淺談膜生物反應器技術在中水回用中的應用

王鳳

膜生物反應器(Membrane Bioreactor，簡稱MBR)水處理技術是一種生物技術與膜技術相結合的高效水處理技術，由于膜的過濾作用，生物完全被截留在生物反應器中，使生物反應器內保持較高的MLSS。該技術省掉二沉池，實現了水力停留時間和污泥齡的徹底分離，使其水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)可以分別控制。其處理流程為：原水→格柵→調節池→毛發聚集器→膜生物反應器→消毒→出水。水處理中的膜生物反應器是由生物反應器與微濾、超濾、納濾或反滲透膜系統組成。因而分為微濾膜生物反應器、超濾膜生物反應器……根據膜系統與生物反應器組合的方式和位置，膜生物反應器又可分為循環式(分置式)和浸沒式(一體式)兩種。循環式膜生物反應器中，生化后反應器的廢水經加壓泵送入膜組件。過濾液可用于道路及綠化澆灑，或沖洗大便器，濃縮液返回反應器中進一步生化降解或部分經循環泵加壓后再返回膜組件中。浸沒式膜生物反應器中，膜組件直接浸泡于反應器中，反應器下方有曝氣裝置，將空壓機送來的空氣形成上浮的微氣泡，在曝氣的同時又使膜表面產生一剪切應力，利于膜表面除污，過濾液在抽吸泵的負壓下流出膜組件。

1 處理設施

1)進水井：進水井里設置溢流口和進水閥門，在來水量超過系統負荷或者處理系統發生事故的情況下，關閉進水閥門，廢水直接通過溢流口就近排入河道或者市政管網。2)格柵：廢水中經常含有大量雜物，為了保證膜生物反應器的正常運行，必須將各種纖維、渣物、廢紙等雜物攔截在系統之外，因此在膜生物反應器前設置格柵，定期將柵渣清理干凈。格柵宜采用機械式，柵條的空隙寬度不大于10 mm;格柵的流速為0.6 m/s～1.0 m/s。3)原水調節池：收集的廢水水量和水質都是隨著時間變化的，為了保證后續處理系統的正常運行，降低運行負荷，需要對廢水的水量和水質進行調節，因此在進入生物處理系統前設計調節池。調節池內需要定期清理沉淀物。調節池一般設置溢流，在負荷過大的情況下，保證系統的運行正常。調節池的調節容積按原水水量及處理量的變化曲線求得，當缺乏資料時可按日處理水量的35%～50%(連續運行時)計算，若是間歇運行時，可按一個運行周期的處理量計算。4)毛發聚集器：以洗浴廢水為原水的中水系統，其含有少量的毛發和纖維，不清理干凈，會對水泵和膜生物反應器造成堵塞，降低處理效率，并可能最終造成整個系統的癱瘓，因此在中水處理系統內需要設置毛發過濾器。其毛發過濾網的有效過水面積應大于連接管截面面積的2倍;過濾網的孔徑宜采用3 mm。5)膜生物反應器：在膜生物反應器反應池里進行著有機污染物的降解和泥水的分離。作為處理系統的核心部分，反應池里面包括微生物菌落、膜組件、集水系統、出水系統、曝氣系統。反應池的容積負荷一般為1 kg COD/(m3·d)～4 kg COD/(m3·d)，其污泥負荷一般為0.05 kg COD/(kg·d)～0.2 kg COD/(kg·d);水力停留時間為：當采用雜排水為原水時，停留時間不應小于2 h，當以生活污水為原水時，水力停留時間不應小于3 h。6)消毒裝置：根據出水的要求，膜生物反應器設計有消毒裝置，可自動控制加藥量。消毒劑宜采用次氯酸鈉、二氧化氯、二氯異氰尿酸鈉等;當采用氯化消毒劑時，加氯量一般為5 mg/L～8 mg/L(有效氯)，消毒時間應大于30 min。7)計量裝置：為了能夠保證系統運行良好，需要采用一定的計量裝置進行系統的參數控制。計量控制儀器包括流量計和水表等。8)膜生物反應器電控裝置：電控箱安裝于設備機房內。主要控制進水泵、風機和抽吸泵。控制有手動控制和自動控制兩種形式。進水泵在PLC控制下，根據各反應池水位情況，自動運行。抽吸泵運行按預設時間周期間歇控制，當膜生物反應器反應池低水位時，抽吸泵自動停止，以保護膜組器。

2 工藝的特點

1)出水水質好，穩定性高，膜過度出水使得膜生物反應器內獲得比普通活性污泥法高得多的生物濃度，極大地提高了生物降解能力和抗負荷沖擊能力。同時，污泥停留時間較長，這也為難降解有機物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反應器內繁殖富集，特別是對難降解有機物和氨氮的去除可以取得理想效果。另一方面，膜生物反應器膜分離對小于膜孔徑有機大分子物質的截留作用，能夠確保濾后出水在除菌、消除懸浮物和降低BOD方面很穩定。2)由于膜生物反應器可以維持較高的污泥濃度，通常MLSS為8 g/L～20 g/L，是傳統生物處理的2.5倍～5倍，同時系統省去了二沉池和污泥回流設備，因而節約占地面積，節省土建投資。3)利于硝化細菌的截留和繁殖，系統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。4)管理維護簡單，膜生物反應器操作維護簡單膜分離單元工藝簡單，出水和運行不受污泥膨脹等因素的影響，操作維護簡單方便，且易于實現自動控制管理。5)運行費用低，膜生物反應器一般都在高容積負荷、低污泥負荷下運行，剩余污泥產量低。6)膜組件長時間使用后，膜容易受到污染，不易清理，使用壽命有限。而膜的清洗對穩定膜的通量、保證其壽命至關重要，通常污染物的性質和膜的性質采用物理和化學方法進行清洗。對循環式膜生物反應器多采用反沖洗加定期化學清洗;對浸沒式膜生物反應器，在池中加入少量粉末活性炭等，在曝氣的同時可更新膜表層。膜生物反應器(MBR)主要應用于城市污水的回收凈化，污、廢水經MBR處理后，出水水質已達到建設部《生活雜用水水質標準》，可直接用于綠化、沖洗、消防、樓房中水回用補充觀賞水體等非飲用水的目的，隨著中水在民用建筑中越來越普遍的應用，MBR技術的使用也會越來越普遍。

3 結語

膜生物反應器技術相對于傳統處理技術有明顯的優勢，在中水回用中會得到越來越普遍的使用，對緩解水資源的緊缺起到重要的作用。但是膜的污染和使用壽命問題是制約該技術發展的因素，隨著膜制造技術的提高與改進，MBR技術在改善環境，緩解水資源短缺方面起到更大的作用。

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