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

田金華

（山東公用環(huán)?？萍技瘓F(tuán)有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

引言

傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)雖然能夠處理大部分污水，但是由于其處理效率低、占地面積大、運(yùn)行成本高等問題，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)污水處理的需求。因此，開發(fā)新型、高效、環(huán)保的污水處理技術(shù)，已經(jīng)成為當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工程領(lǐng)域的重要課題。膜生物反應(yīng)器是一種新型的污水處理技術(shù)，能夠?qū)⑸锾幚砑夹g(shù)和膜分離技術(shù)相結(jié)合，具有眾多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，如今已被廣泛應(yīng)用于各種污水處理領(lǐng)域。

1 膜生物反應(yīng)器的工作原理

膜生物反應(yīng)器是一種新型的污水處理技術(shù)，該技術(shù)是利用膜的過濾作用分離污水中的懸浮物、有機(jī)物、氨氮等物質(zhì)。膜生物反應(yīng)器主要是由生物反應(yīng)器和膜組件組成，生物反應(yīng)器是培養(yǎng)微生物的裝置，能夠?qū)⑽鬯械挠袡C(jī)物分解成二氧化碳和水；膜組件則用來過濾污水中的懸浮物和氨氮等物質(zhì)[1]。在膜生物反應(yīng)器中，微生物附著在膜的表面，形成一層生物膜，這層生物膜能夠有效地吸附和分解污水中的有機(jī)物，并利用膜的過濾作用，有效去除污水中的懸浮物、氨氮等物質(zhì)。

2 膜生物反應(yīng)器的特點(diǎn)

2.1 處理效率高

膜生物反應(yīng)器是一種先進(jìn)的污水處理技術(shù)，其獨(dú)特的膜過濾作用，使該技術(shù)能夠高效地去除污水中的各種有害物質(zhì)[2]。經(jīng)過膜生物反應(yīng)器處理后的污水，其懸浮物、有機(jī)物、氨氮等物質(zhì)的含量均顯著降低。相比傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)，膜生物反應(yīng)器處理效率更高，操作更簡便，占地面積更小。

2.2 占地面積小

膜生物反應(yīng)器的反應(yīng)器和膜組件，通常集成在同一個(gè)裝置中，這種設(shè)計(jì)使整個(gè)系統(tǒng)更加緊湊，減少了裝置的占地面積。相比傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器和膜組件分開設(shè)置的方式，這種集成化的設(shè)計(jì)更加高效、節(jié)能，也更容易維護(hù)和管理[3]。此外，由于膜生物反應(yīng)器中的生物反應(yīng)器和膜組件緊密相連，所以可以更好地控制反應(yīng)過程和分離效果，從而提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 剩余污泥量少

由于微生物附著在膜表面，形成了一層厚厚的生物膜，這層生物膜能夠有效地吸附和分解污水中的各種有機(jī)物，因此剩余污泥量相對(duì)較少。這層生物膜的組成包括多種微生物，如細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物等，通過這些微生物的共同作用，使得污水中的有機(jī)物得到有效地分解和轉(zhuǎn)化[4]。同時(shí)，生物膜還能夠抑制污泥中細(xì)菌的生長，從而減少污泥的產(chǎn)量。這種處理方式具有高效、穩(wěn)定、安全等優(yōu)點(diǎn)，因此在污水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2.4 操作簡單

膜生物反應(yīng)器是一種高效、環(huán)保的廢水處理設(shè)備，其操作相對(duì)簡單，只需要定期更換膜組件并進(jìn)行維護(hù)即可。這種設(shè)備是利用膜分離技術(shù)，將廢水中的懸浮物、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)分離出來，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥的濃縮和脫水[5]。由于其操作簡單、易于管理，而且具有高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因此膜生物反應(yīng)器在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。

2.5 環(huán)保節(jié)能

膜生物反應(yīng)器是一種先進(jìn)的、節(jié)能環(huán)保的污水處理技術(shù)，通過高效分離膜組件與生物反應(yīng)器相結(jié)合，能夠?qū)⑽鬯械挠泻ξ镔|(zhì)進(jìn)行高效降解，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污水的凈化、分離和濃縮。該技術(shù)不僅具有高效的處理能力，還能夠顯著地減少污水對(duì)環(huán)境的影響[6]。此外，膜生物反應(yīng)器采用了高效的膜組件和生物反應(yīng)器相結(jié)合的方式，使污水處理所需的能源和化學(xué)藥劑用量較少，從而降低了運(yùn)行成本。相比傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)，膜生物反應(yīng)器具有更高的處理效率、更低的能耗和更好的環(huán)保性能，因而成為一種理想的污水處理技術(shù)。

3 膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用領(lǐng)域

環(huán)境工程污水處理的內(nèi)容有很多，主要是利用各種技術(shù)和設(shè)備，對(duì)所排放的廢水進(jìn)行處理和消毒，以去除其中的有害物質(zhì)，使水體達(dá)到再利用標(biāo)準(zhǔn)，顯著降低其污染程度，對(duì)環(huán)境造成的影響也較小[7]。水的自然循環(huán)是具有組織結(jié)構(gòu)的非平衡開放系統(tǒng)，水的社會(huì)循環(huán)，是具有人工組織結(jié)構(gòu)的平衡系統(tǒng)。通過對(duì)污水進(jìn)行處理，可以促進(jìn)水循環(huán)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而保證水資源的可持續(xù)利用，所以膜生物反應(yīng)器在環(huán)境工程污水處理中，具有非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

3.1 生活污水處理

生活污水是城市中一個(gè)重要的污染源，由于其中含有大量有機(jī)物和氨氮等有害物質(zhì)，未經(jīng)處理就直接排放，將會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康造成嚴(yán)重影響。為了解決這一問題，膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)被引入到污水處理領(lǐng)域。該技術(shù)是一種新型生物污水處理技術(shù)，是通過高效分離和過濾作用去除污水中的有害物質(zhì)[8]。在膜生物反應(yīng)器中，微生物能夠附著在膜上生長，形成一層生物膜。當(dāng)污水流經(jīng)生物膜時(shí)，微生物會(huì)通過新陳代謝作用，將污水中的有機(jī)物和氨氮等有害物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等無害物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化處理。

與傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器具有更高的凈化效率，更好的處理效果。經(jīng)膜生物反應(yīng)器處理的污水水質(zhì)能夠達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，因而可以回用。例如，處理后的污水可以用于沖洗廁所、澆花、清洗車輛等，這樣不僅可以減少對(duì)環(huán)境的污染，還可以實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約利用。然而，膜生物反應(yīng)器也存在一些問題：首先，由于膜的孔徑較小，容易堵塞和污染，需要定期清洗和維護(hù)。其次，由于生物膜的生長速度較慢，需要一定的時(shí)間才能達(dá)到最佳的處理效果。此外，膜生物反應(yīng)器的建設(shè)成本和運(yùn)行成本較高，一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)可能難以承受。盡管如此，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和膜材料的發(fā)展，相信未來膜生物反應(yīng)器技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步改進(jìn)和完善。例如，開發(fā)新型的膜材料和結(jié)構(gòu)，提高膜的通量和抗污染能力；優(yōu)化生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行條件，提高處理效率；探索新的應(yīng)用領(lǐng)域和用途，拓展膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用范圍。膜生物反應(yīng)器技術(shù)在生活污水處理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

3.2 工業(yè)污水處理

工業(yè)污水中含有大量有機(jī)物和懸浮物等，通過膜生物反應(yīng)器的處理，能夠有效地去除這些物質(zhì)，使水質(zhì)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)[9]。膜生物反應(yīng)器（MBR）是一種結(jié)合超濾膜組件和生物反應(yīng)器的污水處理系統(tǒng)，其處理工業(yè)污水的流程如下：首先，廢水需要經(jīng)過格柵，去除其中較大的漂浮物，以保證后續(xù)構(gòu)筑物和設(shè)備的正常運(yùn)行。其次，污水需要在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)和水量的調(diào)節(jié)，污水通過水泵輸送到混凝池，在混凝池內(nèi)進(jìn)行加藥混凝反應(yīng)，然后進(jìn)入沉淀池或氣浮池，去除水中的懸浮物、膠體和部分大分子污染物質(zhì)，降低水中SS、COD等的濃度，系統(tǒng)出水進(jìn)入水解池。在水解池中，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，提高了廢水中的B/C比，廢水自流進(jìn)入膜生物反應(yīng)器中，在膜池中進(jìn)行好氧反應(yīng)，利用膜池中的微生物降解有機(jī)污染物。最后，膜生物反應(yīng)器的出水可以直接達(dá)標(biāo)排放。其中，MBR工藝可以利用膜系統(tǒng)有效攔截生化反應(yīng)池中的活性污泥等懸浮雜質(zhì)和膠體，節(jié)省二沉池，并且還可以分別控制水力停留時(shí)間和污泥停留時(shí)間，從而增強(qiáng)生物反應(yīng)器的功能。而MBR膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)處理廢水的過程，是利用微生物在自身生長增殖過程中，與水中的污染物發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢水凈化的過程。

3.3 醫(yī)院污水處理

醫(yī)院污水中含有大量細(xì)菌和病毒等有害物質(zhì)，通過膜生物反應(yīng)器的處理，能夠有效殺死這些有害物質(zhì)，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR）是一種新型的水處理技術(shù)，可以將生物處理單元與膜分離單元結(jié)合起來，有效地進(jìn)行醫(yī)院污水處理。首先要進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)醫(yī)院污水進(jìn)行預(yù)處理包括去除大顆粒雜質(zhì)、油脂、懸浮物等，為后續(xù)的膜生物反應(yīng)器處理提供較為清潔的進(jìn)水。其次是借助膜生物反應(yīng)器，將生物處理單元與膜分離單元結(jié)合起來，用膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二沉池，實(shí)現(xiàn)固體和液體的有效分離。在此過程中，生物處理單元中的微生物可以將污水中的有機(jī)物分解為二氧化碳和水，并將污水中的懸浮物和雜質(zhì)沉降在反應(yīng)器中。然后再進(jìn)利用膜分離單元，將反應(yīng)器中的液體和固體分離。膜分離單元可以有效地截留反應(yīng)器中的固體物質(zhì)，包括微生物、懸浮物和雜質(zhì)等，同時(shí)將液體排出。通過對(duì)經(jīng)過膜分離后的液體進(jìn)行后處理，包括消毒、除臭、除色等，使出水達(dá)到國家或地方的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。最后，再妥善地處理或處置反應(yīng)器中產(chǎn)生的污泥，避免產(chǎn)生二次污染。

膜生物反應(yīng)器技術(shù)可以有效地處理醫(yī)院污水，且具有處理效率高、避免二次污染、密封性強(qiáng)、占地面積小、成效快等特點(diǎn)。

3.4 海水淡化

膜生物反應(yīng)技術(shù)在海水淡化中得到了廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)是利用膜的截留作用將微生物與海水分離，從而有效地防止膜污染，并將鹽分濃縮在海水側(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了淡化海水的目的。傳統(tǒng)的海水淡化方法，如蒸餾和離子交換等技術(shù)，存在能耗高、設(shè)備占地面積大、維護(hù)困難等問題，而采用膜生物技術(shù)既降低了能耗，還節(jié)省了設(shè)備的占地面積。

膜生物反應(yīng)技術(shù)淡化海水主要包括三個(gè)階段，第一階段是預(yù)處理階段，主要是為了去除海水中的懸浮物、有機(jī)物和微生物等雜質(zhì)，以保護(hù)膜材料的使用壽命，提高海水的處理效果。預(yù)處理通常包括砂濾、活性炭過濾、顆粒物沉淀和消毒等步驟。第二階段是膜分離階段，主要是利用反滲透原理，對(duì)海水施加壓力，使海水中的水透過膜，而鹽分截留在膜側(cè)。第三階段是后處理階段，主要是對(duì)經(jīng)膜分離后的海水進(jìn)行進(jìn)一步地處理，以達(dá)到海水淡化的目的。膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用于海水淡化，具有造價(jià)低、運(yùn)行成本低以及占地面積小等優(yōu)勢(shì)。

3.5 資源回收

將膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于資源回收，能夠有效地回收污水中的有用物質(zhì)，如氮、磷等元素，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。在污水處理過程中，膜生物反應(yīng)器表現(xiàn)出了極高的應(yīng)用價(jià)值。利用MBR膜分離技術(shù)，可以有效分離微生物和水，并使污泥的體積大大減小，同時(shí)也提高了污水處理效率。在資源回收方面，膜生物反應(yīng)器技術(shù)表現(xiàn)得尤為出色[10]。以氮、磷等元素的回收為例，應(yīng)用膜生物反應(yīng)器，可以有效地將這些有用的物質(zhì)從污水中提取出來，且在處理過程中，膜生物反應(yīng)器能夠根據(jù)物質(zhì)的大小和形狀，進(jìn)行選擇性分離。這樣，大分子物質(zhì)如氮、磷等就會(huì)被截留，而小分子物質(zhì)則可以通過膜繼續(xù)進(jìn)行下游的處理。經(jīng)過膜生物反應(yīng)器處理后，污水中的氮、磷等元素得到有效回收，而且可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域，從而實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。例如，回收的氮可用于制造化肥，而磷則可用于制造洗滌劑等。此外，膜生物反應(yīng)器在污水處理過程中，還具有凈化效果佳、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。因此，在資源回收領(lǐng)域，膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用前景非常廣闊，不僅能夠幫助人們實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用，還能創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

4 結(jié)語

綜上所述，膜生物反應(yīng)技術(shù)可以應(yīng)用于各類污水的處理，提高了水資源利用率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水資源的保護(hù)，并有力地推動(dòng)了環(huán)境工程污水處理工作的高效開展。其中膜生物反應(yīng)器是一種新型的、高效的、環(huán)保的污水處理技術(shù)，具有處理效率高、占地面積小、剩余污泥量少等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種污水處理領(lǐng)域。然而，在應(yīng)用膜生物反應(yīng)器時(shí)，必須要有針對(duì)性地與傳統(tǒng)的污水預(yù)處理及其他處理手段有機(jī)地結(jié)合，才能最大程度地發(fā)揮其效能。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，相信膜生物反應(yīng)器在未來的環(huán)境工程污水處理中，將會(huì)發(fā)揮更加重要的作用。