環(huán)境工程污水處理中膜生物反應(yīng)技術(shù)的運(yùn)用

周旭，杜宗敏(.遼寧冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 本溪 7000；.遼寧省健康產(chǎn)業(yè)集團(tuán)本鋼總醫(yī)院，遼寧 本溪 7000)

1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的相關(guān)概念

1.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的研發(fā)背景

雖然說(shuō)我國(guó)地大物博，但是依然難以避免缺水的現(xiàn)狀。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，生活和生產(chǎn)活動(dòng)中對(duì)水的需求越來(lái)越大，而在用水的過(guò)程中，就不可避免的會(huì)產(chǎn)生污水，污水不經(jīng)過(guò)處理直接排放到環(huán)境中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成極大的損傷，19世紀(jì)末期的英國(guó)就是因?yàn)闆](méi)有做好污水處理，導(dǎo)致泰晤士河被污染，對(duì)人們的生活造成了很大的影響。所以為了不重蹈英國(guó)的覆轍，科學(xué)的處理污水是環(huán)境工程所要解決的一大問(wèn)題。

在膜生物反應(yīng)技術(shù)問(wèn)世之前，污水處理采用的是普通的活性污泥法，這種方法的操作難度較大，占用面積較廣，不利于大面積的推廣使用，并且對(duì)污水的處理效果一般，難以促進(jìn)水資源的循環(huán)利用。而隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，污水的排放量越來(lái)越大，普通的活性污泥法難以處理生活和生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的大量污水，在這種背景之下，迫切地需要一種效率高、效果好的污水處理方法，于是膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

1.2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的工作機(jī)制

膜生物反應(yīng)技術(shù)是將膜分離技術(shù)和生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的新形態(tài)污水處理技術(shù)。膜生物反應(yīng)技術(shù)采用膜分離技術(shù)替代傳統(tǒng)活性污泥法中的二沉池，通過(guò)膜分離技術(shù)來(lái)高效地進(jìn)行固液分離，然后通過(guò)微生物與污水中的物質(zhì)反應(yīng)，降解污水中的有機(jī)物，然后再經(jīng)過(guò)過(guò)濾，降低水的渾濁度，從而達(dá)到凈化污水的效果。

1.3 膜生物反應(yīng)技術(shù)的技術(shù)類型

1.3.1 連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)

連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)(continuous cycle aeration system, CCAS)是膜生物反應(yīng)技術(shù)中最典型的一項(xiàng)，這項(xiàng)技術(shù)能很好地輔助膜生物反應(yīng)技術(shù)的工作，能夠有效地提升污水的處理效果。通過(guò)連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝的處理，能夠?qū)崿F(xiàn)污水污染的根源處理，能夠顯著地降低污水中污染物的總量，從而使水凈化的程度提升。CCAS技術(shù)的運(yùn)用能很好地與污水中的洗滌劑進(jìn)行反應(yīng)，例如洗衣粉、洗潔精等，所以CCAS技術(shù)能很好地處理生活污水。而且CCAS技術(shù)的運(yùn)用能很好地降低污水處理過(guò)程中的總能耗，有一定的節(jié)能效果。

1.3.2 動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)

膜生物反應(yīng)技術(shù)在污水處理的過(guò)程中能發(fā)揮極致的效果，那么其中的循環(huán)系統(tǒng)就必須做好。在現(xiàn)有的技術(shù)中，膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用的時(shí)候，其內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的效果較差，難以發(fā)揮膜生物反應(yīng)技術(shù)的最佳效果。而動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)技術(shù)能很好地改善膜生物反應(yīng)技術(shù)在處理污水的時(shí)候系統(tǒng)內(nèi)水流動(dòng)的情況。這種內(nèi)循環(huán)技術(shù)能夠使系統(tǒng)中的污水循環(huán)流動(dòng)，多次接觸系統(tǒng)中的污泥，充分發(fā)揮污水處理系統(tǒng)中的污泥效果，起到最大的過(guò)濾作用。此外動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)的技術(shù)造價(jià)較低，能夠在一定程度上降低技術(shù)成本，而且動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)能使污水處理過(guò)程中對(duì)人工操作的要求降低，也能減少一部分人工成本。而且動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)在經(jīng)過(guò)改良之后，能夠很好地改善內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)部的錯(cuò)流問(wèn)題，對(duì)污水的凈化效果更加出眾。

1.3.3 組合式污水處理技術(shù)

不同來(lái)源的污水其中的雜質(zhì)也是不同的，如果只憑借現(xiàn)在的技術(shù)的話，很難用一種技術(shù)來(lái)處理所有的污水，所以在處理污水的過(guò)程中，很多時(shí)候都需要采用多種污水處理技術(shù)組合使用的方法。例如在膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用中，有一項(xiàng)膜生物反應(yīng)器(membrane bio-reactor, MBR)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)便是膜生物反應(yīng)技術(shù)運(yùn)用于實(shí)際而產(chǎn)生的新型污水凈化設(shè)備。在污水的處理中，還有經(jīng)常采用膨脹顆粒污泥床(expanded granular sludge bed, EGSB)技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要是通過(guò)厭氧生物與污水反應(yīng)，降解污水中的有機(jī)物，從而達(dá)到凈化污水的效果。而組合式污水處理技術(shù)，就是在處理污水的過(guò)程中，將這兩項(xiàng)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，形成一種新的污水處理技術(shù)。這兩項(xiàng)技術(shù)對(duì)于污水處理的側(cè)重點(diǎn)不同，MBR技術(shù)能過(guò)濾掉污水中的懸浮物和一定的有機(jī)污染源，而EGSB技術(shù)能很好地降解污水中難降解的有毒物質(zhì)。將兩種污水處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，能夠更好地處理來(lái)自不同來(lái)源的污水，從而提高污水的凈化效率。

2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及弊端

2.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

在污水處理領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是巨大的。相比于傳統(tǒng)的活性污泥法，膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水凈化效果更好。在污水處理方面，膜生物反應(yīng)技術(shù)能很好地將污水中的水和有機(jī)污染物分離開(kāi)來(lái)，效率比較高，效果也比較好。而且在污水的處理過(guò)程中，膜生物反應(yīng)技術(shù)能夠很好地處理污泥沉降的問(wèn)題，膜生物反應(yīng)技術(shù)下的污泥產(chǎn)出量只有傳統(tǒng)的活性污泥法的30%，能夠很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)的活性污泥法在污泥排除方面的不足，經(jīng)過(guò)膜生物反應(yīng)技術(shù)凈化的水的水質(zhì)會(huì)更好，渾濁度大大降低，幾乎接近于零，能非常有效的推動(dòng)污水資源化利用，為節(jié)省水資源方面做出巨大貢獻(xiàn)。此外膜生物反應(yīng)技術(shù)利用高效分隔膜技術(shù)，能夠?qū)⑺臀⑸锓蛛x，使對(duì)污水凈化過(guò)程的操作更加靈活穩(wěn)定。膜生物反應(yīng)技術(shù)采用的技術(shù)更加的高超，取代了傳統(tǒng)活性污泥法的三級(jí)處理方式，采用的是多合一的污水處理系統(tǒng)，能夠很好地減小規(guī)模，節(jié)省土地方面的投資。而且膜生物反應(yīng)技術(shù)的操作難度較低，設(shè)備壽命比較長(zhǎng)，維護(hù)成本較低，再加上其卓越的水資源凈化效果，所以膜生物反應(yīng)技術(shù)非常適合大面積推廣使用。

2.2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的弊端

雖然膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，但是膜生物反應(yīng)技術(shù)作為一項(xiàng)新興的污水處理技術(shù)，在推廣方面還是有一定的難度。雖然說(shuō)大部分的污水處理企業(yè)已經(jīng)在積極地學(xué)習(xí)膜生物反應(yīng)技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，也在引進(jìn)膜生物反應(yīng)技術(shù)方面做了充足的努力，但是很多污水處理企業(yè)仍然難以發(fā)揮膜生物反應(yīng)技術(shù)的最佳效果。而且膜生物反應(yīng)技術(shù)由于其中運(yùn)用了生物技術(shù)，所以在污水處理的過(guò)程中，也要注意污水處理系統(tǒng)中微生物的生活條件，而這一點(diǎn)對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)還是相對(duì)比較困難的，微生物在最佳生存條件下能有最大的活性，這樣的污水處理效果最好，但是如果難以保證微生物生存的最佳環(huán)境的話，就會(huì)造成污水處理效果大打折扣。此外在污水處理過(guò)程中，分隔水和微生物的生物膜由于比較細(xì)密，極易吸附一些微小的顆粒和其他的一些元素，如果吸附到了微生物所不能分解的物質(zhì)，那么就會(huì)造成生物膜的污染，極大地降低生物膜的使用壽命，而使用壽命的降低就意味著需要頻頻更換，在這個(gè)過(guò)程中會(huì)大大增加維護(hù)成本。在污水凈化的過(guò)程中，生物膜的污染是必然的，所以技術(shù)研究人員需要加大對(duì)生物膜的研發(fā)力度，讓生物膜在受到污染的情況下，仍然能發(fā)揮其凈化效果，從而增加使用壽命，降低維護(hù)成本。

3 環(huán)境工程污水處理中膜生物反應(yīng)技術(shù)的運(yùn)用

3.1 運(yùn)用膜生物反應(yīng)技術(shù)處理工業(yè)廢水

工業(yè)發(fā)展的用水量是比較大的，所以工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)出的工業(yè)廢水也比較多。而且因?yàn)楣I(yè)活動(dòng)自身的特性，工業(yè)廢水的污染程度相對(duì)較深，對(duì)環(huán)境的污染較大，對(duì)人體的危害也比較大。工業(yè)廢水之中的成分較為復(fù)雜，所以其凈化難度也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大。但是工業(yè)的生產(chǎn)一般都是比較集聚的，一個(gè)工業(yè)區(qū)一般就只會(huì)生產(chǎn)一種，或者成分相差不大的幾種產(chǎn)品，例如在生產(chǎn)電瓶車所用電瓶的工業(yè)區(qū)就基本只會(huì)生產(chǎn)電瓶類的產(chǎn)品。所以在工業(yè)廢水處理的過(guò)程中，要充分考慮到所在工業(yè)區(qū)的情況，在根據(jù)膜生物反應(yīng)技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)的時(shí)候，要注意其中微生物的選擇，對(duì)微生物的選擇要切合工業(yè)區(qū)的實(shí)際，這樣才能達(dá)到最佳的污水處理效果。另外一方面，在選擇適合的微生物時(shí)也要充分考慮到微生物生存的環(huán)境，例如在選擇微生物的時(shí)候要結(jié)合所排廢水的水溫和當(dāng)?shù)貧鉁剡x擇合適的微生物，還要考慮到廢水酸堿度的問(wèn)題，有的微生物在酸性環(huán)境下能保持最高的活性，有的在堿性環(huán)境下保持最高的活性，這些問(wèn)題都要按照實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行詳細(xì)的分析，以達(dá)到最佳的污水凈化效果為目標(biāo)，根據(jù)膜生物反應(yīng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)科學(xué)有效的污水處理系統(tǒng)。

3.2 運(yùn)用膜生物反應(yīng)技術(shù)處理生活廢水

生活廢水相比于工業(yè)廢水來(lái)說(shuō)，成分會(huì)簡(jiǎn)單不少，日常生活用水對(duì)于環(huán)境的破壞相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小。但是對(duì)環(huán)境的傷害小不代表就可以任意地排放，對(duì)生活廢水的處理也是非常有必要的。在人們的日常生活中，洗衣服用到的洗衣粉、洗衣液，洗澡用到的肥皂、沐浴露，刷牙用到的牙膏等，這些日常用品中所含的成分進(jìn)入水中，產(chǎn)生的水就是廢水。生活用水的凈化相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，因?yàn)槌煞直容^簡(jiǎn)單，在采用膜生物反應(yīng)技術(shù)的時(shí)候，可以采用上文中提到的連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)(CCAS)，CCAS能夠很好地凈化水中的洗滌劑，從而達(dá)到凈化水的效果。對(duì)于城市生活污水來(lái)說(shuō)，污水處理公司可以很好地解決城市生活污水問(wèn)題，相對(duì)來(lái)說(shuō)，農(nóng)村的污水處理會(huì)比較麻煩一點(diǎn)，因?yàn)闆](méi)有很專業(yè)的排水設(shè)施，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水難以進(jìn)行集中處理，而且要在農(nóng)村修建集中排水設(shè)施是比較困難的，基于膜生物反應(yīng)技術(shù)而研發(fā)的小型凈水器是可行的，當(dāng)然這只是一個(gè)思路，所以具體如何利用膜生物反應(yīng)技術(shù)進(jìn)行農(nóng)村生活廢水處理，是相關(guān)技術(shù)研究人員研究的重點(diǎn)[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然現(xiàn)在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們的生活水平得到了很大的提高，但是水資源的短缺依然是既定存在的事實(shí)，污水的不恰當(dāng)處理會(huì)污染環(huán)境，會(huì)造成水污染，從而進(jìn)一步地惡化水資源短缺的現(xiàn)狀。膜生物反應(yīng)技術(shù)作為污水處理的一種科學(xué)有效的方式，是應(yīng)該被所有國(guó)家都重視起來(lái)的。通過(guò)利用膜生物反應(yīng)技術(shù)來(lái)構(gòu)建污水處理系統(tǒng)，讓污水的處理更加科學(xué)有效，從而促進(jìn)污水資源化利用，讓水資源的利用更加科學(xué)有效。