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

＊羅小虎 黃凱 張葉 尹文進(jìn)

（武漢有機(jī)實(shí)業(yè)有限公司 湖北 430040）

引言

眾所周知，生活垃圾、工業(yè)污水以及城市徑流是引發(fā)環(huán)境工程污水問(wèn)題的主要誘因。當(dāng)前，隨著我國(guó)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市中的人口數(shù)量持續(xù)增加，致使生活垃圾污染規(guī)模相比以往有著大幅度地提升，加之城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，從而導(dǎo)致大量污水被排放到水環(huán)境中，加劇了污水處理難度，從而引發(fā)嚴(yán)重的城市水環(huán)境污染問(wèn)題，制約了城市化進(jìn)程的推進(jìn)速度。因此，為了解決城市污水處理問(wèn)題，提升污水處理質(zhì)量，需要污水處理機(jī)構(gòu)在了解膜生物反應(yīng)處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，積極采用膜生物處理技術(shù)完成污水處理工作，降低污水中有害物質(zhì)的含量，提升污水處理質(zhì)量。

1.環(huán)境工程污水處理的現(xiàn)狀

(1)不重視污水處理可行性研究

當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，并且工業(yè)企業(yè)數(shù)量呈現(xiàn)逐年增加的態(tài)勢(shì)。在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，不同企業(yè)所排放的污水組成存在差異，極大增加了工業(yè)污水的處理難度。此外，由于民眾物質(zhì)生活水平的不斷提升，生活污水的排放量同樣不斷加劇，使污水處理廠的工作難度進(jìn)一步增加。所以，為了提升污水處理效率，不僅要增加污水處理設(shè)施的投入，而且也要擴(kuò)大污水處理的研究范圍，采用現(xiàn)代化工藝技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理。然而，由于我國(guó)目前污水處理廠資金與技術(shù)實(shí)力有限，未能對(duì)污水處理進(jìn)行可行性研究，導(dǎo)致污水處理技術(shù)停滯不前，影響污水處理質(zhì)量。

(2)污水處理資金不足

通常來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代化污水處理技術(shù)的應(yīng)用需要投入大量資金，隨著城市水環(huán)境污染進(jìn)一步加劇，急需要加大污水處理設(shè)施的資金投入，方可使水污染問(wèn)題得到有效控制。然而，在實(shí)際污水處理過(guò)程中，由于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)城市的投入資金有限，僅有的資金只能用于污水處理設(shè)施的維護(hù)，難以應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)峻的污水處理要求。因此，資金投入有限將會(huì)是制約我國(guó)污水處理水平提升的重要因素。

2.膜生物反應(yīng)技術(shù)概述

膜生物反應(yīng)技術(shù)快速發(fā)展，可充分滿足當(dāng)代環(huán)境工程項(xiàng)目的污水排放要求，保證滿足污水處理環(huán)節(jié)中的對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際應(yīng)用期間，必須及時(shí)對(duì)污水進(jìn)行管控處理、過(guò)程優(yōu)化，結(jié)合環(huán)境要素、污水處理要求等進(jìn)行分析，確保整個(gè)過(guò)程的順利執(zhí)行，綜合考慮污水處理、綜合環(huán)境等要素，力求形成良好有效的銜接。排放過(guò)程中，必須針對(duì)污水處理進(jìn)行綜合分析，滿足數(shù)據(jù)集成化的要求。

(1)基本原理分析

膜生物反應(yīng)技術(shù)，屬于一項(xiàng)組合技術(shù)，與傳統(tǒng)生物處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)中包含了膜分離技術(shù)，省去了末端沉池裝置；與傳統(tǒng)膜分離技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)中還包括生物處理技術(shù)。借助生物處理方法，可有效進(jìn)行污水中雜質(zhì)的截留處理，同時(shí)還可借助微生物技術(shù)對(duì)各類污染物進(jìn)行高效分解處理，包括無(wú)機(jī)污染物、有機(jī)污染物，有效提升了環(huán)境工程污水排放效果，出水水質(zhì)相對(duì)良好。

(2)膜生物反應(yīng)技術(shù)效果

在進(jìn)行水處理過(guò)程中，膜生物反應(yīng)技術(shù)十分靈活?？山Y(jié)合實(shí)際情況分析，并采取有效措施處理，如借助超濾技術(shù)完成處理控制，可快速去除污水中的雜質(zhì)和污染物質(zhì)。理論上分析，處理后的水會(huì)具有較高質(zhì)量，實(shí)際優(yōu)勢(shì)分析如下表1所示。

表1 膜生物反應(yīng)技術(shù)效果

(3)膜生物反應(yīng)技術(shù)的要求分析

在進(jìn)行環(huán)境工程污水處理環(huán)節(jié)中，國(guó)內(nèi)已經(jīng)出臺(tái)了一系列法律體系規(guī)定。膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，必須充分明確污水處理要求，確保污水排放等滿足規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，確保人與自然和諧發(fā)展。此外，相關(guān)人員必須考慮環(huán)境發(fā)展等要求，確保污水排放策略等滿足新時(shí)期要求，符合可行性、科學(xué)性的特點(diǎn)。結(jié)合生態(tài)、水利、地理等要素進(jìn)行分析，為國(guó)內(nèi)相關(guān)工程的順利發(fā)展提供保障。

3.膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

(1)更高的處理效率及分離效果

膜生物反應(yīng)技術(shù)的處理效果要優(yōu)于傳統(tǒng)污水處理技術(shù)，并且污染物質(zhì)的分離效率更高。此外，膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，可以在不需要沉淀池以及過(guò)濾單元的情況下完成污水處理工作，縮減污水處理設(shè)施的占地空間，降低污水設(shè)施的建設(shè)成本。此外，與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)具有更好的適用性，普通污水與有機(jī)廢水均可得到有效處理。

(2)增加硝化細(xì)菌在反應(yīng)器中的反應(yīng)時(shí)間

在生物膜的幫助下，硝化細(xì)菌的流出速度得到了大幅度減緩，提升了硝化細(xì)菌在膜生物反應(yīng)器的滯留時(shí)間，確保膜生物反應(yīng)器中的硝化細(xì)菌濃度滿足污水處理要求，硝化效率大幅度提升。

(3)更低的污泥產(chǎn)率

如果污水處理中污泥的量比較大，將會(huì)對(duì)污水處理設(shè)施產(chǎn)生不同程度地破壞，影響污水處理效果。在膜生物反應(yīng)器中，污泥的排放量大幅度降低，并且會(huì)滯留在反應(yīng)器內(nèi)部，有助于提升膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理效率。此外，在膜生物反應(yīng)器的幫助下，容器中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)大量減少，從而會(huì)降低污泥的產(chǎn)出率，為后續(xù)污水處理工作提供幫助作用。

(4)更高的活性污泥濃度

對(duì)于膜生物反應(yīng)器而言，生物反應(yīng)能力的提升無(wú)疑是其重要優(yōu)勢(shì)。因此，在膜生物反應(yīng)器的幫助下，其可將反應(yīng)池中的MISS濃度提升，使污染物質(zhì)的含量進(jìn)一步降低，從而完成廢水的有效處理，確保出水水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。

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

(1)EGSB-MBR組合技術(shù)的應(yīng)用

①EGSB-MBR 組合技術(shù)概述

作為一種現(xiàn)代化厭氧反應(yīng)器，EGSB的中文名稱是膨脹顆粒污泥床；MBR則是膜生物反應(yīng)器的一種類型，將MBR與EGSB兩者相互結(jié)合，有助于提升污水處理質(zhì)量。此外，EGSBMBR 組合技術(shù)的應(yīng)用，可以彌補(bǔ)兩者存在的缺陷，而且也可進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，特別是可以有效處理高濃度的有機(jī)廢水。研究表明，與其他污水處理技術(shù)相比，EGSB-MBR 組合技術(shù)可以去除接近80%的有機(jī)廢物，加快有機(jī)廢物的降解效率，確保處理水質(zhì)質(zhì)量符合排放要求。

②應(yīng)用實(shí)例

以造紙廠的污水處理效果為例，造紙廠在日常生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，并且大多使用IC反應(yīng)器提升污水的處理效果。然而，我國(guó)國(guó)產(chǎn)IC反應(yīng)器還十分不成熟，核心技術(shù)長(zhǎng)期被西方國(guó)家壟斷，所以極大地提升了IC反應(yīng)器的投入成本。隨著EGSB-MBR 組合技術(shù)的逐漸成熟，其在造紙廠污水處理工作中的應(yīng)用，可以將污水進(jìn)行有效處理。例如，造紙廠生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水先經(jīng)過(guò)酸化池進(jìn)行水解，隨后在EGSB反應(yīng)器與MBR膜生物反應(yīng)器的作用下完成脫氮除磷工作，并且可以有效地去除重金屬離子，提升出水質(zhì)量。

(2)曝氣生物濾池技術(shù)的應(yīng)用

①技術(shù)概述

對(duì)于膜生物反應(yīng)技術(shù)而言，其根據(jù)應(yīng)用原理不同存在多種類型，但是應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬曝氣生物濾池技術(shù)。如果污水中含有大量洗滌劑與膠體等物質(zhì)，則將會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染，所以可借助曝氣生物濾池技術(shù)，加快污水處理效率，降低有害物質(zhì)對(duì)水環(huán)境的影響。通常來(lái)說(shuō)，污水處理負(fù)荷與消耗的負(fù)荷成正比關(guān)系，曝氣生物濾池技術(shù)在降低負(fù)荷方面具有突出作用，有助于降低污水處理的成本支出。

②應(yīng)用實(shí)例

以某啤酒廠為例，隨著民眾生活品質(zhì)的提升，每日啤酒的需求量不斷增加，所以廢水處理負(fù)荷也相應(yīng)不斷提升。因此，為了處理啤酒廠每日產(chǎn)生的近千噸廢水，同時(shí)也要降低廢水成本，所以選用曝氣生物濾池技術(shù)就成為最佳選擇。在應(yīng)用曝氣生物濾池技術(shù)過(guò)程中，首先將廢水排放管道與調(diào)節(jié)池連接，廢水在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行預(yù)處理；待廢水調(diào)節(jié)完畢后，將廢水輸送至水解酸化池中，在水解酸化菌的幫助下將廢水中的有機(jī)物大分子分解成小分子有機(jī)物，隨后將廢水輸送至BAF反應(yīng)器中進(jìn)行深度反應(yīng)，最終使廢水符合排放要求。

5.膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中應(yīng)用的要點(diǎn)

(1)膜污染的影響因素

①生物膜的影響因素

生物膜是決定廢水處理質(zhì)量的關(guān)鍵，對(duì)于生物膜而言，孔徑、空隙率等是影響生物膜處理性能的關(guān)鍵。例如，膜的孔徑越大，則膜的進(jìn)水量與空隙率也就相應(yīng)增加，有助于降低堵塞問(wèn)題發(fā)生的幾率。與此同時(shí)，生物膜親水性的好壞，關(guān)系到其抗污染性能的高低，生物膜親水性越高，則生物膜的水處理能力也就越強(qiáng)。

②污泥混合液的影響因素

通常來(lái)說(shuō)，懸浮物的粒度分布與其固體濃度是影響污泥混合液性能的重要因素。研究表明，膜污染程度的高低與污泥混合液的性質(zhì)有著緊密聯(lián)系，當(dāng)污泥濃度比較高時(shí)，則污泥負(fù)荷也就會(huì)相應(yīng)降低，有助于增加膜生物處理器的基質(zhì)去除效率，降低污泥產(chǎn)量。當(dāng)廢水中的污泥濃度大于臨界狀態(tài)時(shí)，則會(huì)影響固液分離效果，影響污水的處理效率。對(duì)于細(xì)菌胞外多聚物而言，當(dāng)廢水中高分子黏性物質(zhì)含量比較大時(shí)，會(huì)影響活性污泥混合液中絮狀物質(zhì)的形成，從而會(huì)污染生物膜的污水處理能力。概括地說(shuō)，當(dāng)絮體物質(zhì)的規(guī)格尺寸比較大時(shí)，則會(huì)顯著降低濾餅層的阻力。

③操作條件

研究表明，膜污染的程度與操作條件有直接關(guān)聯(lián)。在應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)時(shí)，操作壓力、操作溫度以及膜通量等均是重要的操作條件。在污水處理時(shí)，在保證膜分離過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加操作溫度來(lái)加快處理效率。當(dāng)溫度升高時(shí)，生物膜表面的孔徑與污染層厚度會(huì)增加，從而改善生物膜的通透性，進(jìn)而提升污水的處理效果。

(2)膜污染的防治措施

①增強(qiáng)生物膜的抗污染能力

在環(huán)境工程污水處理時(shí)，需要根據(jù)污水處理特點(diǎn)有針對(duì)性的選擇合適的生物膜，方可提升污水處理效果。例如，在挑選生物膜時(shí)，注重檢查生物膜的親水性、孔隙率與孔徑，并要采取有效措施降低生物膜出現(xiàn)污染問(wèn)題的概率，增強(qiáng)生物膜的抗污染能力。

②改善混合液的特性

為了降低膜污染問(wèn)題出現(xiàn)的幾率，改善混合液特性就顯得很有必要。在應(yīng)用生物膜反應(yīng)技術(shù)時(shí)，可通過(guò)增加預(yù)處理工藝降低污染物質(zhì)的濃度，使污泥參數(shù)得到改善，從而實(shí)現(xiàn)改善混合液特性的目的。此外，可在污水處理時(shí)添加PAC顆粒，增強(qiáng)活性污泥的可濾性，使膜的過(guò)濾阻力降低，縮減濾餅層的厚度，提高污水處理效果。

③優(yōu)化膜分離操作條件

在應(yīng)用生物膜反應(yīng)技術(shù)時(shí)，為提升污水處理效果，對(duì)膜分離操作進(jìn)行優(yōu)化是不可忽視的重要事項(xiàng)。在污水處理時(shí)，如果過(guò)度利用終端過(guò)濾能量，將會(huì)加劇生物膜污染的程度，所以可利用過(guò)流過(guò)濾復(fù)合系統(tǒng)來(lái)降低終端過(guò)濾能量的利用效率，從而起到優(yōu)化膜分離操作條件的作用。

6.膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用前景

膜生物反應(yīng)器屬于新時(shí)期的關(guān)鍵技術(shù)，歸屬于生物技術(shù)。膜生物反應(yīng)器具有效率高、方便快捷的優(yōu)勢(shì)，可充分彌補(bǔ)傳統(tǒng)生物處理技術(shù)的不足，廣泛應(yīng)用于廢水領(lǐng)域中，利于完成高層建筑廢水的有效回收，還可對(duì)填埋場(chǎng)的廢水進(jìn)行妥善處理。此外，還可循環(huán)利用高濃度的有機(jī)廢水，具有范圍廣的優(yōu)勢(shì)，可達(dá)到污水合理化應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)，利于實(shí)現(xiàn)污水統(tǒng)一管理、合理調(diào)配的最終目標(biāo)?？捎行нM(jìn)行污水防控處理，具有發(fā)展前景廣闊的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)對(duì)污水處理的重視度越來(lái)越高，污水處理領(lǐng)域已經(jīng)逐漸引起社會(huì)大眾和業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。為了高效解決水資源短缺的問(wèn)題，必須有效控制污染問(wèn)題，為此膜生物技術(shù)逐漸發(fā)展成為當(dāng)下污水處理行業(yè)的核心技術(shù)，發(fā)展前景十分廣闊。同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)具有成本低、節(jié)約能源的優(yōu)勢(shì)，不但可滿足污水處理要求，同時(shí)還能達(dá)到除菌目標(biāo)。發(fā)展領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，發(fā)展態(tài)勢(shì)良好。再者，生物膜反應(yīng)器可提供良好穩(wěn)定的水質(zhì)條件，具有占地面積小的優(yōu)勢(shì)，可有效克服對(duì)污泥沉降性能的依賴，效果良好。

7.結(jié)語(yǔ)

總之，為了解決水環(huán)境污染問(wèn)題，提升我國(guó)水環(huán)境質(zhì)量，環(huán)境工程污水處理工作要引起足夠的重視。隨著污水處理技術(shù)的高速發(fā)展，膜生物反應(yīng)技術(shù)的出現(xiàn)可以提升污水處理質(zhì)量，確保處理后的污水符合國(guó)家排放要求。因此，鑒于膜生物反應(yīng)技術(shù)如此重要，污水處理專業(yè)人員應(yīng)對(duì)膜生物反應(yīng)技術(shù)加大研究力度，使膜生物反應(yīng)技術(shù)可以在未來(lái)污水處理中發(fā)揮更大的應(yīng)用價(jià)值。