膜生物反應(yīng)技術(shù)的發(fā)展及其在污水處理中的應(yīng)用

印顯東 李亮 張志鵬

摘要：近年來(lái)，我國(guó)環(huán)境問(wèn)題愈發(fā)突出，其中對(duì)污水處理的要求也日益嚴(yán)苛，大量傳統(tǒng)污水處理技術(shù)逐漸被新興技術(shù)所取代，其中新型膜材料與生物反應(yīng)技術(shù)的結(jié)合，極大地改善了污水處理的效果，膜生物反應(yīng)技術(shù)就是這種技術(shù)應(yīng)用和推廣的結(jié)果。本文通過(guò)對(duì)膜生物反應(yīng)技術(shù)的分析及技術(shù)的發(fā)展，探討其在污水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)技術(shù)；環(huán)境工程；污水處理

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2018）05-0045-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.026

Abstract： In recent years， the environmental problems in China have become more and more prominent， and the sewage treatment requirements have become increasingly stringent. A large number of traditional sewage treatment technologies have been replaced by emerging technologies. The combination of new membrane materials and biological reaction technologies has greatly improved the effect of sewage treatment. Membrane bioreaction technology is the result of the application and promotion of this technology.

Keywords：Membrane bioreaction technology； Environmental engineering； Sewage treatment

膜生物反應(yīng)技術(shù)從開始的城鎮(zhèn)污水處理到后來(lái)的工業(yè)廢水處理。實(shí)際運(yùn)用過(guò)程與各類傳統(tǒng)污水處理體系具有較高的契合度，同時(shí)也體現(xiàn)出了更多的優(yōu)勢(shì)。受日新月異材料技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)，膜生物技術(shù)可能成為環(huán)保行業(yè)更具發(fā)展前景的新技術(shù)。本文將通過(guò)對(duì)膜生物反應(yīng)技術(shù)的分析及技術(shù)的發(fā)展，探討其在污水處理中的應(yīng)用。

1 膜生物反應(yīng)技術(shù)簡(jiǎn)介

膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)是一種將膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，實(shí)現(xiàn)泥水徹底分離，出水水質(zhì)得到強(qiáng)化，省掉傳統(tǒng)工藝單元中的二沉池。與傳統(tǒng)污水處理工藝相比，MBR技術(shù)可以使活性污泥具有較高的污泥濃度（MLSS值），水力停留時(shí)間（HRT）和污泥停留時(shí)間（SRT）可以得到分別控制，使難降解的物質(zhì)在反應(yīng)器中不斷反應(yīng)和降解，提高有機(jī)物的去除率和降解效率；膜生物反應(yīng)器具有出水水質(zhì)優(yōu)良、占地小、剩余污泥產(chǎn)量少、管理方便等優(yōu)點(diǎn)。

膜生物反應(yīng)器技術(shù)起源于的美國(guó)。但真正發(fā)展并成功運(yùn)用于污水處理還是在日本。膜生物反應(yīng)器從整體結(jié)構(gòu)上來(lái)看，是由膜組件和生物反應(yīng)器兩部分組成，根據(jù)這兩部分操作單元自身的多樣性，膜生物反應(yīng)器有多種類型。以生物反應(yīng)器與膜單元的結(jié)合方式來(lái)劃分，可分為分置式（外置式）、一體式（浸沒式）。按膜形式可分為管式、簾式、平板式[1]。

分置式膜生物反應(yīng)器把生物反應(yīng)器與膜組件分開放置，生物反應(yīng)器的混合液經(jīng)泵增壓后進(jìn)入膜組件，在壓力作用下混合液中的液體透過(guò)膜得到系統(tǒng)出水，活性污泥則被截留，并隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)[2]。由于膜組件放在生物反應(yīng)器外，故又稱外置式。分置式占地略大，運(yùn)行電耗較高。一體式膜生物反應(yīng)器則直接將膜組件置于反應(yīng)器內(nèi)，通過(guò)泵的抽吸得到過(guò)濾液，膜表面清洗所需的錯(cuò)流由空氣攪動(dòng)產(chǎn)生，曝氣器設(shè)置在膜的正下方，混合液隨氣流向上流動(dòng)，在膜表面產(chǎn)生剪切力，以減少膜的污染。一體式膜生物反應(yīng)器工藝是污水生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。污水在反應(yīng)器中經(jīng)生物處理完成對(duì)有機(jī)污染物質(zhì)的分解與轉(zhuǎn)化后，利用超濾膜的高效分離完成污水的固液分離，從而達(dá)到污水的凈化目的。設(shè)置于反應(yīng)器中的膜組件可完全取代傳統(tǒng)工藝中的二沉池和過(guò)濾、吸附單元，使水力停留時(shí)間和污泥齡完全分離，并獲得穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的出水水質(zhì)[3]。

2 膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

目前我國(guó)各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，城市化、工業(yè)化進(jìn)程加快，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)難以滿足新的需求。在膜生物反應(yīng)器認(rèn)識(shí)、研究和發(fā)展中新的應(yīng)用不斷出現(xiàn)。根據(jù)廢水的種類，膜生物反應(yīng)器被應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水、工業(yè)廢水處理中。根據(jù)膜生物反應(yīng)器的種類又被分為外置式和內(nèi)置式進(jìn)行應(yīng)用。根據(jù)處理方法又分別發(fā)展出了厭氧膜生物反應(yīng)器（厭氧MBR）。根據(jù)廢水的種類，膜生物反應(yīng)器首先在城鎮(zhèn)污水的處理過(guò)程有大量應(yīng)用。傳統(tǒng)的城市污水處理工藝采用二級(jí)處理+深度處理的處理工藝。其中的二級(jí)處理多主要是活性污泥法+二沉池。深度處理采用濾池、曝氣生物濾池等。該工藝出水可以穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污水排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)A標(biāo)，被2010年前所建的大部分污水處理廠所采用。但隨著膜技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了A/O+膜生物反應(yīng)器的新工藝，新工藝簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)工藝中二沉池、深度處理，同時(shí)由于膜生物反應(yīng)器更高的污泥負(fù)荷，處理出水中無(wú)論是COD還是SS都大大優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，更重要的是新工藝較傳統(tǒng)工藝節(jié)約占地30%、同時(shí)運(yùn)行管理更加便捷。因此很快膜生物反應(yīng)技術(shù)在城鎮(zhèn)污水處理廠得到推廣應(yīng)用[4]。

在醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)，簡(jiǎn)捷，又能滿足出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，占地較省的膜生物反應(yīng)器成為了很多醫(yī)療機(jī)構(gòu)污水處理的主體工藝。

近年來(lái)工業(yè)廢水的處理技術(shù)密集發(fā)展，膜生物技術(shù)同樣大量應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中，包括高難度、高濃度的工業(yè)廢水處理。膜生物技術(shù)因可以截留更多的污泥，使好氧區(qū)污泥濃度達(dá)到較高的～15kg/L，較高的污泥濃度更能效適應(yīng)高濃度、難降解的有機(jī)污染物，即在效的空間內(nèi)培養(yǎng)出更多的微生物，消耗更多的有機(jī)污染物，從而使得高濃度、高難度工業(yè)廢水得到高效處理。作者在制藥廢水、化工廢水中大量采用了膜生物反應(yīng)器，取得了良好的處理效果。

按膜的種類分，膜生物反應(yīng)器分為外置和內(nèi)置式。內(nèi)置式因占地更省、能耗更低，近年來(lái)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器膜的最小孔徑0.03～0.4μm，具有良好的膜通量，一般可達(dá)到10～30L/m2.h，通過(guò)較低的負(fù)壓抽吸出水，因此內(nèi)置式膜生物反應(yīng)器運(yùn)行能耗較低。外置式膜生物反應(yīng)器，以管式膜生物反應(yīng)器（TMBR）為代表，膜通量較高可達(dá)到60～ 140L/m2.h。主要用于污染物濃度高，水量較小的如垃圾滲漏液的處理中，如。外置式膜反應(yīng)器通過(guò)大比例的循環(huán)回流，增加外置式膜的進(jìn)水量達(dá)到得到更大產(chǎn)水量的目的，污泥截留到旁側(cè)的主反應(yīng)器中，使主反應(yīng)器內(nèi)生物量較高，大量的微生物在這一反應(yīng)器內(nèi)不斷消耗有機(jī)污染物，使污水得以凈化。

此外，根據(jù)微生物種類劃分，在好氧反應(yīng)器基礎(chǔ)上發(fā)展出了新的厭氧膜生物反應(yīng)器，該反應(yīng)器采用獨(dú)立內(nèi)置浸沒式，將厭氧MBR組件放置在獨(dú)立的厭氧膜區(qū)，厭氧生物膜區(qū)與主體厭氧罐通過(guò)泵及管道建立大比例循環(huán)，出水通過(guò)負(fù)壓抽吸泵將厭氧罐污水抽吸作為產(chǎn)水，厭氧膜生物反應(yīng)器設(shè)置專用的氣、水及化學(xué)清洗系統(tǒng)對(duì)獨(dú)立的厭氧膜區(qū)進(jìn)行清洗維護(hù)，確保了厭氧膜組件的正常運(yùn)行。厭氧膜生物反應(yīng)器技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于有效解決了厭氧單元跑泥現(xiàn)象，使厭氧主反應(yīng)區(qū)接近于純污泥厭氧模型，更高效的厭氧成為可能。目前國(guó)內(nèi)已研發(fā)出了專門供厭氧膜生物反應(yīng)器使用的厭氧MBR膜材料。隨著材料科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，不久的將來(lái)厭氧膜生物反應(yīng)器將會(huì)取得更大的技術(shù)突破和更大的發(fā)展空間。

3 結(jié)束語(yǔ)

膜生物反應(yīng)器不僅可以有效應(yīng)對(duì)污水的深度處理和當(dāng)前復(fù)雜的高濃度工業(yè)廢水處理，還能簡(jiǎn)化處理流程、減少占地面積、提高處理效率。在實(shí)際使用過(guò)程中，需充分發(fā)揮該技術(shù)高污泥負(fù)荷及高效的分離能力的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合當(dāng)前材料技術(shù)的發(fā)展不斷研發(fā)出新的分離膜并應(yīng)用于污水處理，同時(shí)通過(guò)加強(qiáng)對(duì)膜生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度、溶解氧等狀態(tài)的控制，確保各類污水處理高效完成，出水穩(wěn)定達(dá)到更高的排放要求。

參考文獻(xiàn)

[1]邰英瑞，靳增.淺論膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用分析[J].工業(yè)，2017，（2）：00305.

[2]吳小寧，傅云龍.膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用探討[J].科研，2017，（2）：00121.

[3]柳清香，張勇.膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用前景[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2003，29（3）：5-8.

[4]楊帆，宋志偉.膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[J].污染防治技術(shù)，2006，（5）：36-39.

收稿日期：2018-04-23

作者簡(jiǎn)介：印顯東，男，環(huán)境監(jiān)測(cè)/給排水專業(yè)，1999年參加工作，從事污水處理設(shè)計(jì)19年，已完成近百個(gè)污水處理項(xiàng)目，擁有環(huán)保發(fā)明專利2項(xiàng)，實(shí)用型技術(shù)5項(xiàng)。