MBR膜生物反應(yīng)器在干旱區(qū)小城鎮(zhèn)污水資源化利用中的研究與實(shí)踐

劉生寶　劉芬　孫志華

摘 要：MBR膜生物反應(yīng)器是污水資源化利用的重要手段，可以提升污水的處理效率。文章主要結(jié)合干旱區(qū)小城鎮(zhèn)的污水性質(zhì)，對(duì)MBR膜生物反應(yīng)器的相關(guān)概述、應(yīng)用研究以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討，以期相關(guān)部門可以針對(duì)干旱區(qū)小城鎮(zhèn)的環(huán)境特點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)的膜生物反應(yīng)器，以便促進(jìn)干旱區(qū)小城鎮(zhèn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：MBR膜生物反應(yīng)器；干旱區(qū)；污水資源化

前言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，水資源短缺已經(jīng)成為制約人們發(fā)展的重要問題之一，為了提升水資源的利用效率，國際上已經(jīng)逐漸開始對(duì)污水資源化的應(yīng)用進(jìn)行研究，其已經(jīng)在城市中得到了較好的發(fā)展，但是在干旱區(qū)的小鎮(zhèn)發(fā)展中仍然有待進(jìn)一步研究。因此，加強(qiáng)對(duì)MBR膜生物反應(yīng)器在干旱區(qū)小城鎮(zhèn)污水資源化的研究與實(shí)踐具有重要的意義。

1 MBR膜生物反應(yīng)器的相關(guān)概述

膜生物反應(yīng)器主要包括膜分離組件和生物反應(yīng)器。膜生物反應(yīng)器主要包括曝氣膜生物反應(yīng)器、萃取膜生物反應(yīng)器和固液分離膜生物反應(yīng)器。使用最為廣泛的是固液分離膜使用器。與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器具有較高的污水處理能力，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，已經(jīng)成為國際上重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)之一。

2 MBR膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用研究

2.1 MBR膜的應(yīng)用研究

MBR膜是膜生物反應(yīng)器的重要組成部分，其關(guān)系著膜生物反應(yīng)器的整體功能，其主要作用是實(shí)現(xiàn)高效的固液分離。但是在MBR膜的運(yùn)用中，其成本相對(duì)較高，而且壽命短，容易受到污染，在一定程度上限制了MBR膜的發(fā)展，針對(duì)這種情況，各國研究人員紛紛對(duì)MBR膜的材料進(jìn)行研究，以便可以保證膜的高性能和耐污染性，以便可以最大程度的提升污水資源化的利用效率。

在目前的MBR膜材料使用中，主要包括有機(jī)膜和無機(jī)膜，有機(jī)膜成本相對(duì)較低，而且樣式多種多樣，但是容易受到污染，不適合適用于MBR膜生物反應(yīng)器中。例如陶瓷膜，雖然使用性能較好，但是成本較高。有機(jī)膜的主要材料包括聚乙烯、聚丙烯和聚醚砜等。在有機(jī)膜材料的使用中，應(yīng)用最為廣泛的是聚偏氟乙烯，但是其價(jià)格相對(duì)較高[1]。

經(jīng)過研究人員的不斷努力，已經(jīng)將兩種以上的材料混合起來作為膜材料，通過材料的不同性質(zhì)來改善膜的化學(xué)性質(zhì)。如通過氧化和等離子處理等。相信MBR膜生物反應(yīng)器經(jīng)過研究人員的努力，必將會(huì)創(chuàng)造出成本較低且具有實(shí)用性的分離膜。

2.2 MBR膜的制備技術(shù)研究

膜的制備技術(shù)主要有濕法和熱致相分離法。濕法容易獲取中空纖維式或者平板式微孔膜，但是膜的強(qiáng)度較低。熱致相分離法具有較高的水通性和機(jī)械強(qiáng)度，適合應(yīng)用于MBR膜生物反應(yīng)器中，但是其技術(shù)指標(biāo)相對(duì)較高。主要是由于在MBR膜生物反應(yīng)器中，孔的結(jié)構(gòu)關(guān)系著膜的通量，大孔徑的膜孔更加容易發(fā)生堵塞，從而產(chǎn)生污染，而小孔徑卻具有較高的通量。總而言之，膜的材料和制備技術(shù)關(guān)系著MBR膜生物反應(yīng)器的發(fā)展，其需要科研部門逐漸加大研究力度，以便可以加強(qiáng)對(duì)污水的處理效率。

2.3 膜組件技術(shù)研究

在MBR膜生物反應(yīng)器的制作中，通常將其組裝在膜組件內(nèi)，以便可以提升系統(tǒng)的使用效率。目前的膜組件主要包括中空纖維式、平板式和管式。空中纖維式由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，被廣泛應(yīng)用。而我國在膜組件技術(shù)的研究中，起步較晚，對(duì)技術(shù)掌握不足，部分產(chǎn)品還需要依賴于國外的進(jìn)口。因此，在MBR膜生物反應(yīng)器的制作中，我國仍然需要加強(qiáng)對(duì)膜組件技術(shù)的研究[2]。

2.4 MBR膜生物反應(yīng)器工藝研究

MBR膜生物反應(yīng)器主要包括外置式、浸沒式兩種類型。外置式主要是將膜組件和生物反應(yīng)器分離，生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)過系統(tǒng)輸送到膜組件，最終完成污水處理，而固體污染物被帶回到反應(yīng)器中。其性能穩(wěn)定，容易清潔，但是需要水流的循環(huán)較大，不利于應(yīng)用于干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)中。浸沒式的膜生物反應(yīng)器主要是將膜組件置入生物反應(yīng)器，將污染物中的污泥去除，最終通過泵的作用產(chǎn)水。其能耗較低，適用于使用在干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)中。在膜生物反應(yīng)器的使用中，通常將其與其他工藝聯(lián)合使用，可以提升MBR膜生物反應(yīng)器的使用性能。例如將MBR膜生物反應(yīng)器與RO技術(shù)聯(lián)合使用，可以提升水的重復(fù)利用率，適合應(yīng)用在干旱區(qū)的污水處理。

2.5 膜污染控制技術(shù)研究

膜污染是目前膜生物反應(yīng)器使用中存在的最大問題。其影響因素主要包括以下幾點(diǎn)：第一點(diǎn)是膜的結(jié)構(gòu)和特性對(duì)膜污染的影響，如孔的直徑和分布等。第二點(diǎn)是膜的運(yùn)行條件，如污水和污泥的性質(zhì)等。第三點(diǎn)是膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)，如壓力和膜通量等。在膜生物反應(yīng)器的研究中，利用有效的手段可以提升膜生物反應(yīng)器的使用性質(zhì)，如通過設(shè)計(jì)膜組件與反應(yīng)器，可以改善對(duì)污泥的處理效率，同時(shí)通過間歇操作和反洗等技術(shù)可以控制膜污染的發(fā)展，其對(duì)于MBR膜生物反應(yīng)器的使用具有重要的價(jià)值。

2.6 膜的清洗技術(shù)研究

膜的清洗技術(shù)是膜生物反應(yīng)器應(yīng)用的最后手段，可以提升膜的使用效率，其清洗技術(shù)主要包括物理清洗和化學(xué)清洗。物理清洗的主要方式有高速水沖洗和超聲波沖洗等，但是對(duì)于干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)而言，適用于使用超聲波清洗方式。但是經(jīng)過反復(fù)的清洗后，物理清洗難以達(dá)到膜的使用需求，這時(shí)候需要運(yùn)用化學(xué)清洗，其通過化學(xué)反應(yīng)可以較好的改善膜的性能，但是化學(xué)清洗可能會(huì)對(duì)膜產(chǎn)生新的污染物質(zhì)。例如在用氫氧化鈉的清洗過程中，可能會(huì)給膜帶來蛋白質(zhì)和微生物的污染。因此，研究人員必須通過多種化學(xué)試劑的組合來對(duì)膜進(jìn)行清洗，以便可以提升膜的使用效率，并且可以最大程度的減少對(duì)膜的污染。

3 MBR膜生物反應(yīng)器的發(fā)展前景

在MBR膜生物反應(yīng)器的使用中，其具有較高的使用性能和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于污水的處理具有重要的價(jià)值。但是在干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)污水處理中，研究人員對(duì)膜生物反應(yīng)器的使用仍然需要注意以下問題：第一點(diǎn)是對(duì)膜材料的選擇，要使其符合干旱區(qū)的環(huán)境特點(diǎn)；第二點(diǎn)是要根據(jù)干旱區(qū)的特點(diǎn)研究膜組件的工藝技術(shù)，使其可以更好的發(fā)揮其性能；第三點(diǎn)是在膜生物反應(yīng)器的使用中，要根據(jù)具體環(huán)境對(duì)膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)進(jìn)行分析，例如根據(jù)溫度、污水和污泥的使用性質(zhì)來設(shè)定膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)。最后，在膜生物反應(yīng)器的使用中，研究人員需要選擇合理的防治污染技術(shù)和膜清洗技術(shù)，使膜生物反應(yīng)器可以達(dá)到最佳的使用性能，并且可以提升干旱區(qū)污水的處理效率。

4 結(jié)束語

在科技日益發(fā)展的今天，污水處理技術(shù)已經(jīng)成為人們重點(diǎn)關(guān)注的問題之一，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足新時(shí)期的發(fā)展需求，MBR膜生物反應(yīng)器已經(jīng)成為重要的污水處理技術(shù)。但是在干旱區(qū)小城鎮(zhèn)的污水處理中，仍然存在較多的問題需要相關(guān)部門進(jìn)行處理。希望通過文章的相關(guān)介紹，科研部門可以在膜的材料選擇、膜組件的工藝技術(shù)、膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)、膜的防污染技術(shù)和清洗技術(shù)等方面進(jìn)行深入的研究，繼而可以針對(duì)干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)環(huán)境特點(diǎn)制定出符合污水處理的膜生物反應(yīng)器，以便可以最大程度的提升污水的處理效率。

參考文獻(xiàn)

[1]徐東耀，姜志琛，趙曙光，等.一體化脫氮除磷反應(yīng)器研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2014，8（2）：1-5.

[2]孫長(zhǎng)虹，潘濤，薛念濤，等.膜生物反應(yīng)器在我國的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)：文獻(xiàn)計(jì)量分析[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2015，2（6）：113-119.