膜生物反應(yīng)技術(shù)在污水處理中的運(yùn)用分析

李榮

北京中鐵生態(tài)環(huán)境設(shè)計(jì)院有限公司 北京 102600

1 膜生物反應(yīng)的基本原理

在大規(guī)模環(huán)境建設(shè)的背景下，環(huán)境保護(hù)已成為科技發(fā)展的重要領(lǐng)域。如今，膜技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在污水處理工程中，已日趨成熟?？偟膩?lái)說(shuō)，膜生物反應(yīng)技術(shù)是膜技術(shù)和生物污水處理技術(shù)共同發(fā)展的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)效率更高，受到了人們的廣泛關(guān)注。膜分離組件及生物反應(yīng)器兩部分是膜生物反應(yīng)器的主要構(gòu)成，污水的處理過(guò)程依托生物化學(xué)反應(yīng)。分離式生物反應(yīng)器與集成式膜生物反應(yīng)器是反應(yīng)膜為適合不同的污水處理需求而設(shè)計(jì)出來(lái)的。好氧型生物反應(yīng)器和厭氧型生物反應(yīng)器的膜種類有所區(qū)別，適應(yīng)氧含量有差別的各種污水處理環(huán)境，上述生物反應(yīng)膜凈化器應(yīng)對(duì)各有差異的工程條件，都存在自己的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，必須從科學(xué)的角度進(jìn)行選擇。

2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)分析

2.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

膜生物反應(yīng)技術(shù)不僅能夠適應(yīng)不同類型的工作環(huán)境，也能在很大程度上達(dá)到資源節(jié)約的目的。該技術(shù)具有其他技術(shù)類型不能比擬的優(yōu)勢(shì)：第一、在污水處理的過(guò)程中應(yīng)用此技術(shù)能夠?qū)⑽勰嗔靠刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)，確保池內(nèi)環(huán)境與要求相符合；第二、此技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中消耗的成本相對(duì)來(lái)說(shuō)比較低。第三、可以有效分離微生物與有機(jī)廢水。膜生物反應(yīng)器可以對(duì)微生物與有機(jī)廢水進(jìn)行有效分離，使有機(jī)廢水僅在膜生物反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行流動(dòng)，連接進(jìn)水槽與出水槽，使生物細(xì)菌在膜生物反應(yīng)器外部區(qū)域流動(dòng)，對(duì)有機(jī)廢水與微生物進(jìn)行有效分離，進(jìn)一步確保能夠達(dá)到先前預(yù)期的效果。第四、有利于硝化細(xì)菌在膜生物反應(yīng)器內(nèi)的滯留生長(zhǎng)。生物膜可以有效防止污水中硝化細(xì)菌的減少，可以使膜生物反應(yīng)器中的硝化細(xì)菌在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于高濃度狀態(tài)，使硝化效率得到有效提高。在選擇生物膜時(shí)，要選取通透性高的生物膜，選取的生物膜需能夠承受住高壓環(huán)境對(duì)于微生物的影響，需確保在微生物反應(yīng)過(guò)程能夠提供充足的氧氣濃度[1]。

2.2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的劣勢(shì)分析

盡管該技術(shù)具有很多突出的優(yōu)勢(shì)，但在具體的應(yīng)用過(guò)程中也不可避免的會(huì)遇到很多問(wèn)題，例如在具體的操作過(guò)程中滲透孔容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推移無(wú)論是出水效率還是質(zhì)量都會(huì)受到一定程度的影響等。這些都是常見(jiàn)的現(xiàn)象，需要引起注意并針對(duì)具體問(wèn)題提出行之有效的解決方案。

3 膜生物反應(yīng)技術(shù)在污水處理中的具體應(yīng)用

3.1 MBR 方法

MBR 又稱膜生物反應(yīng)器，指的是膜分離單元與生物處理單元有機(jī)結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。MBR 工藝?yán)媚?duì)生化反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的含泥污水進(jìn)行過(guò)濾，取代傳統(tǒng)的二沉池，實(shí)現(xiàn)泥水分離。一方面，膜截留了反應(yīng)池中的懸浮物和膠體，使池中的活性污泥濃度大大增加，提高了生物降解的速率；另一方面，由于膜的高過(guò)濾精度，保證了出水清澈透明，得到高質(zhì)量的產(chǎn)水。MBR 系統(tǒng)內(nèi)活性污泥（MLSS）濃度可提升至8-10g/L，甚至更高。就具體的技術(shù)利用來(lái)看，因?yàn)镸BR膜有效的截留作用，可保留世代周期較長(zhǎng)的微生物，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水深度凈化，同時(shí)硝化菌在系統(tǒng)內(nèi)充分繁殖，硝化效果明顯，為深度脫氮除磷提供解決方案[2]。

對(duì)MBR 工藝的具體利用分析，因?yàn)槠涫且粋€(gè)綜合性的系統(tǒng)，所以包括了較多組成要素，主要有：

（1）調(diào)節(jié)池。主要作用是對(duì)流入膜系統(tǒng)的水質(zhì)和水量進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，從而保證 系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)的運(yùn)行。

（2）膜格柵。對(duì)攔截固體雜物，特別是毛發(fā)纖維類污物效果明顯，大大降低了后續(xù)工序的負(fù)荷。

（3）MBR 反應(yīng)池。在MBR 反應(yīng)池里進(jìn)行著有機(jī)污染物的降解和泥水的分離。作為處理系統(tǒng)的核心部分，反應(yīng)池里面包括活性污泥、膜組件、回流池、出水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)等。

（4）消毒裝置。該裝置設(shè)置主要是為提高污水處理的效果，降低出水中病毒、細(xì)菌等對(duì)水體的污染。

（5）在線分析儀表。MBR 工藝配套設(shè)置的濁度儀、流量計(jì)等儀表目的是為了強(qiáng)化對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的控制，保障系統(tǒng)出水的穩(wěn)定性。

（6）電氣裝置。電氣裝置是MBR 工藝發(fā)揮作用的核心設(shè)備之一，其能夠?qū)崿F(xiàn)反應(yīng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，從而提升系統(tǒng)的綜合作用效果[3]。

在膜污染控制中，為了減輕膜的污染，尤其是可逆污染，使膜的通量得到恢復(fù)，可以使用膜表面清洗法。所謂的膜表面清洗法是在膜的應(yīng)用周期內(nèi)，對(duì)膜的表面進(jìn)行有效清洗，從而實(shí)現(xiàn)污染控制和膜通量的恢復(fù)。在表面清洗的過(guò)程中，針對(duì)不同的廢水情況可以采用不同的清洗方法，一般的方法有物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)結(jié)合法。對(duì)三種方法的利用效果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，效果最好的是兩種方法的結(jié)合。膜清洗需根據(jù)跨膜壓差（TMP）以及運(yùn)行時(shí)間來(lái)進(jìn)行判斷是否需要清洗，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，一般設(shè)置自動(dòng)在線反沖洗、化學(xué)清洗。為了保證MBR 工藝連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，并且延長(zhǎng)超濾膜使用壽命，化學(xué)藥劑清洗必須要實(shí)現(xiàn)周期性，一旦超過(guò)了清洗周期，部分膜出現(xiàn)了不可逆污染之后再清洗也不會(huì)獲得良好的效果。

3.2 DMBR 技術(shù)

DMBR 技術(shù)是指在生物膜相互作用技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)的具有動(dòng)態(tài)內(nèi)旋的反應(yīng)器。在實(shí)際的傳導(dǎo)過(guò)程中，以有機(jī)過(guò)濾為主的動(dòng)態(tài)膜模擬了超濾膜過(guò)濾等方法，給污水處理工作帶來(lái)了極大的提升。因此，具有動(dòng)態(tài)內(nèi)旋轉(zhuǎn)的反應(yīng)器的主要部件是大孔徑微網(wǎng)，生產(chǎn)成本很低，并且具有很好的活性污泥過(guò)濾性能，能夠完成污染物質(zhì)的深度處理。據(jù)相關(guān)科研人員介紹，采用動(dòng)態(tài)內(nèi)旋轉(zhuǎn)清洗反應(yīng)器的準(zhǔn)備周期很短，大約20min 就可以完成，COD 過(guò)濾效果可達(dá)90%以上[4]。

3.3 氣浮與膜生物反應(yīng)組合技術(shù)

氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)采用組合工藝，氣浮可以有效處理膠體等難溶物質(zhì)，降低污水的污染物含量。同時(shí)，氣浮可以減少生物膜污染，保證污水處理設(shè)施正常運(yùn)行。汽浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)可以適應(yīng)多種應(yīng)用環(huán)境，滿足不同性質(zhì)污水的處理要求。在經(jīng)過(guò)工藝方面的組合以后，氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)可有效降低污水當(dāng)中洗滌劑、膠體一類污染物的含量，將其中不可降解的膠體與難以溶解的物 質(zhì)去除，減輕下一步生物處理的負(fù)荷，具有十分顯著的膜污染延緩效果。

3.4 曝氣濾池與膜生物反應(yīng)組合技術(shù)

曝氣濾池技術(shù)屬于生物膜技術(shù)之一，在工業(yè)使用過(guò)程中，通過(guò)采用分離反應(yīng)器對(duì)污水進(jìn)行過(guò)濾，特別是膠體、洗滌劑等物質(zhì)通過(guò)蒸發(fā)工藝，將空氣注入生物反應(yīng)濾池，實(shí)現(xiàn)化學(xué)中和廢水沉淀，最后污染物余留下來(lái)，滿足廢水的基本清洗要求。污水處理工藝隨當(dāng)前化工工業(yè)的進(jìn)步，逐步得到了發(fā)展。曝氣濾池技術(shù)同生物膜技術(shù)的共同應(yīng)用能夠?qū)ι锬そ到鈫?wèn)題進(jìn)行有效解決，并解決生物膜降解引起的各種問(wèn)題，如吸附過(guò)度。由于原料、時(shí)間等因素的影響，加工效率的提升，最終改善和提高了反應(yīng)器的流動(dòng)性，增加了其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。在生物膜相互作用過(guò)程中，可以用曝氣濾池來(lái)支持反應(yīng)。作為聯(lián)合工藝的一部分，膜生物過(guò)濾器還可以從源頭上減少污染物的總量。在正常情況下，膜的清洗處理容易消耗大量負(fù)荷，如果改為曝氣濾池的處理方法，可以減少工作量，延緩生物膜的污染。

4 膜生物反應(yīng)技術(shù)的發(fā)展前景

膜生物反應(yīng)器作為一種水污染控制與水回用的高新技術(shù)而受到越來(lái)越多的重視。由于其具有適應(yīng)性強(qiáng)、降解效率高、水力停留時(shí)間（HRT）與污泥停留時(shí)間（SRT）可分別控制、裝置緊湊等優(yōu)點(diǎn)，隨著膜材料和膜制造技術(shù)的發(fā)展、膜分離工藝研究的完善和膜清洗方法的改進(jìn)，膜生物反應(yīng)器必定會(huì)有很大的發(fā)展。近年來(lái)，我國(guó)膜生物反應(yīng)技術(shù)的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大，工程數(shù)量及處理規(guī)模也在不斷增加。未來(lái)，膜生物反應(yīng)技術(shù)將被應(yīng)用于高濃度、難降解的有毒工業(yè)污水處理中，以及現(xiàn)有的污水處理廠的升級(jí)改造中。

5 結(jié)語(yǔ)

工農(nóng)業(yè)發(fā)展以及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國(guó)水環(huán)境形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，相對(duì)而言集中體現(xiàn)在水少、水臟兩個(gè)方面。資源性缺水、水質(zhì)性缺水與工程性缺水加劇水資源的供求矛盾；地表水、地下水與飲用水污染在制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)前迚的同時(shí)也威脅著人體健康。在獲取政策和資金支持、加大污水處理資金投入的同時(shí)，還要注重污水處理技術(shù)的創(chuàng)新和提升。膜生物反應(yīng)技術(shù)具有運(yùn)行安全、穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用在污水處理中。膜生物反應(yīng)技術(shù)存在部分缺陷，需要加大研究力度，不斷改進(jìn)膜生物反應(yīng)技術(shù)，有效處理污水，構(gòu)建人與自然和諧相處的生態(tài)環(huán)境。