衰減、增加清洗頻率與縮短使用壽命，并增加操作成本，進(jìn)而影響其操作效率。再有就是能耗高，MBR泥水分離過程必須保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力，MBR池中MLSS濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強(qiáng)度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成MBR的能耗要比傳統(tǒng)的生物處理工藝高。因此，MBR未來研究的著重點(diǎn)必須立足以下幾個(gè)方面：（1）薄膜積垢的機(jī)理及防治。薄膜積垢主要是在于薄膜與微生物混合液的成份間的交互作用所造成，微生物混合液的成份包括基質(zhì)的組成、細(xì)胞、細(xì)胞碎片、微生物代謝物如胞外高分子（EPS），該微生物混合液受廢水成份與MBR系統(tǒng)操作條件的影響。（2）MBR工藝流程及運(yùn)行條件的優(yōu)化。（3）MBR的應(yīng)用可以提升污泥的產(chǎn)出率，從而有效的降低污泥的產(chǎn)量，這有助于帶來廢水處理成本的下降。（4）MBR方法可以借助反應(yīng)器內(nèi)的生物含量及相應(yīng)的代謝特征，對于污泥的活性水平與出水的總體質(zhì)量加以控制，有助于確定適合微生物進(jìn)行生長的環(huán)境與條件。（5）MBR的經(jīng)濟(jì)可行性問題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷快速發(fā)展，廢水處理技術(shù)也必須考慮經(jīng)濟(jì)層面的問題，如何借助MBR思想，進(jìn)行具有經(jīng)濟(jì)效益的廢水處理技術(shù)開發(fā)應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。（6）以處理特殊水質(zhì)兼具脫氮除磷，節(jié)能、操作維護(hù)簡便并可以長期穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，研發(fā)新的膜生物反應(yīng)器。

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