膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用

楊炎鋒

摘要：隨著我國社會的不斷進步，我國越來越重視環境保護。因此，對環境工程的污水處理技術也有了更為嚴格的要求。膜生物反應技術是一種科學高效的污水處理技術，得到了越來越廣泛的應用。本文將通過對膜生物反應技術進行研究，并就環境工程的污水處理未來的應用及發展方向進行探討，以期對提高膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用效果發揮重要作用。

關鍵詞：膜生物反應技術；環境工程；污水處理

中圖分類號：X703文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）13-236-02

引言

膜生物反應技術是一種結合了膜分離單元與生物處理單元的新型污水處理技術。膜生物反應器（MBR）是一種把膜分離技術和生物反應器進行相結合的生物化學反應系統，以微生物，酶菌或動植物細胞做為催化劑，在這些催化劑的催化作用下發生化學反應或生物轉化，再通過超濾分離膜將反應產物不斷分離出來，同時還會自動截留催化劑保證反應的連續進行。膜生物反應技術是一種新型的用于水處理技術，是一種結合了傳統的活性污泥法以及膜分離技術而形成的新型污水處理工藝。膜生物反應技術通過高效的分離膜組件取代了二沉池以及生物處理過程中產生的生物單元組合，形成了一套有機的污水凈化技術，出水水質好、占地面積少、操作簡單、運行穩定、易于自動控制等是其主要優點。因此，在環境工程的污水處理中加強對膜生物反應技術的應用是十分有意義的。

1.膜生物反應的技術原理與分類

1.1膜生物反應技術原理

膜生物反應技術（英文Membrane bioreactor，MBR），是一種與常規的生物技術和膜分離技術相比有了很大突破的新技術，膜生物反應技術是一種結合了膜分離技術與傳統生物法的新型污水處理技術，這種技術通過膜組件的分離截留功能，把生物反應器中的難降解的大分子物質以及活性污泥截留在反應器中，提高生物反應器中微生物的濃度，使生物器中的生化反應效率得到了很大程度的提高。

1.2膜生物反應技術的分類

膜生物反應技術主要是由膜組件和生物反應器兩大部分組成的。生物反應器的作用就是作為污染物主要的降解場所，而對于膜組件的選擇，是根據水處理目的不同而選用相應類型的膜。膜組件和生物反應器這兩部分的組合類型及方式的差異，造成了各種膜生物反應技術的類型也不盡相同。

以膜生物反應器中膜組件作用的不同進行分類，膜生物反應器可以分為三種類型。第一種，即主要用于固體載留與分離的膜分離生物反應器；第二種，是主要用于處理高濃度有機廢水的無泡曝氣膜生物反應器：第三種是萃取膜生物反應器，用于處理工業廢水中存在的污染物。這三種膜生物反應器中，應用最為廣泛的是膜分離生物反應器，通常情況下說的膜生物反應器指的就是膜分離生物反應器。

根據膜組件與生物反應器結合方式的不同，膜生物反應器又可以分為一體式、分離式以及隔離式三種類型。一體式類型的膜生物反應器是通過把膜組件浸沒于生物反應器中，在生物反應器中對有機污染物進行降解，再通過負壓抽把水吸入，然后經膜組件外側進入到中空纖維，之后再把水引出：也可以把膜單元安置在生物池的出水端以代替二沉池。分離式類型的膜生物反應器，即把生物反應器與膜單元進行分開設置，通過泵和管道把它們之間連接起來，目前的膜生物反應器系統一般都是應用分離式膜生物反應器。隔離式類型的膜生物反應器，即把污水和生物反應器選擇性的進行膜隔離，只有目標污染物能夠透過該膜進入到生物反應器中進行降解。

2.膜生物反應技術優缺點分析

2.1膜生物反應技術的優點

2.1.1分離效率高

膜生物反器不再需要過濾單元和沉淀池，因此占用空間小，也不存在污泥沉降性問題。由于膜生物反應器系統中MLSS的濃度較高，大大提升了系統的容積負荷，也增強了系統的抗復合能力，從而提高了有機廢水的分離效率。

2.1.2提高活性污泥濃度

膜生物反應器在很大程度上提高了生物的反應能力，反應池中MLSS的濃度可以達到10000MG/L左右，有效地把高濃度的有機廢水去除，使懸浮物含量降低，提高大分子的降解率，同時減少了污泥地的體積，提高了出水水質。

2.1.3廢水與微生物實現分離

膜生物反應器可以將廢水和活性污泥分離，廢水在膜腔內部流動，而生物細菌在膜外流動，這樣就實現了廢水與微生物的分離，污水處理效果明顯。

2.1.4有利于硝化細菌滯留生長

生物膜反應器可以有效阻止硝化細菌的流失，使得反應器內硝化細菌可以一直保持較高的濃度，提高硝化效率。

2.1.5提高傳氧效率

膜生物反應器采用了一種新型透氣性膜，這種透氣膜具有傳質阻力小，可在高壓環境下運行等特點，減弱了氣泡大小和停留時間等因素的影響，提高了供氧系統的穩定性。這種透氣膜既提高了膜生物反應器氧氣的利用率，也很好的緩解了膜生物反應器曝氣系統的運行壓力。

2.1.6降低污泥產率

膜生物反應器可以完全的將污泥堵截在生物反應器內部，實現污泥的零排放。因為膜生物反應器內部的營養物質較少，污泥產生的負荷低，污泥的產生量非常小，降低了污泥產率。

2.2膜生物反應技術的缺點

膜生物反應技術與傳統的環境工程污水處理技術相比，確實具有很多的優勢，但同時不可否認的是，由于該技術投入實際應用的時間還比較短，存在著一些技術問題，仍需要改進。首先，和傳統的污水處理技術相比，膜生物反應器在處理相同等級的污水時，會出現吸附更多有害元素以及混合顆粒物的情況。其次，膜生物反應器中“膜”的使用壽命是有限的，在使用一段時間后會由于受到污染而出現通水量減少的情況。目前還沒有很好的技術能夠延長“膜”的使用壽命，在“膜”受到污染后如何解決通水量的變化問題仍然是一個的技術難關。

3.常用的膜生物反應技術

3.1 EGSB-MBR技術

EGSB-MBR技術是一種結合了EGSB和MBR兩種技術優點的膜生物反應技術。可以有效的對有機廢水進行處理，去除廢水中的COD效果明顯，但是很難去除氮、氨以及一些懸浮物等，而通過在EGSB反應器后面添加膜生物反應器作為后續處理，可以很好地彌補EGSB反應器的缺點。EGSB-MBR技術處理污水示意圖如圖1所示。

1-EGSB進水箱；2-恒位水箱；3-自動控溫系統；4-進水泵；5-進水流量計；6-循環水流量；7-循環水水泵；8-EGSB反應器；9-緩沖水箱；10-水封；11-濕式氣體流量計；12-MBR進水箱；13-自動控溫系統；14-MBR進水泵；15-MBR反應器；16-風機；17-氣體流量計；18-微孔曝氣管：19-微濾膜組件：20-污泥回流泵；21-污泥排出口；22-排水緩沖水箱；23-MBR排水口；24-反沖洗水泵；25-MBR厭氧區域。

3.2曝氣生物濾池，氣浮，膜生物反應器組合技術

通過對曝氣生物濾池，氣浮，膜生物反應器技術進行組合，能夠有效的去除污水中的膠體和洗滌劑等污染物，減輕污水處理系統負荷。

3.3動態膜生物反應技術

動態膜生物反應器以微網材料做膜基底，通過利用活性污泥具有的過濾特性過濾污染物。目前一般采用側向曝氣形式的動態膜生物處理技術，這種技術可以有效防止反應器錯流速度過小，造成反應器內出現短流現象，取得了良好的處理效果。該實驗裝置如圖2

4.膜生物反應技術應用前景

4.1回收高層建筑廢水

可以通過膜生物反應技術對高層建筑廢水進行回收利用，也可以利用膜生物反應技術對土地填埋場的廢水進行處理，還可以處理高濃度有機廢水。全球水資源日益緊張，人們對環保有了越來越高的意識，因此，未來膜生物反應技術的應用將越來越廣泛。膜生物反應技術不僅成本低，節約能源，而且在污泥產生量以及膜污染的放置過程中，膜生物反應技術也有很大的優勢，因此具有大規模生產的潛力。

4.2污水處理

膜生物反應器克服了對污泥沉降性能的依賴，還可以取代二沉池，并且還達到了除菌效果，因此，膜生物反應器可以提供優質的水，再加上膜生物反應器占地面積較小，所以在廢水回收和污水處理等工作上可以發揮很大的作用，應用前景非常廣闊。

5.結束語

隨著我國科學技術的不斷發展進步，對于材料科學的研究取得重大突破，膜生物反應技術正在一步步的步入成熟階段，抗腐蝕、耐污染等新型膜材料相繼研究制造出來，推動了我國膜生物反應技術的廣泛應用，對提高我國在環境工程中的污水處理工作發揮了重要的作用。