膜生物反應技術的發展及其在污水處理中的應用

印顯東 李亮 張志鵬

摘要：近年來，我國環境問題愈發突出，其中對污水處理的要求也日益嚴苛，大量傳統污水處理技術逐漸被新興技術所取代，其中新型膜材料與生物反應技術的結合，極大地改善了污水處理的效果，膜生物反應技術就是這種技術應用和推廣的結果。本文通過對膜生物反應技術的分析及技術的發展，探討其在污水處理中的應用。

關鍵詞：膜生物反應技術；環境工程；污水處理

中圖分類號：X703.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）05-0045-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.026

Abstract： In recent years， the environmental problems in China have become more and more prominent， and the sewage treatment requirements have become increasingly stringent. A large number of traditional sewage treatment technologies have been replaced by emerging technologies. The combination of new membrane materials and biological reaction technologies has greatly improved the effect of sewage treatment. Membrane bioreaction technology is the result of the application and promotion of this technology.

Keywords：Membrane bioreaction technology； Environmental engineering； Sewage treatment

膜生物反應技術從開始的城鎮污水處理到后來的工業廢水處理。實際運用過程與各類傳統污水處理體系具有較高的契合度，同時也體現出了更多的優勢。受日新月異材料技術發展的推動，膜生物技術可能成為環保行業更具發展前景的新技術。本文將通過對膜生物反應技術的分析及技術的發展，探討其在污水處理中的應用。

1 膜生物反應技術簡介

膜生物反應器（MBR）技術是一種將膜分離技術與生物處理技術有機結合的新型污水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應中的活性污泥和大分子有機物截留住，實現泥水徹底分離，出水水質得到強化，省掉傳統工藝單元中的二沉池。與傳統污水處理工藝相比，MBR技術可以使活性污泥具有較高的污泥濃度（MLSS值），水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以得到分別控制，使難降解的物質在反應器中不斷反應和降解，提高有機物的去除率和降解效率；膜生物反應器具有出水水質優良、占地小、剩余污泥產量少、管理方便等優點。

膜生物反應器技術起源于的美國。但真正發展并成功運用于污水處理還是在日本。膜生物反應器從整體結構上來看，是由膜組件和生物反應器兩部分組成，根據這兩部分操作單元自身的多樣性，膜生物反應器有多種類型。以生物反應器與膜單元的結合方式來劃分，可分為分置式（外置式）、一體式（浸沒式）。按膜形式可分為管式、簾式、平板式[1]。

分置式膜生物反應器把生物反應器與膜組件分開放置，生物反應器的混合液經泵增壓后進入膜組件，在壓力作用下混合液中的液體透過膜得到系統出水，活性污泥則被截留，并隨濃縮液回流到生物反應器內[2]。由于膜組件放在生物反應器外，故又稱外置式。分置式占地略大，運行電耗較高。一體式膜生物反應器則直接將膜組件置于反應器內，通過泵的抽吸得到過濾液，膜表面清洗所需的錯流由空氣攪動產生，曝氣器設置在膜的正下方，混合液隨氣流向上流動，在膜表面產生剪切力，以減少膜的污染。一體式膜生物反應器工藝是污水生物處理技術與膜分離技術的有機結合。污水在反應器中經生物處理完成對有機污染物質的分解與轉化后，利用超濾膜的高效分離完成污水的固液分離，從而達到污水的凈化目的。設置于反應器中的膜組件可完全取代傳統工藝中的二沉池和過濾、吸附單元，使水力停留時間和污泥齡完全分離，并獲得穩定、優質的出水水質[3]。

2 膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用現狀分析

目前我國各地經濟發展迅速，城市化、工業化進程加快，傳統的污水處理技術難以滿足新的需求。在膜生物反應器認識、研究和發展中新的應用不斷出現。根據廢水的種類，膜生物反應器被應用于城鎮污水、工業廢水處理中。根據膜生物反應器的種類又被分為外置式和內置式進行應用。根據處理方法又分別發展出了厭氧膜生物反應器（厭氧MBR）。根據廢水的種類，膜生物反應器首先在城鎮污水的處理過程有大量應用。傳統的城市污水處理工藝采用二級處理+深度處理的處理工藝。其中的二級處理多主要是活性污泥法+二沉池。深度處理采用濾池、曝氣生物濾池等。該工藝出水可以穩定達到《城鎮污水處理廠污水排放標準》中的一級A標，被2010年前所建的大部分污水處理廠所采用。但隨著膜技術的發展，出現了A/O+膜生物反應器的新工藝，新工藝簡化了傳統工藝中二沉池、深度處理，同時由于膜生物反應器更高的污泥負荷，處理出水中無論是COD還是SS都大大優于傳統工藝，更重要的是新工藝較傳統工藝節約占地30%、同時運行管理更加便捷。因此很快膜生物反應技術在城鎮污水處理廠得到推廣應用[4]。

在醫療衛生行業，簡捷，又能滿足出水水質標準，占地較省的膜生物反應器成為了很多醫療機構污水處理的主體工藝。

近年來工業廢水的處理技術密集發展，膜生物技術同樣大量應用于工業廢水處理中，包括高難度、高濃度的工業廢水處理。膜生物技術因可以截留更多的污泥，使好氧區污泥濃度達到較高的～15kg/L，較高的污泥濃度更能效適應高濃度、難降解的有機污染物，即在效的空間內培養出更多的微生物，消耗更多的有機污染物，從而使得高濃度、高難度工業廢水得到高效處理。作者在制藥廢水、化工廢水中大量采用了膜生物反應器，取得了良好的處理效果。

按膜的種類分，膜生物反應器分為外置和內置式。內置式因占地更省、能耗更低，近年來應用越來越廣泛。內置式膜生物反應器膜的最小孔徑0.03～0.4μm，具有良好的膜通量，一般可達到10～30L/m2.h，通過較低的負壓抽吸出水，因此內置式膜生物反應器運行能耗較低。外置式膜生物反應器，以管式膜生物反應器（TMBR）為代表，膜通量較高可達到60～ 140L/m2.h。主要用于污染物濃度高，水量較小的如垃圾滲漏液的處理中，如。外置式膜反應器通過大比例的循環回流，增加外置式膜的進水量達到得到更大產水量的目的，污泥截留到旁側的主反應器中，使主反應器內生物量較高，大量的微生物在這一反應器內不斷消耗有機污染物，使污水得以凈化。

此外，根據微生物種類劃分，在好氧反應器基礎上發展出了新的厭氧膜生物反應器，該反應器采用獨立內置浸沒式，將厭氧MBR組件放置在獨立的厭氧膜區，厭氧生物膜區與主體厭氧罐通過泵及管道建立大比例循環，出水通過負壓抽吸泵將厭氧罐污水抽吸作為產水，厭氧膜生物反應器設置專用的氣、水及化學清洗系統對獨立的厭氧膜區進行清洗維護，確保了厭氧膜組件的正常運行。厭氧膜生物反應器技術優勢在于有效解決了厭氧單元跑泥現象，使厭氧主反應區接近于純污泥厭氧模型，更高效的厭氧成為可能。目前國內已研發出了專門供厭氧膜生物反應器使用的厭氧MBR膜材料。隨著材料科學的進一步發展，不久的將來厭氧膜生物反應器將會取得更大的技術突破和更大的發展空間。

3 結束語

膜生物反應器不僅可以有效應對污水的深度處理和當前復雜的高濃度工業廢水處理，還能簡化處理流程、減少占地面積、提高處理效率。在實際使用過程中，需充分發揮該技術高污泥負荷及高效的分離能力的優勢，并結合當前材料技術的發展不斷研發出新的分離膜并應用于污水處理，同時通過加強對膜生物反應器內污泥濃度、溶解氧等狀態的控制，確保各類污水處理高效完成，出水穩定達到更高的排放要求。

參考文獻

[1]邰英瑞，靳增.淺論膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用分析[J].工業，2017，（2）：00305.

[2]吳小寧，傅云龍.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用探討[J].科研，2017，（2）：00121.

[3]柳清香，張勇.膜生物反應器在污水處理中的應用前景[J].工業安全與環保，2003，29（3）：5-8.

[4]楊帆，宋志偉.膜生物反應器在污水處理中的應用現狀及展望[J].污染防治技術，2006，（5）：36-39.

收稿日期：2018-04-23

作者簡介：印顯東，男，環境監測/給排水專業，1999年參加工作，從事污水處理設計19年，已完成近百個污水處理項目，擁有環保發明專利2項，實用型技術5項。