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

【摘要】膜生物反應(yīng)器的工作原理是主要是利用高效分離膜組件，它所占地的面積少，出水質(zhì)量高，操作容易，能夠平穩(wěn)的運(yùn)行，使用廣泛。膜生物反應(yīng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用為環(huán)境工程污水處理帶來(lái)了新紀(jì)元，相關(guān)單位和工作人員要充分重視，爭(zhēng)取為人們提供更好的生活環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】膜生物反應(yīng)技術(shù)；環(huán)境工程；污水處理；應(yīng)用實(shí)踐

引言

城市建設(shè)中不可缺少的一個(gè)工程就是環(huán)境工程，雖然環(huán)保工程不能迅速地使城市獲得直接利益，但是卻具有比較長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，一旦環(huán)境方面的問(wèn)題沒(méi)有被及時(shí)治理，就會(huì)在持續(xù)的污染情況下，進(jìn)一步惡化，不僅會(huì)對(duì)正常的城市生產(chǎn)產(chǎn)生影響，同時(shí)，還會(huì)對(duì)城市中生活的人的健康造成比較嚴(yán)重的不良影響。因此城市的建設(shè)者不斷地加大了對(duì)于環(huán)境工程的投資力度，越來(lái)越多的新型處理技術(shù)被用于治理環(huán)境問(wèn)題的方案之中，其中污水處理不僅是環(huán)境工程的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題，同時(shí)還是一個(gè)治理難點(diǎn)，而新型的膜生物條件下反應(yīng)技術(shù)能夠?qū)ΜF(xiàn)有的城市治理污水中的問(wèn)題進(jìn)行解決，本文對(duì)這種新型治理技術(shù)進(jìn)行分析。

1、膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)及劣勢(shì)

1.1優(yōu)勢(shì)分析

膜生物技術(shù)作為一種新型的污水處理技術(shù)，其可以將水中的沉淀物和水本身之間實(shí)現(xiàn)分離，由于這種技術(shù)具有一定的分離功能并且具有獨(dú)立性，所以在對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行使用的過(guò)程中，可以不需要對(duì)專門的沉淀池以及過(guò)濾單元進(jìn)行配置，所以對(duì)這種技術(shù)進(jìn)行使用，能夠?qū)μ幚韴?chǎng)地的空間進(jìn)行有效的節(jié)約，對(duì)污泥的沉降做好有效的控制，在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)MLSS進(jìn)行合理的控制，特別是在濃度比較大的情況下，這種處理狀態(tài)和容積系統(tǒng)之間的主要特征可以有效的契合。并且使用這種技術(shù)其所在的系統(tǒng)的性能也比較好，特別是在負(fù)荷能力的承受這一方面，尤其是在對(duì)工業(yè)污水進(jìn)行處理的時(shí)候，其優(yōu)勢(shì)就更加明顯。在對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行考察的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)在裝置的內(nèi)部由于環(huán)境較好，所以可以使得原本的生物反應(yīng)機(jī)能得到大大的提升。在反應(yīng)池當(dāng)中，其濃度比較高，所以可以在生物反應(yīng)池當(dāng)中對(duì)有機(jī)廢水進(jìn)行有效的清理，使得懸浮物的存在大大降低，使得污水處理的效果大大提升，達(dá)到污水處理的目的。不僅能夠?qū)Τ恋砦镞M(jìn)行有效的分離，還能夠?qū)ξ⑸锛右苑蛛x，例如在活性污泥的分離當(dāng)中具有較好的分離效果，在生物膜的內(nèi)部環(huán)境當(dāng)中，廢水會(huì)受到環(huán)境的影響，從而使得流動(dòng)速度變慢，并且使得出水槽與進(jìn)水槽之間形成一個(gè)緊密的聯(lián)系，但是在生物膜的外部環(huán)境當(dāng)中，生物菌也會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，保證流動(dòng)的順利，所能夠使得工業(yè)廢水與其中存在的微生物實(shí)現(xiàn)有效地分離。

1.2缺陷分析

雖然使用這種技術(shù)其具有很明顯的優(yōu)勢(shì)，但是這種技術(shù)的實(shí)際利用時(shí)間還是比較短的，特別四號(hào)在對(duì)污水處理的環(huán)節(jié)當(dāng)中所存在的缺陷也是不容忽視的，特別是當(dāng)中的生物膜，其吸附作用也是非常好的，所以能夠在污水處理的過(guò)程當(dāng)中將一些有害物質(zhì)吸附到膜當(dāng)中，所以在每一次的處理任務(wù)完成之后，都應(yīng)當(dāng)對(duì)生物膜的清潔加以重視，在一些特殊污水處理當(dāng)中，會(huì)使得生物膜本事受到一定的影響，從而大大降低生物膜的透水量。針對(duì)這些缺陷問(wèn)題，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)深入的研究，降低對(duì)生物膜產(chǎn)生的影響，使得生物膜的使用期限大大延長(zhǎng)。

1.3膜生物反應(yīng)技術(shù)基本原理

膜生物反應(yīng)技術(shù)在膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收了生物處理的優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的技術(shù)手段相比，它在污水處理方面更具有優(yōu)勢(shì)，提高了污水的轉(zhuǎn)化率，是目前高效的污水處理系統(tǒng)。膜生物反應(yīng)器是膜生物反應(yīng)技術(shù)的核心，膜生物反應(yīng)器中的結(jié)構(gòu)主要包括萃取反應(yīng)器、曝氣裝置以及膜分離裝置。在這里要主要提一下膜分離反應(yīng)器，它具備生物特征。在運(yùn)行中，膜生物反應(yīng)器根據(jù)生物膜的不同位置可以分為不同類型。在實(shí)踐調(diào)查結(jié)果顯示，膜生物反應(yīng)器污水處理能力極強(qiáng)，效果顯著，深受國(guó)內(nèi)外污水處理部門的喜愛(ài)。

膜技術(shù)指的是對(duì)膜的通透性進(jìn)行利用然后對(duì)液體進(jìn)行篩分，使得物質(zhì)的分離與濃縮得以實(shí)現(xiàn)。在過(guò)濾膜當(dāng)中主要有微濾、超濾以及納濾三種。微濾主要是在顆粒比較大的分離當(dāng)中進(jìn)行使用，超濾膜孔徑一般在0.1～5μm之間能夠有效的實(shí)現(xiàn)液相中顆粒狀物質(zhì)或者是大分子的分離，例如礦物料、粘土以及顏料等等，通過(guò)高分子物質(zhì)、金屬離子以及可溶性溶質(zhì)與合適的大分子之間進(jìn)行結(jié)合，也能夠從水溶液當(dāng)中將這些物質(zhì)進(jìn)行一定的分離，從而實(shí)現(xiàn)濃縮、凈化的目的，在污水處理過(guò)程當(dāng)中，主要使用的是超濾膜技術(shù)；納濾技術(shù)一般在海水淡化脫鹽當(dāng)中進(jìn)行使用。

1.4膜生物反應(yīng)技術(shù)的分類

膜生物反應(yīng)技術(shù)膜生物反應(yīng)器的類型，可以分成膜分離生物、膜曝氣生物、萃取膜生物三種反應(yīng)器，其中膜分離反應(yīng)生物器可以按照膜的位置分為分體式膜生物反應(yīng)器、一體式膜生物反應(yīng)器兩種；按是否需氧分為好氧膜生物反應(yīng)器和厭氧膜生物反應(yīng)器兩種。

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

2.1曝氣生物濾池技術(shù)

該技術(shù)在膜生物反應(yīng)過(guò)程中會(huì)啟用曝氣生物濾池，它能夠支撐并配合反應(yīng)技術(shù)的作用過(guò)程，是一種典型的組合式工藝。曝氣生物濾池所采用的是配合氣浮工藝的先進(jìn)技術(shù)，旨在從根本上有效降低水體內(nèi)部污染物總量，而曝氣生物濾池運(yùn)用洗滌劑、膠體等雜質(zhì)來(lái)以廢治廢，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的有效處理。當(dāng)前，人們對(duì)曝氣生物濾池進(jìn)行了一定程度的技術(shù)改造，希望減輕在污水處理過(guò)程中超出工作負(fù)荷的消耗量，延長(zhǎng)生物膜的有效應(yīng)用壽命周期。

2.2組合式污水處理技術(shù)

這種污水處理技術(shù)首先其對(duì)組合優(yōu)化的過(guò)程加以實(shí)現(xiàn)，并且與MBR、EGSB兩種技術(shù)相結(jié)合來(lái)對(duì)組合技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了展現(xiàn)。具體來(lái)說(shuō)，就是對(duì)污水處理過(guò)程當(dāng)中的運(yùn)行EGSB裝置先進(jìn)行操作，主要是對(duì)該設(shè)備進(jìn)行利用從而使得污水中所含有的COD得以消除。而針對(duì)污水當(dāng)中存在的懸浮物與氨氮，則可以利用MBR處理器來(lái)對(duì)二次輔助進(jìn)行有效地處理，最后與膜生物反應(yīng)器進(jìn)行相互配合，對(duì)后續(xù)做好補(bǔ)充處理，使得傳統(tǒng)污水處理當(dāng)中的不足之處得以有效地彌補(bǔ)。使用這種組合處理方式，基本上與當(dāng)前的系統(tǒng)污水處理技術(shù)的基本特征相一致，使得膜生物反應(yīng)器本身的抗負(fù)荷特性得到了良好的優(yōu)化，使得處理效果大大提升。

2.3動(dòng)態(tài)的內(nèi)循環(huán)反應(yīng)

近些年來(lái)，技術(shù)人員對(duì)膜生物反應(yīng)裝置進(jìn)行了相應(yīng)改造，在此基礎(chǔ)上誕生了動(dòng)態(tài)式的內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)。動(dòng)態(tài)反應(yīng)器可以運(yùn)用微網(wǎng)材料來(lái)制作生物膜，因此有利于減小造價(jià)。此外，內(nèi)循環(huán)動(dòng)態(tài)反應(yīng)也充分運(yùn)用了活性污泥，在進(jìn)行過(guò)濾和處理時(shí)建立了循環(huán)利用網(wǎng)絡(luò)。從目前現(xiàn)狀來(lái)看，通常選擇側(cè)向曝氣的方法來(lái)處理污水，然而這種情況下將會(huì)降低錯(cuò)流速度。為了加以改進(jìn)，可以設(shè)計(jì)為豎向流動(dòng)的曝氣裝置結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)改造后的內(nèi)循環(huán)裝置就能避免短流問(wèn)題。

2.4EGSB-MBR組合技術(shù)

EGSB-MBR組合技術(shù)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是EGSB和MBR兩項(xiàng)技術(shù)互相取長(zhǎng)補(bǔ)短。EGSB反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是處理效率較高，能夠基本去除水中的化學(xué)需氧量，但是這項(xiàng)技術(shù)很難去除水中的懸浮物、氨等，但是MBR就可以很好的彌補(bǔ)。

3、膜技術(shù)在水處理中的主要作用

3.1膜對(duì)微小型雜質(zhì)的過(guò)濾作用

在水處理過(guò)程中，膜技術(shù)的主要作用體現(xiàn)在對(duì)微小型雜質(zhì)的過(guò)濾上，根據(jù)膜的微細(xì)孔穴孔徑大小不同，通過(guò)物理作用或生化反應(yīng)，它能夠有效除去水中的不同細(xì)小雜質(zhì)。水中存在數(shù)量最多的是小型及微型雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的存在是導(dǎo)致水質(zhì)較差的深層原因。所以，對(duì)于小微型雜質(zhì)的處理，目前較為有效的方法就是利用膜技術(shù)來(lái)進(jìn)行去除，利用膜技術(shù)精密分離的特性將小微型雜質(zhì)濾出，使水分子得以通過(guò)膜，達(dá)到除去小微型雜質(zhì)的目的。

3.2膜對(duì)微生物的去除

水中存在一定數(shù)量與種類的微生物，且大多數(shù)是不利于人體健康的有害微生物，所以在水處理中應(yīng)盡量去除。微生物也有一定的大小，所以想要使其在水處理中有效去除，必須應(yīng)用膜技術(shù)。未處理的水通過(guò)膜，能夠?qū)⒋笥诳讖降奈⑸锪粼谀ね?，從而起到去除微生物的作用。以往的水處理技術(shù)在進(jìn)行微生物去除的環(huán)節(jié)較為復(fù)雜、繁瑣，稍有操作不當(dāng)，容易造成水質(zhì)二次污染。而膜技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用不僅使微生物去除更加簡(jiǎn)便，還能顯著提高處理效果，最大程度上減少微生物的總量，使處理過(guò)程更加高效、可靠。

3.3膜的排斥作用

膜的排斥作用也是膜技術(shù)在水處理中起到重要的影響，對(duì)生物膠質(zhì)的去除效果較好。pH值對(duì)于膜的排斥作用十分重要，一般情況下pH值升高，生物膠質(zhì)中的乳膠顆粒將減少抑制反應(yīng)，這有利于其吸附在膜上，從而較好地發(fā)揮去除生物膠質(zhì)的作用。pH值的改變對(duì)于膜表面電荷層的形成起到促進(jìn)作用，適當(dāng)合理調(diào)整pH值將保證膜表面電荷層的穩(wěn)定性。電荷的作用就是對(duì)細(xì)微顆粒進(jìn)行吸引或排斥，想要改變吸引排斥作用就要控制pH值的變化。通常情況下，排斥力取決于膜的負(fù)載，負(fù)載越多排斥力越弱。

3.4氣浮/曝氣生物濾池/膜生物反應(yīng)器組合技術(shù)

污水處理工作是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，有時(shí)候需要將目前存在的技術(shù)組合起來(lái)使用才能夠達(dá)到凈化水的目的。對(duì)于水中的洗滌劑、膠體等難以去除的污染物，通過(guò)組合技術(shù)的使用能夠大大降低有害物的含量，可以大大減少后續(xù)的污水處理工作的工作量，還可以減少“膜”受污染的程度。

4、膜生物反應(yīng)器的運(yùn)用

目前膜生物反應(yīng)器可分為三類：（1）膜分離生物反應(yīng)器（Membraneseparationbioreactor），用于污水處理固液分離。（2）膜曝氣生物反應(yīng)器（Membraneaerationbioreactor），用于氣體質(zhì)量傳遞，為需氧降解工藝供氧，可以實(shí)現(xiàn)處理工藝無(wú)泡曝氣，可實(shí)現(xiàn)提高反應(yīng)器的傳氧效率。（3）萃取膜生物反應(yīng)器（Extractivemembranebioreactor），主要用于處理收回工業(yè)廢液中優(yōu)先污染物，。通過(guò)膜選擇性通透，用于提取特定的污染物。一體式是將膜組件放置于反應(yīng)器中，通過(guò)真空泵抽吸或自然虹吸得到過(guò)濾液，清洗膜所需的錯(cuò)流是空氣攪動(dòng)所產(chǎn)生，空氣加入于膜的正下方，混合液伴隨氣流向上，膜表面形成混合液剪切力，減少膜表面物質(zhì)沉降，從而減低膜的污染。一體式膜生物反應(yīng)器，其工藝是常規(guī)污水生物降解技術(shù)與膜分離過(guò)濾技術(shù)的結(jié)合。有機(jī)污水在經(jīng)生物降解后，利用微濾膜或超濾膜完成污水的固液分離，達(dá)到污水的凈化。膜組件在這里的作用是取代常規(guī)污水處理工藝中的二沉池、沉降過(guò)濾單元，使水力停留時(shí)間和污泥齡不再關(guān)聯(lián)，可保證出水的穩(wěn)定和水質(zhì)的優(yōu)良。一體式優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，低能耗，可模塊化建設(shè)成系列能力的污水處理站或污水處理廠。需氧膜生物反應(yīng)器主要應(yīng)用在城市和工業(yè)污水處理上，可實(shí)現(xiàn)城市污水處理水資源回收利用，在工業(yè)中可去除特定污染物，如處理工業(yè)含油脂類的廢水。厭氧膜生物反應(yīng)器是一種低能耗、易操作、更高效的膜生物反應(yīng)器。其保持了高污泥濃度和長(zhǎng)污泥時(shí)間停留，縮短了水力停留時(shí)間，改善了出水水質(zhì)。如我們把膜單元和UASB結(jié)合，使固、液分離不再需要設(shè)計(jì)三相分離器，膜分離過(guò)濾作用可使兩相厭氧膜生物反應(yīng)器產(chǎn)酸菌濃度增加，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸發(fā)酵反應(yīng)能力速度加快，實(shí)現(xiàn)高酸化率。由于厭氧膜生物反應(yīng)器沒(méi)有曝氣過(guò)程，可采用分體式來(lái)實(shí)現(xiàn)厭氧污泥的懸浮狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高濃度有機(jī)污水的厭氧處理。通過(guò)膜生物反應(yīng)器的分類和敘述，可見(jiàn)膜生物反應(yīng)器具有高分離效率，高活性污泥的濃度（反應(yīng)池中的MISS可以達(dá)到10000MG/L），可實(shí)現(xiàn)理想的水質(zhì)處理效果（達(dá)到國(guó)家污水排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)），系統(tǒng)傳氧效率由于膜而得到提高，污泥產(chǎn)率低理論上零排放。

結(jié)束語(yǔ)：

總之，對(duì)于污水處理而言膜生物反應(yīng)技術(shù)顯得極為關(guān)鍵，其相應(yīng)理論也愈加完善。諸如抗腐蝕或者是抗污染等相應(yīng)材料也得以研發(fā)，該技術(shù)正向處理高效、徹底方向推進(jìn)。環(huán)境工程需要對(duì)此類原理進(jìn)行深度研究，在現(xiàn)有生物濾池、內(nèi)循環(huán)以及組合式處理方式的基礎(chǔ)上，對(duì)新型方式進(jìn)行探尋。此外，還應(yīng)正視膜生物相應(yīng)優(yōu)劣勢(shì)，使用時(shí)對(duì)其弊端進(jìn)行正確認(rèn)識(shí)，確保技術(shù)優(yōu)勢(shì)得以高效發(fā)揮，為污水處理夯實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)，確保處理效果得到高效強(qiáng)化。

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