談膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用

李伊伊 許珊珊 王海亮

(福州大學(xué)，福建 福州 350116)

污水深度處理再生回用的要求需要傳統(tǒng)的水處理方法不斷進(jìn)行改造，其中膜生物反應(yīng)器是在傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了超濾、微濾等膜分離技術(shù)，其能夠使出水水質(zhì)得到強(qiáng)化，出水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn),水力停留時(shí)間與污泥齡實(shí)現(xiàn)了完全獨(dú)立，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制方面也更加的靈活穩(wěn)定。膜生物反應(yīng)器內(nèi)由于膜的截留作用，使得微生物不易流失，微生物數(shù)量較高，故而容積負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，占地面積小，不受場(chǎng)合限制。其自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)易，管理成本低，運(yùn)行穩(wěn)固。

1 膜生物反應(yīng)技術(shù)概述

膜生物處理技術(shù)在傳統(tǒng)的厭氧生物處理法的基礎(chǔ)上，將無(wú)相態(tài)變化、無(wú)化學(xué)變化、選擇性好這些膜分離技術(shù)分離過(guò)程中的一系列優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，從而產(chǎn)生了一種新型的廢水處理系統(tǒng)。膜生物反應(yīng)器作為該技術(shù)的核心，可分為三類：萃取反應(yīng)器、無(wú)泡曝氣反應(yīng)器以及膜分離反應(yīng)器。膜生物反應(yīng)技術(shù)對(duì)比傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)而言，在處理效果以及效率兩方面都有明顯的提升。鑒于膜生物反應(yīng)技術(shù)處理效果好、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)其在國(guó)內(nèi)外污水處理中應(yīng)用較為廣泛。

2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)分析

傳統(tǒng)的活性污泥法雖然處理效果良好，但存在曝氣池容積大，占地面積大，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)以及水量的適應(yīng)性較低等不足，且易產(chǎn)生溶解氧不足、污泥膨脹等問(wèn)題。膜生物反應(yīng)技術(shù)相比其他生物處理工藝，有著無(wú)法比擬的明顯優(yōu)勢(shì)。硝化細(xì)菌由于其比增長(zhǎng)速率低于其他異養(yǎng)型微生物，在傳統(tǒng)的活性污泥法中極容易流失，而膜生物處理技術(shù)采用的具有高效截留作用的膜，有利于截留硝化細(xì)菌，提高硝化細(xì)菌的比例，進(jìn)而提高硝化效率。由于其自身的特點(diǎn)，該技術(shù)不需要設(shè)置二沉池，從而減少了占地面積?；旌弦褐袘腋」腆w濃度高，可增加整個(gè)系統(tǒng)的體積負(fù)荷，提高抗沖擊負(fù)荷能力，達(dá)到良好的處理效果。膜分離技術(shù)對(duì)于水中的污染物分解較為徹底，出水水質(zhì)良好，其懸浮物含量以及濁度易滿足直接回用的要求。同時(shí)，該膜能有效攔截微生物，使其在膜生物反應(yīng)器中被完全截獲，微生物的損失減少，實(shí)現(xiàn)靈活穩(wěn)定的運(yùn)行。膜生物反應(yīng)技術(shù)中具有一定透氣性的膜能夠不受時(shí)間和氣泡大小的影響，在一定程度上保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。膜的這種特性不僅可以提高系統(tǒng)的氧氣利用效率，還能達(dá)到間歇運(yùn)行，從而減少能耗的效果。膜生物反應(yīng)器在運(yùn)行時(shí)保持低污泥負(fù)荷，從而減少剩余污泥的排放量，由于其污泥齡較長(zhǎng)，可達(dá)30 d以上，理論上可以實(shí)現(xiàn)零污泥排放。

2.2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的缺點(diǎn)分析

盡管膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)許多益處，但其仍存在一些難以攻克的缺陷。

1)為了保持一定的膜驅(qū)動(dòng)壓力，膜生物反應(yīng)器在運(yùn)行過(guò)程中能耗會(huì)比常規(guī)活性污泥法高。

2)膜生物反應(yīng)器雖然采用能截留微生物的生物膜，使其不易流失，但同時(shí)膜也會(huì)吸附較多的其他有毒有害物質(zhì)，這對(duì)膜的使用壽命極為不利。受到污染的膜會(huì)導(dǎo)致通水水量減少，水質(zhì)下降，膜是出水水質(zhì)以及系統(tǒng)成本的重要影響因素。目前研究人員需要提高膜材料及膜組件的性能，新型的膜應(yīng)在保留膜本身的優(yōu)勢(shì)上，爭(zhēng)取在其使用壽命以及制作成本上有所突破，膜組件的設(shè)計(jì)也需滿足處理能力高、低能耗、便于清洗等優(yōu)點(diǎn)。相關(guān)研究人員需全身心投入，為污水處理這一環(huán)境問(wèn)題做出重大貢獻(xiàn)。

3 膜生物反應(yīng)技術(shù)在污水處理工藝中的應(yīng)用

3.1 工業(yè)廢水的處理

工業(yè)廢水的成分較為復(fù)雜，污水處理難度較大，針對(duì)不同特點(diǎn)的工業(yè)廢水應(yīng)選擇合適的膜生物處理系統(tǒng)，使用的膜應(yīng)符合工業(yè)廢水的特性，確保其體現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性和針對(duì)性，避免應(yīng)用統(tǒng)一的膜生物處理技術(shù)而使處理效果下降。例如機(jī)械制造業(yè)工業(yè)廢水，其重金屬離子含量超標(biāo)，如何去除有毒有害重金屬離子以及控制金屬離子的濃度成為膜生物反應(yīng)技術(shù)的主要任務(wù)。為了使工業(yè)廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)經(jīng)過(guò)縝密地研究，確保有毒有害重金屬離子的去除率，保證出水效果，否則將會(huì)給環(huán)境帶來(lái)危害。金屬離子在酸堿度不同的情況下表現(xiàn)形式各異，可以通過(guò)調(diào)節(jié)廢水的酸堿度來(lái)達(dá)到去除金屬離子的效果。食品工業(yè)廢水的一大特性則是有機(jī)物濃度較高，應(yīng)提高膜生物反應(yīng)技術(shù)的容積負(fù)荷，降低處理成本。當(dāng)然，還要克服微生物在高鹽高甜等廢水中的存活率，比如榨菜和醬油的工業(yè)廢水，如何將鹽度低成本的降下來(lái)也是一大難題。

3.2 生活污水的處理

生活污水經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚?，可以?shí)現(xiàn)回用于道路清洗、澆灑綠地等等。膜生物反應(yīng)技術(shù)雖然處理效果好，自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，但處理成本較高，前期投入較大，不夠經(jīng)濟(jì)，因此其在生活污水的處理上發(fā)展受阻。但隨著膜生物反應(yīng)技術(shù)的創(chuàng)新優(yōu)化，其目前在生活污水處理方面優(yōu)勢(shì)顯著，成本也有所降低，水資源得到回用，環(huán)境壓力也隨之減小。

4 膜生物反應(yīng)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展空間

膜生物反應(yīng)技術(shù)除了在膜的抗污染以及成本方面需要有所突破外，還應(yīng)在組合工藝的開(kāi)發(fā)上有所研究，將膜生物反應(yīng)技術(shù)與其他工藝結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高出水效果。膜生物處理技術(shù)還可以用于微污染的天然水體。

5 結(jié)語(yǔ)

膜生物處理技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中具有較大的優(yōu)勢(shì)，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，相關(guān)研究人員除了降低膜成本，提高膜的抗污染能力外，還應(yīng)針對(duì)污水水質(zhì)對(duì)癥下藥進(jìn)行創(chuàng)新優(yōu)化，提高其處理效率以及效果，令其在未來(lái)的污水處理中發(fā)揮更大的作用，帶來(lái)更大的環(huán)境效益。