MBR工藝處理校園生活污水的工程應用

楊林洋　劉月姣

【摘 要】 高校園區已經成為一個人口高度密集的社區，其日排放生活污水量相當大。MBR是將生物處理與膜分離技術相結合而成的一種高效污水處理新工藝。由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反應器內，實現了反應器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，使運行控制更加靈活穩定。MBR工藝處理校園生活污水，具有常規污水處理工藝無法比擬的優勢，不僅可以節約寶貴的水資源，而且也對在國內高校中推廣綠色生態校園，具有重要的意義。

【關鍵詞】 膜生物反應器；MBR；校園生活污水；污水處理

隨著高校的擴招，萬人以上的高校已經非常普遍，高校園區已經成為一個人口高度密集的社區，其日排放生活污水量相當大，污水量的構成主要來自廚、衛、洗、浴。如果能把這部分廢水處理后循環利用，不僅可以節約寶貴的水資源，而且也對在國內高校中推廣綠色生態校園，將具有重要的意義。

膜生物反應器工藝（MBR工藝）是現代膜分離技術與生物技術有機結合的一種新型廢水生物處理技術，它利用膜分離裝置將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質有效截留，替代二沉池，使生化反應池中的活性污泥濃度（生物量）大大提高，實現水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）的分別控制，將難降解的大分子有機物質截留在反應池中不斷反應、降解。因此，膜—生物反應器工藝通過膜分離技術大大提高了生物反應器的處理效率，與傳統的生物處理工藝相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質好且穩定、占地面積小、排泥周期長、易實現自動控制等優點，是目前在高濃度有機廢水處理、中水回用處理等領域最有前途的廢水生物處理技術之一。

一、MBR工藝概述

膜生物反應器（Membrane Bio-reactor，簡稱MBR）是將生物降解作用與膜的高效分離技術結合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝。MBR工藝一般由膜分離組件和生物反應器兩部分組成。MBR工藝就是膜分離與生物處理工藝結合的污水處理工藝，即首先通過活性污泥去除水中可生物降解的有機污染物，然后采用膜分離技術將凈化后的水和活性污泥進行固液分離。

膜生物反應器（MBR）作為一種膜分離技術與活性污泥相結合的新型水處理技術，由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反應器內，實現了反應器水力停留時間（HRT）和污泥齡（SRT）的完全分離，使運行控制更加靈活穩定。MBR工藝應用于生活污水的回用，不僅出水水質穩定優質，而且具有耐沖擊負荷，泥齡長，占地面積小，可實現全程自動化控制等特點。

二、膜生物反應器的工藝特點與優勢

膜生物反應器工藝主要有以下特點：（1）污染物去除效率高，不僅對懸浮物、有機物去除效率高，且可以去除細菌、病毒等，設備占地小；（2）膜分離可使微生物完全截留在生物反應器內，實現反應器水力停留時間和污泥泥齡的完全分離，使運行控制更加靈活、穩定；（3）生物反應器內的微生物濃度高，耐沖擊負荷；（4）有利于增殖緩慢的微生物，如硝化細菌的截留和生長，系統硝化效率得以提高，同時可提高難降解有機物的降解效率；（5）傳質效率高，氧轉移效率高達26%-60%左右；（6）污泥產量低；（7）出水水質好，出水可直接回用；（8）易于實現自動控制，操作管理方便。

與傳統工藝相比，MBR有以下明顯優勢：（1）由于取消了二沉池及將污泥濃度提高了2～5倍，減小了占地面積。（2） 出水水質好，可直接回用。出水中SS低于檢測限；耐熱大腸桿菌被完全除去，噬菌體數量比傳統工藝出水低100～1000倍；對于重金屬的去除很明顯（尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等），但其去除率取決于金屬離子與污泥吸附的程度；有毒的微污染物（如殺蟲劑、多環芳烴等）幾乎全部吸附在污泥上，因此可與SS同時被去除。（3） 生物處理單元中污泥濃度高、泥齡長，對有機物的去除率高。（4）對于氮、磷污染物有較高的去除率，出水可滿足TP<0.15mg/L、TN<2.2mg/L的環境最大容忍限度（Maximum Tolerable Risk，MTR）。（5）污泥產量少，降低了對剩余污泥處置的費用，但MBR污泥的絮體較小且粘度較高。也有試驗發現，MBR污泥的濃縮性能和脫水性能與傳統工藝產生的污泥并無大的差異。

三、MBR工藝處理校園生活污水的工程應用

MBR是高效膜分離技術和傳統活性污泥法的結合，幾乎能將所有的微生物截留在生物反應器中，這使反應器中的生物污泥濃度提高，理論上污泥泥齡可以無限長，使出水的有機污染物含量降到最低，能有效地去除氨氮，對難降解的工業廢水也非常有效。

MBR工藝具有常規污水生化處理無法比擬的優勢，因此在城市污水處理與回用、中水回用、生活污水以及高濃度工業廢水等處理中得到了廣泛的應用。MBR工藝處理校園生活污水工程使用的膜為中空絲膜，膜的孔徑在0.4 mnq左右，能夠截留活性污泥以及大多數懸浮物，得到清澈的出水。為了使膜能夠連續、長期、穩定運行，在中空絲膜的下方以一定強度的空氣不斷對膜進行抖動，既起到生物氧化的作用，又能防止活性污泥附著在膜的表面造成膜的污染。

MBR工藝處理技術應用于校園生活污水方面，能高效地進行固液分離，將廢水中的懸浮物質、膠體物質、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開。分離工藝簡單，占地面積小，出水水質好，一般不須經三級處理即可回用。可使生物處理單元內生物量維持在高濃度，使容積負荷大大提高，同時膜分離的高效性，使處理單元水力停留時間大大的縮短，生物反應器的占地面積相應減少。由于可防止各種微生物菌群的流失，有利于生長速度緩慢的細菌的生長，從而使系統中各種代謝過程順利進行。使一些大分子難降解有機物的停留時間變長，有利于它們的分解。膜處理技術與其它的過濾分離技術一樣，在長期的運轉過程中，膜作為一種過濾介質堵塞，膜的通過水量運轉時間而逐漸下降有效的反沖洗和化學清洗可減緩膜通量的下降，維持MBR系統的有效使用壽命。MBR技術應用在城市污水處理中，由于其工藝簡單，操作方便，可以實現全自動運行管理。

MBR技術由于膜的高效分離作用，分離效果遠好于傳統沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，出水水質優于建設部頒發的生活雜用水水質標準，可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。同時，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應器內，使得系統內能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質，同時反應器對進水負荷的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷，能夠穩定獲得優質的出水水質。

MBR工藝采用膜生物反應器技術，是生物處理技術與膜分離技術相結合的一種新技術，取代了傳統工藝中的二沉池，它可以高效地進行固液分離，得到直接使用的穩定中水，又可在生物池內維持高濃度的微生物量，工藝剩余污泥少，極有效地去除氨氮，出水懸浮物和濁度接近于零，出水中細菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面積小。

總之，在校園污水處理中，膜分離使污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，從而達到較高的去除效果。高生物量濃度使MBR工藝能以緊湊的系統獲得較高的有機物去除率。膜生物反應器（MBR）有效克服了與污泥沉降性能有關的限制，并起到了取代二沉池的作用，同時還能達到澄清和除菌的目的。MBR工藝處理校園生活污水具有常規污水處理工藝無法比擬的優勢，不僅可以節約寶貴的水資源，而且也對在國內高校中推廣綠色生態校園，具有重要的意義。

參考文獻

[1] 鄭祥，劉俊新.膜生物反應器的技術經濟分析[J].給水排水，2002，28（3）：105～108

[2] 鄭祥，魏源送等. 膜生物反應器在我國的研究進展[J]. 給水排水，2002，28（2）：105～110

[3] MBR工藝在污水處理中的研究進展.中國污水處理工程網2010-4-13

[4] 張軍 呂偉婭 聶梅生.MBR在污水處理與回用工藝中的應用.環衛科技網2011-02-14

[5] 魏源送，鄭祥，劉俊新. 國外膜生物反應器在污水處理中的研究進展[J].工業水處理，2003，（1）：1～7

[6] 張洪字. 陶瓷膜生物反應器處理生活污水的研究[J].南京化工大學學報，2000，22（2）：39～42