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

高云亮

（中國(guó)雄安集團(tuán)生態(tài)建設(shè)投資有限公司，河北 雄安 071799）

在新時(shí)期，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高以及世界人口的不斷增加，造成了全球水資源短缺的問題，因此，及時(shí)進(jìn)行污水回用處理可以有效緩解水資源短缺的問題，這也是世界各國(guó)學(xué)者積極從事污水處理技術(shù)研究的主要原因。由于我國(guó)人口密度大，在污水處理技術(shù)的研究中需要充分考慮污水處理的高效性、運(yùn)行的穩(wěn)定性，且不能出現(xiàn)二次污染現(xiàn)象。

近年來，國(guó)內(nèi)各地區(qū)都在新建污水處理項(xiàng)目，并合理應(yīng)用了多種膜生物反應(yīng)技術(shù)。應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)時(shí)，必須設(shè)置分離膜。該項(xiàng)技術(shù)更有利于構(gòu)成完整的組合體，可逐步取代傳統(tǒng)的污水處理模式。借助膜生物反應(yīng)技術(shù)，可有效處理各行業(yè)產(chǎn)生的污水，并獲得良好且穩(wěn)定的出水水質(zhì)。整個(gè)裝置更加平穩(wěn)、便于操作。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較多，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。從環(huán)境工程的角度來看，合理應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)可以保證出水水質(zhì)，從根本上實(shí)現(xiàn)污水的高效處理[1]。

1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的工作原理、分類和優(yōu)勢(shì)分析

1.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)工作原理

膜生物反應(yīng)技術(shù)包括污水生物處理技術(shù)、膜技術(shù)，并可將這兩種技術(shù)進(jìn)行合理融合。其工作原理類似于生物加工技術(shù)。與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比，膜生物技術(shù)具有更高的轉(zhuǎn)化率，也是新時(shí)期污水處理效率最高的技術(shù)之一?；谀ど锓磻?yīng)技術(shù)，業(yè)內(nèi)學(xué)者研發(fā)出了膜生物反應(yīng)器，是由膜分離裝置、曝氣裝置和萃取反應(yīng)裝置組成。通過膜反應(yīng)器可以達(dá)到污水凈化的目的。另外，膜生物反應(yīng)器還具有一定的生物特性，由于所使用生物膜的位置不同，反應(yīng)器類型也會(huì)有一定的差異。

1.2 膜生物反應(yīng)器分類

膜生物反應(yīng)器主要是利用膜生物反應(yīng)技術(shù)，具體可分為三種類型：膜分離生物、膜曝氣生物、萃取膜生物三種反應(yīng)器。按照使用膜的具體位置，又可分為分體式反應(yīng)器、一體式反應(yīng)器兩大類。根據(jù)工作期間是否需要氧氣，還可分為：好氧膜生物反應(yīng)器、厭氧膜生物反應(yīng)器兩種。

1.3 膜生物反應(yīng)技術(shù)在實(shí)際污水處理中的優(yōu)勢(shì)分析

第一、污水處理中，膜技術(shù)具有分離效率高的優(yōu)勢(shì)。由于膜生物反應(yīng)器合理利用了生物膜的特點(diǎn)，所以不會(huì)占用太大面積，有效避免了污水處理過程中發(fā)生污泥沉降的問題。此外，膜生物反應(yīng)器所使用的混懸液中的固體濃度較高，可明顯提高膜生物反應(yīng)器的抗負(fù)荷效果，達(dá)到提升污水處理效率的目的，并在一定程度上提高了水質(zhì)。第二、可實(shí)現(xiàn)廢水、微生物的有效分離。在使用膜生物反應(yīng)器處理污水時(shí)，大部分微生物都集中在膜的外部區(qū)域，污水則是在膜腔內(nèi)部流動(dòng)，從而達(dá)到高效分離細(xì)菌等微生物的目標(biāo)。第三、使用膜生物反應(yīng)器一般不會(huì)生成大量的污泥，原因在于膜生物反應(yīng)器一般可有效阻止污泥的滲入。雖然實(shí)際處理時(shí)無法及時(shí)觀察到污泥的流向，但是由于膜反應(yīng)器自身結(jié)構(gòu)中存在著一定的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，必然具有阻擋污泥的作用，減少?gòu)U水中所形成的污泥總量[2]。

膜生物反應(yīng)技術(shù)也存在一定的不足，其使用壽命相對(duì)較短。不過近年來，荷蘭科學(xué)家提出，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，前期進(jìn)行原水預(yù)處理可在保證原水的合理凈化后，有效提升膜反應(yīng)器的使用壽命。

2 膜生物反應(yīng)技術(shù)

2.1 曝氣生物濾池技術(shù)

在應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)時(shí)，曝氣生物濾池技術(shù)具有應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，可及時(shí)進(jìn)行膠體、洗滌劑等雜質(zhì)的有效處理。該技術(shù)是目前污水處理中較為常見的輔助措施，可明顯提升污水處理效率，并可以保證污水處理效果。一般情況下，污水處理時(shí)都會(huì)存在負(fù)荷較大的情況，借助曝氣生物濾池技術(shù)可有效降低負(fù)荷作用，穩(wěn)定延長(zhǎng)生物膜的使用周期。

2.2 EGSB-MBR 組合技術(shù)

現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)污水處理過程中，EGSB、MBR技術(shù)都是十分有效的污水處理技術(shù)。前者合理應(yīng)用了膨脹顆粒污泥床，業(yè)內(nèi)一般將其稱為第三代厭氧反應(yīng)器。后者則僅屬于膜生物反應(yīng)器。兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合后，可充分發(fā)揮兩方面的優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到快速處理高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的目標(biāo)，明顯降低污水的化學(xué)需氧量[3]。

2.3 動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)

該技術(shù)使用期間，合理應(yīng)用了相對(duì)廉價(jià)的微網(wǎng)材料，并將其當(dāng)作膜基質(zhì)。該類動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)設(shè)備在使用期間，具有成本低的優(yōu)勢(shì)。在使用活性污泥過濾器過程中，其內(nèi)部循環(huán)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果良好，合理使用該類過濾器，可逐步形成環(huán)狀系統(tǒng)，從而達(dá)到有效處理各類污染物的目標(biāo)。在進(jìn)行環(huán)境工程污水處理時(shí)，必須要合理應(yīng)用內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展及技術(shù)水平的不斷升級(jí)，業(yè)內(nèi)學(xué)者正不斷完善膜生物反應(yīng)器，力求能夠逐步提升工作效率。

2.4 氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)

氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)在使用過程中，有效采用了組合工藝技術(shù)，借助氣浮技術(shù)可有效完成膠體等難溶物質(zhì)的處理，并逐步減少污染物的含量。此外，氣浮技術(shù)還可降低膜污染情況，確保相關(guān)設(shè)備設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行。該技術(shù)一般可應(yīng)用多種組合處理技術(shù)，適應(yīng)多種作業(yè)環(huán)境，可滿足不同性質(zhì)污水的處理需求。

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

3.1 生活污水處理

生活污水是指人們?nèi)粘Ｉ钏a(chǎn)生的廢水。合理應(yīng)用膜生物反應(yīng)器可達(dá)到資源利用最大化，將處理后的水資源用于洗車、綠化等。在新時(shí)期，膜生物反應(yīng)技術(shù)對(duì)污水處理效果良好，可提高廢水回用率，處理后的水質(zhì)也能更好地滿足城市用水需求。

3.2 醫(yī)院污水處理

醫(yī)院產(chǎn)生的廢水一般具有一定毒性，因此，必須及時(shí)進(jìn)行處理。常規(guī)操作期間，可借助主體工藝進(jìn)行廢水處理，單次停留時(shí)長(zhǎng)為5 h左右，處理后水中的氨氮含量可控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，一般以低于4 mL/L為準(zhǔn)，出水COD控制在50 mL/ L。該方法具有操作簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)[4]。

3.3 工業(yè)廢水處理

工業(yè)廢水包括染料廢水、化工廢水，需及時(shí)進(jìn)行油水分離處理。在處理染料廢水時(shí)，一般要借助厭氧-好氧反應(yīng)器，高效去除污水中的COD等雜質(zhì)，可達(dá)到合理控制pH值的目的。另外，傳統(tǒng)廢水處理會(huì)借助EGSB-MBR組合技術(shù)進(jìn)行，如造紙工業(yè)可對(duì)水解預(yù)酸化池進(jìn)行凈化處理，借助EGSB反應(yīng)器進(jìn)行快速處理，應(yīng)用便攜式DO儀可達(dá)到脫氮除磷、去除金屬離子的目的。同時(shí)還可利用處理后水源，達(dá)到良好的社會(huì)效益。最后，機(jī)械制造業(yè)產(chǎn)生的廢水中，一般含有較高比例的金屬離子，應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)可降低水中的金屬含量，達(dá)到降低污染的目的。

4 膜污染及其防治措施分析

4.1 膜污染的影響因素

膜污染的影響因素包括：(1)膜的性質(zhì)。膜污染是當(dāng)下常見污染問題。從親水理論出發(fā)，由于膜的親水性不同，使得最終防污水平也會(huì)存在顯著差異，進(jìn)而影響最終處理效果；（2）污泥混合液的特點(diǎn)?；旌弦褐幸话愫卸喾N成分，結(jié)合數(shù)據(jù)信息資料可發(fā)現(xiàn)污泥濃度一般較高，必然會(huì)對(duì)固液分離產(chǎn)生負(fù)面影響。從EPS角度出發(fā)，污泥顆粒的直徑與阻力作用存在關(guān)聯(lián)，粒徑大則阻力增加，粒徑小則阻力較??；（3）操作條件。主要是指操作壓力、溫度波動(dòng)等信息，都會(huì)對(duì)液體粘度產(chǎn)生影響。溫度增加時(shí)，粘度增大，膜的透過性編號(hào)。

4.2 膜污染的防治措施

膜污染的防治措施包括：（1）有效提升膜的抗污染效果。在膜污染的理論分析中應(yīng)考慮到膜的影響，必須從科學(xué)角度出發(fā)進(jìn)行分析，加強(qiáng)對(duì)膜的孔隙率、親水性的分析，力求選擇性能更穩(wěn)定的膜，以保證膜的抗污染效果，并盡量提升膜的使用壽命。（2）合理進(jìn)行混合液處理。由于混合液與膜污染存在著直接關(guān)系，所以合理應(yīng)用相關(guān)組件進(jìn)行處理，可達(dá)到調(diào)整污泥的目標(biāo)，從而降低污染。如果在操作過程中，合理應(yīng)用PVC顆粒，可提升吸附效果，從而提高污泥的可濾性。（3）有效控制膜分離的操作條件。合理改善操作環(huán)境，可達(dá)到提升污水處理效率的目標(biāo)，也是降低膜污染的關(guān)鍵步驟。在過濾時(shí)，可采用多種過濾組合的方法，相關(guān)人員需結(jié)合廢水的組成進(jìn)行分析，并將多種過濾方法結(jié)合使用，與單一過濾手段相比，過濾效果更加突出[5]。（4）加強(qiáng)膜組件、反應(yīng)器的優(yōu)化。在膜生物反應(yīng)過程中，必須考慮各種有待解決的問題，并充分考慮污水特點(diǎn)，如雜質(zhì)數(shù)量龐大等導(dǎo)致膜污染問題有所差異，為此，必須積極合理地應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，還要對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，優(yōu)化膜組件、反應(yīng)器的構(gòu)成，并結(jié)合實(shí)際操作、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等落實(shí)具體措施。

5 結(jié)語

當(dāng)下，環(huán)境問題已經(jīng)引起了社會(huì)各界人士的關(guān)注，所以必須加強(qiáng)環(huán)境問題的分析，確定研發(fā)目標(biāo)、建設(shè)任務(wù)等。在水環(huán)境建設(shè)過程中，部分地區(qū)可能會(huì)存在水資源不足、水污染問題等，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境發(fā)展產(chǎn)生了破壞作用，危害了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)。合理應(yīng)用膜反應(yīng)技術(shù)，可高效解決污水問題，同時(shí)操作便捷、處理效率高，但是存在前期投資成本高的問題，且在運(yùn)行期間極易引發(fā)膜污染問題。為此，相關(guān)人員必須加強(qiáng)膜生物反應(yīng)器的研發(fā)，并結(jié)合實(shí)際環(huán)境、項(xiàng)目特殊性等進(jìn)行差別化分析，力求不斷提高污水處理效果。