膜生物反應器的工業(yè)應用進展

李廣義

(1.中國海洋大學 化學工程, 山東 青島 266100；2.山東省海洋化工科學研究院, 山東 濰坊 262737)

膜生物反應器的工業(yè)應用進展

李廣義1,2

(1.中國海洋大學 化學工程, 山東 青島 266100；2.山東省海洋化工科學研究院, 山東 濰坊 262737)

作為21世紀最具潛力的水處理技術之一，膜生物反應器技術在污水處理領域有著廣闊的應用前景。膜生物反應器因其有效的截留作用，可保留世代周期較長的微生物，可實現(xiàn)對污水深度凈化。本論文介紹了膜生物反應器的基本類型，在處理當前幾種典型的工業(yè)廢水中膜生物反應器工藝的應用情況以及膜生物反應器的應用前景。

膜生物反應器；工業(yè)廢水；工業(yè)應用

1 膜生物反應器簡介

膜-生物反應器為膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)，主要由生物反應器、膜組件和控制系統(tǒng)三部分組成，生物反應器是污染物被降解的場所，膜組件是膜生物反應器的核心部分[1]。

近年來膜生物發(fā)生器技術的應用在世界上維持著每年高于10%的增長率，主要原因是膜生物發(fā)生器工藝對污染物的處理能力及處理效果是污水處理及回用的理想方式[2]。

2 膜生物反應器的主要類型

污水處理因其種類不同決定著膜生物反應器性能的差異。膜生物反應器的主要類型有以下幾種。

2.1 根據(jù)膜組件所起作用分類

根據(jù)膜組件所起作用不同，通常將膜生物反應器分為三種：固液分離膜生物反應器、膜曝氣膜生物反應器和萃取膜生物反應器。

2.2 根據(jù)膜組件和生物反應器的相對位置分類

根據(jù)膜組件和生物反應器的相對位置，膜生物反應器可分為兩種基本型式：分置式和一體式。

(1)分體式膜生物反應器(或外置式)是研究最早的類型，膜組件與生物反應器分開設置，相對獨立運行，易于調(diào)節(jié)控制，而且膜組件置于反應器外，易于膜的清洗、更換及增設。

(2)一體式膜生物反應器(或浸沒式)比較簡單，直接將膜組件置于生物反應器內(nèi)，出水由泵吸出得到過濾液。

3 膜生物反應器在工業(yè)領域內(nèi)的應用

膜生物反應器是膜技術和污水生物處理技術有機結合產(chǎn)生的廢水處理新工藝，已廣泛應用于各行各業(yè)的污水處理研究中。本文從焦化廢水處理、印染廢水處理、電鍍工業(yè)園廢水處理方面對膜生物反應器的應用。

3.1 膜生物反應器對焦化廢水處理中的應用

焦化廢水是煤質(zhì)焦炭、煤氣凈化及焦化產(chǎn)品回收過程中產(chǎn)生的高濃度廢水。其中含有大量的酚類、吡啶、吲哚等有機污染物以及大量的氰化物、氟化物等有毒有害物質(zhì)。其氨氮濃度高、焦油含量大、可生化性差，用一般生物處理方法有很大難度，傳統(tǒng)的生物處理工藝對有毒和難降解焦化廢水處理存在一定的局限性，因此，可以考慮通過膜分離的強化作用提高生物處理系統(tǒng)對焦化廢水的處理效果。

膜分離生物反應器中的膜組件相當于相當于傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的二沉池，利用膜組件進行固液分離，截留的污泥回流至生物反應器中，透過水外排。目前對于焦化廢水的處理，通常采用的工藝有A/O、A2/O、SBR、固定化微生物高效處理技術以及膜生物反應器(MBR)等。

馬東祝等[4]利用膜生物反應器處理技術處理焦化廢水過程中發(fā)現(xiàn)，氣浮工藝段COD去除率比較低，平均值僅為15%左右。而在厭氧工藝段，當水力停留時間為20h時，COD平均去除率在20%左右。到了生化工藝段，COD總?cè)コ蔬_到了92%。當MBR穩(wěn)定運行45d后，出水COD濃度相對穩(wěn)定，最高為420mg/L,最低為135mg/L，平均值為210mg/L，達到COD<250mg/L的要求。

3.2 膜生物反應器在印染廢水處理中的應用

印染廢水的處理一直是我國廢水治理研究的重點和難點，其主要特點為有機物成分復雜，難降解物多、色度高、水質(zhì)變化大等[5]。現(xiàn)主要采用物化處理和生化處理相結合的方法對其進行處理，但效果并不是非常理想。膜生物反應器作為一種高效水處理技術，在難降解廢水處理方面體現(xiàn)出了相當?shù)膬?yōu)越性，在印染廢水處理應用具有重要的研究和應用價值。

3.2.1 國外膜生物反應器在印染廢水中的應用

20世紀70年代，J.J.Porer等就開始將膜生物反應器應用于印染廢水的處理之中，采用反滲透法對18中染料的回收和再利用進行了實驗，試驗中采用內(nèi)壓管式醋酸纖維膜、中控纖維聚酰胺膜、卷式醋酸纖維膜以及外壓管式Zr(Ⅳ)氧化物-PAA動態(tài)膜，分離效果良好，色度出去旅大于99%，COD去除率在92%以上，分離的水可以重新使用[6]。

目前國外膜生物反應器工藝在印染廢水處理中的應用已經(jīng)愈發(fā)成熟，S.S.Turk[7]使用超濾膜和反滲透膜聯(lián)合處理印染廠活性染料廢水，首先采用超濾膜進行處理，出水再經(jīng)反滲透膜處理，COD、色度、TOC、總磷的去除率分別為94%，99%，85%，97%。

3.2.2 我國膜生物反應器在印染廢水中的應用

我國膜生物反應器在印染廢水中的應用主要是將膜分離技術與多種生物反應器相結合，利用不同生物反應器的不同作用達到不同的處理效果，是出水達到排放甚至回用標準。鄭祥等[8]采用中式規(guī)模的膜-生物膜工藝處理毛紡印染廢水，出水COD、BOD5、色度、濁度平均去除率分別達到85.7%、92.3%、64.3%、98.9%，符合CJ/T48-1999《生活雜用水水質(zhì)標準》。

我國膜生物反應器在印染廢水中的應用已經(jīng)得到了越來越廣泛的中式，盡管現(xiàn)階段將其應用于工程實踐有一定的困難，但是相信隨著我國科技水平的不斷提高，這一高效的污水處理工藝必將在印染廢水領域發(fā)揮越來越大的作用，得到更加廣泛的應用。

3.3 膜生物反應器對電鍍工業(yè)園廢水處理中的應用

電鍍前處理廢水成分復雜，包括油、蠟、表面活性劑、金屬氧化物、各種金屬離子等。其中電鍍前處理工藝產(chǎn)生的廢水，含有大量難降解有機物，COD高且水質(zhì)變化大，屬于難治理的污水之一?，F(xiàn)今國內(nèi)外對于電鍍廢水的處理，主要以生化和物化聯(lián)合的方法進行處理，大部分以物化-生化-物化的三級深度處理工藝為主。該工藝理論上可以使出水達標排放，其中的普通活性污泥法也起到一定效果，但在實際工程中，生活系統(tǒng)不穩(wěn)定的情況經(jīng)常發(fā)生。而MBR技術上的優(yōu)勢，決定了他可以對常規(guī)方法難處理的污水進行有效的處理，該工藝在垃圾滲濾液、制藥廢水中有一定應用，但在電鍍前處理廢水的處理上還不是很多[9]。

楊湘政等[10]在對中山某電鍍工業(yè)園污水集中處理廠進行中試試驗后得出結果，膜生物反應器對電鍍廢水中的難降解有機物有很好額處理效果。銅離子和你離子在活性污泥中的累積分別達到26.04mg/L和9.19mg/L，對系統(tǒng)有機物的去除率影響小。當停留時間為15～20h，進水COD含量1000～2000mg/L的情況下，出水COD可達到80mg/L以下，出水銅離子和你離子濃度都在0.1mg/L以下，達到國家電鍍GB21900-2008標準。

4 結束語

膜分離技術在污水處理領域中正在不斷地顯示出巨大的威力，膜生物反應器作為生物技術加膜技術的新型污水處理技術，綜合了膜分離技術和生物處理技術的優(yōu)點，更有效的進行泥水分離，并延長了SRT，提高微生物對污水中有機物的處理能力。經(jīng)過膜生物反應處理器處理后的水質(zhì)可以直接用于非飲用水回用。系統(tǒng)占地面積小，幾乎不排生物污泥，具有較高的抗沖擊能力，隨著膜生物反應器技術的不斷完善和技術水平的不斷提高，在處理工業(yè)廢水及生活污水中實現(xiàn)水回用，還可以逐步降低運行成本，可以再很多行業(yè)的污水處理中進行使用，充分利用水資源。

我國是一個人口眾多，水資源匱乏的國家，隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，水資源危機更加嚴峻，污水的處理及回收利用顯得更為重要。但是，我國在制膜技術和運行條件的優(yōu)化等方面與國外還存在一定差距，隨著研究工作的不斷深入，膜生物反應器的應用將會越來越廣泛。

[1] 李 薇，程志剛，吳凱濤.膜生物反應器技術的工業(yè)應用及探討[J].廣東化工，2012，39(7)：142-143.

[2] Bérubé P . Chapter 9 Membrane Bioreactors: Theory and Applications to Wastewater Reuse[J].Sustainability Sci Eng,2009(2):255-292.

[3] Yang W, Cicek N, Ilg J. State-of-the-art of membrane bioreactors: Worldwide research and commercial applications in North America[J].J Membr Sci, 2006, 270(1):201-211.

[4] 馬東祝，張 玲，黃 淵，等.膜生物反應器在焦化廢水處理中的應用[J].煤炭技術，2011, 30(8):250-251.

[5] 戴日成，張 統(tǒng)，郭 茜，等.印染廢水水質(zhì)特化及處理技術綜述[J].給水排水，2000,26(10)：33-36.

[6] 徐 靜，徐高田，秦 哲，等.膜生物反應器在印染廢水處理中的應用[J].工業(yè)廢水處理，2007,27(4)：5-8.

[8] 鄭 祥，樊耀波.膜-生物膜工藝處理毛紡印染廢水中試[J].中國給水排水，2004,20(4)：41-43.

[9] 賈海濤，楊 開，賈之輝.應用膜生物反應吹電鍍廠廢水的研究[J].環(huán)境科學與技術，2003(2)：38-41.

[10] 楊湘政，陸 華.膜生物反應器在電鍍工業(yè)園廢水中的中試應用研究[J].廣東化工，2011，38(8)：121-122.

(本文文獻格式：李廣義.膜生物反應器的工業(yè)應用進展[J].山東化工，2017，46(04)：46-47.)

Progress in Industrial Application of Membrane Bioreactor

LiGuangyi1，2

(1.Ocean University of China Chemical Engineering , Qingdao 266100 China;2.Shandong Ocean Chemical Industry Scientific Research Institute, Weifang 262737 China)

As one of the most promising water treatment technologies in the 21st century, membrane bioreactor (MBR) technology has a wide application aspect in sewage treatment field. Membrane bioreactor can retain a longer generation of microorganisms and achieve the depth of sewage purification owing to its efficient retention effect. In this paper, we discussed the basic types of membrane bioreactor (MBR). The application of membrane bioreactor (MBR) in the treatment of several typical industrial wastewater and the application prospect of membrane bioreactor were also introduced.

membrane bioreactor; industrial waste; industrial application

2016-12-30

李廣義(1984—)，山東濰坊人，現(xiàn)在山東省海洋化工科學研究院工作，工程師，現(xiàn)攻讀中國海洋大學工程碩士學位。

X781.1

A

1008-021X(2017)04-0046-02