MBR膜工藝在印染廠污水處理中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

黃 旺

（浙江省省直建筑設(shè)計(jì)院，浙江 杭州 310000）

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一種新型水處理技術(shù)，主要包含生物的處理方式、膜分離技術(shù)等。近期，雖然在MBR技術(shù)的膜污染、高能耗等因素的影響下，MBR工藝技術(shù)陷入了舉步維艱的境地，但MBR工藝技術(shù)本身還是有很多值得肯定的地方，至少在促進(jìn)我國給排水行業(yè)的持續(xù)發(fā)展方面作出了突出貢獻(xiàn)。

1 概念簡介

1.1 污水處理

污水處理是為了讓污水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)污水進(jìn)行水質(zhì)凈化的過程。目前，隨著我國綠色發(fā)展理念不斷完善，污水處理技術(shù)也被廣泛應(yīng)用在建筑、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等行業(yè)中，和人們的生活息息相關(guān)。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的提升，污水處理技術(shù)也在不斷發(fā)展。

1.2 MBR膜工藝

膜的分類較多，根據(jù)性質(zhì)可以劃分為天然膜、合成膜等。雖然現(xiàn)階段的污水處理工藝用到MBR工藝技術(shù)的頻率較高，但其成本高和污染大等問題還是沒能解決，需要進(jìn)行多次優(yōu)化和完善。此外，在未來的污水處理過程中，應(yīng)用該項(xiàng)工藝還需要研發(fā)新的清洗技術(shù)，增大濾通量，并控制膜的損耗程度[1]。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2.1 MBR技術(shù)在國外污水處理中的研究及應(yīng)用

20世紀(jì)90年代中后期，加拿大ZENON公司推出了超濾管MBR并且應(yīng)用在城市污水處理中。目前，在世界范圍內(nèi)，MBR系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用越來越廣泛，許多工程在計(jì)劃或者建設(shè)中。MBR在日本的商業(yè)應(yīng)用發(fā)展得很快，世界上約有66%的工程在日本，其余的MBR工程主要在北美和歐洲。MBR技術(shù)一開始是在國外的印染廢水處理行業(yè)中出現(xiàn)的，從20世紀(jì)90年代開始，該技術(shù)在工業(yè)廢水領(lǐng)域的應(yīng)用受到了各方重視。那時(shí)，MBR技術(shù)通常被用于分解污染物質(zhì)，由于對(duì)廢水處理的標(biāo)準(zhǔn)比較寬松，只要符合國家要求就能自由應(yīng)用。但隨著時(shí)間的推移，對(duì)廢水處理的要求越來越嚴(yán)格，科研人員通過不斷改進(jìn)和優(yōu)化原有的MBR技術(shù)，使MBR處理后的出水水質(zhì)遠(yuǎn)高于印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。在馬來西亞桑佛州有一家印染企業(yè)，其廢水處理廠一開始就應(yīng)用了MBR工藝，在兩年時(shí)間里始終無法突破設(shè)計(jì)處理的關(guān)口，替換、改造了相關(guān)組件后，現(xiàn)階段的產(chǎn)能超出了預(yù)期。

2.2 MBR技術(shù)在國內(nèi)污水處理中的研究及應(yīng)用

20世紀(jì)90年代初期，中國科學(xué)院環(huán)境研究學(xué)院首次提出使用分離式MBR實(shí)現(xiàn)對(duì)印染污水的處理，清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程專業(yè)的博士生使用一體化MBR，對(duì)毛紡廢水的處理進(jìn)行了大量的研究，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明系統(tǒng)出水的化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）可小于20 mg/L，污水處理效果得到了全面提高。湖南大學(xué)某學(xué)者對(duì)MBR處理污水進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，證明了對(duì)MBR的污染主要是膜表面的凝膠層導(dǎo)致的，并且化學(xué)清洗的效果明顯好于物理清理，化學(xué)清理之后通過率達(dá)到90%，物理清理僅為70%。廈門大學(xué)某位學(xué)者使用A/O MBR結(jié)合的模式進(jìn)行工藝處理，研究在不同基質(zhì)濃度下染料濃度的影響，研究表明，MBR膜處理技術(shù)對(duì)活性染料的脫水主要是厭氧槽的水解導(dǎo)致的，對(duì)染料的脫色率沒有影響。天津大學(xué)膜工程有限公司某學(xué)者使用酸化水解-MBR工藝對(duì)印染廠的污水處理系統(tǒng)進(jìn)行了升級(jí)改造，讓整體的工藝更加穩(wěn)定，提高了負(fù)荷量，COD的去除率可以達(dá)到90%，色度也能超過95%，多個(gè)指標(biāo)均滿足我國的國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。截至目前，我國對(duì)MBR處理印染廢水的研究還存在一定的問題，研究總量不足、全面化不足，和發(fā)達(dá)國家相比，存在較大的差距，雖然我國近兩年得到了快速的發(fā)展，但也要看到缺陷和差距，并進(jìn)一步完善[2]。

3 MBR膜工藝在印染廠污水處理中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)

3.1 在印染企業(yè)污水處理中去除COD

COD是在一定的海水環(huán)境變化條件下，采用一定的強(qiáng)堿性氧化劑對(duì)其進(jìn)行脫水處理，或在制成堿性水樣時(shí)需要大量消耗的一種強(qiáng)堿性氧化物的劑量，是被廣泛用于表示水中可能含有多少某種還原性化學(xué)物質(zhì)的一個(gè)重要化學(xué)指標(biāo)。雖然現(xiàn)階段的污水處理工藝用到MBR工藝技術(shù)的頻率較高，但由于成本高和污染大等缺陷，還需要進(jìn)行優(yōu)化和完善。膜技術(shù)作為新時(shí)代背景下最具潛力的水處理技術(shù)，得到了非常廣泛的應(yīng)用，未來我國MBR印染污水處理的研究主要有以下趨勢(shì)，即采取MBR膜工藝技術(shù)將印染企業(yè)廢水中的COD物質(zhì)除去，使水的質(zhì)量達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行排放。

3.2 在印染企業(yè)污水處理中除去氮

許多印染企業(yè)在實(shí)際的生產(chǎn)過程中已經(jīng)注意到了向工人灌輸綠色環(huán)保理念的重要性，并付諸實(shí)踐行動(dòng)，同時(shí)，廣大社會(huì)群眾的綠色環(huán)保意識(shí)也在向更高水平發(fā)展。正是在這樣的社會(huì)背景下，綠色化、環(huán)保化的處理技術(shù)在廢水處理中的地位不斷提高，并在其他相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，有害、有毒的化學(xué)藥劑使用量日益減少，印染企業(yè)對(duì)污水的環(huán)?；?、綠色化處理更加上心，不僅可以節(jié)省大量的水資源，水污染事件的發(fā)生概率也會(huì)降低許多[3]。在印染企業(yè)的污水中，氮元素含量往往偏高，應(yīng)用MBR工藝技術(shù)，需要尋找一種更加合適的新型膜材料，以實(shí)現(xiàn)MBR膜工藝的環(huán)保、實(shí)惠目標(biāo)。

例如，某印染企業(yè)基地的污水處理廠使用MBR技術(shù)處理污水中的氮，因?yàn)镸BR膜具有截留菌膠的功能，可以使泥齡延長，隨后反硝化菌的數(shù)量會(huì)變得越來越多，為后續(xù)脫氫流程的開展提供有利條件。主要采取堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法，可在指定的溫度環(huán)境中，經(jīng)過硫酸鉀的分解，生成原子態(tài)氧、硫酸氫鉀等，同時(shí)讓原子態(tài)氧接觸氫氧化鈉發(fā)生反應(yīng)，生成硝酸銨，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行分解，印染企業(yè)污水中的氮元素含量就會(huì)迅速降低[4]。

3.3 提高水質(zhì)，維護(hù)生態(tài)穩(wěn)定

MBR技術(shù)除了具有傳統(tǒng)印染廢水處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)外，還在傳統(tǒng)印染廢水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上取得了很大進(jìn)展。不論是處理后的水質(zhì)還是設(shè)備的抗沖擊能力，MBR技術(shù)都更勝一籌。

現(xiàn)階段，我國針對(duì)廢水回收利用提出了明確的要求。具體而言，印染廢水經(jīng)過處理后，渾濁度不能超出 0~0.1 NTV這一范圍。在紡織染整工業(yè)的排放標(biāo)準(zhǔn)中，COD直接排放不得超過80 mg/L，間接排放不得超過200 mg/L。另外，廢水在脫氮結(jié)束以后，氨氮數(shù)的含量也不能超出標(biāo)準(zhǔn)值。經(jīng)MBR多次處理后，印染廢水已經(jīng)完全達(dá)到國家再生水的規(guī)定要求。所以，MBR的持續(xù)改進(jìn)、相關(guān)技術(shù)的更新?lián)Q代，為印染廢水回收再利用創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，可以減輕國內(nèi)水資源緊缺的壓力，并且高度凈化印染廢水有利于維護(hù)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定，為我國社會(huì)主義生態(tài)文明建設(shè)作出應(yīng)有貢獻(xiàn)[5]。

3.4 設(shè)備具有較強(qiáng)的抗擊能力，能有效節(jié)約成本

對(duì)于印染企業(yè)而言，在廢水處理過程中出現(xiàn)設(shè)備故障十分正常。這種現(xiàn)象除了會(huì)對(duì)印染廢水凈化的精確性、高效性造成不良影響外，也會(huì)持續(xù)增加企業(yè)處理廢水所消耗的資金，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低。科學(xué)、及時(shí)地檢查和維護(hù)廢水凈化設(shè)備，可以最大限度地降低設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。增強(qiáng)設(shè)備的抗擊沖能力才是解決設(shè)備故障問題的根本途徑。MBR的推出便可使這類問題全都迎刃而解，確保企業(yè)的廢水處理效果達(dá)到預(yù)期。

3.5 污水處理中MBR膜工藝應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

（1）克服成本高和污染大等缺陷。（2）MBR技術(shù)對(duì)印染廢水的處理具有較強(qiáng)的適用性，相關(guān)研究和實(shí)際應(yīng)用越來越多。（3）多樣化、多元化的組合工藝和MBR工藝相結(jié)合處理廢水，可以有效地填補(bǔ)MBR技術(shù)的不足，充分發(fā)揮作用，但是單獨(dú)使用MBR工藝技術(shù)處理印染廢水也是值得深入研究的方向[6]。（4）MBR技術(shù)處理印染廢水將被更多地用于實(shí)際的工程體系，小型的MBR設(shè)備將在我國的小型印染企業(yè)得到大量使用。（5）深入分析研究MBR處理印染廢水過程中的實(shí)際污染情況，全面預(yù)防和減小膜污染，提高印染廢水的處理效果。（6）越來越多的社會(huì)機(jī)構(gòu)和個(gè)人會(huì)參與MBR膜工藝在污水處理中的應(yīng)用。

4 結(jié)語

在污水處理過程中，MBR膜工藝的應(yīng)用確實(shí)可以起到很大作用，比如去除印染企業(yè)廢水中的COD以及氮、磷等物質(zhì)，今后有望發(fā)展為一種處理效果良好、節(jié)能且高效的污水處理技術(shù)。