膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用

【摘要】膜生物反應器的工作原理是主要是利用高效分離膜組件，它所占地的面積少，出水質量高，操作容易，能夠平穩的運行，使用廣泛。膜生物反應技術的廣泛應用為環境工程污水處理帶來了新紀元，相關單位和工作人員要充分重視，爭取為人們提供更好的生活環境。

【關鍵詞】膜生物反應技術；環境工程；污水處理；應用實踐

引言

城市建設中不可缺少的一個工程就是環境工程，雖然環保工程不能迅速地使城市獲得直接利益，但是卻具有比較長遠的影響，一旦環境方面的問題沒有被及時治理，就會在持續的污染情況下，進一步惡化，不僅會對正常的城市生產產生影響，同時，還會對城市中生活的人的健康造成比較嚴重的不良影響。因此城市的建設者不斷地加大了對于環境工程的投資力度，越來越多的新型處理技術被用于治理環境問題的方案之中，其中污水處理不僅是環境工程的一個重點問題，同時還是一個治理難點，而新型的膜生物條件下反應技術能夠對現有的城市治理污水中的問題進行解決，本文對這種新型治理技術進行分析。

1、膜生物反應技術的優勢及劣勢

1.1優勢分析

膜生物技術作為一種新型的污水處理技術，其可以將水中的沉淀物和水本身之間實現分離，由于這種技術具有一定的分離功能并且具有獨立性，所以在對這種技術進行使用的過程中，可以不需要對專門的沉淀池以及過濾單元進行配置，所以對這種技術進行使用，能夠對處理場地的空間進行有效的節約，對污泥的沉降做好有效的控制，在對污水進行處理的過程中，應當對MLSS進行合理的控制，特別是在濃度比較大的情況下，這種處理狀態和容積系統之間的主要特征可以有效的契合。并且使用這種技術其所在的系統的性能也比較好，特別是在負荷能力的承受這一方面，尤其是在對工業污水進行處理的時候，其優勢就更加明顯。在對相關設備進行考察的時候，可以發現在裝置的內部由于環境較好，所以可以使得原本的生物反應機能得到大大的提升。在反應池當中，其濃度比較高，所以可以在生物反應池當中對有機廢水進行有效的清理，使得懸浮物的存在大大降低，使得污水處理的效果大大提升，達到污水處理的目的。不僅能夠對沉淀物進行有效的分離，還能夠對微生物加以分離，例如在活性污泥的分離當中具有較好的分離效果，在生物膜的內部環境當中，廢水會受到環境的影響，從而使得流動速度變慢，并且使得出水槽與進水槽之間形成一個緊密的聯系，但是在生物膜的外部環境當中，生物菌也會產生流動，保證流動的順利，所能夠使得工業廢水與其中存在的微生物實現有效地分離。

1.2缺陷分析

雖然使用這種技術其具有很明顯的優勢，但是這種技術的實際利用時間還是比較短的，特別四號在對污水處理的環節當中所存在的缺陷也是不容忽視的，特別是當中的生物膜，其吸附作用也是非常好的，所以能夠在污水處理的過程當中將一些有害物質吸附到膜當中，所以在每一次的處理任務完成之后，都應當對生物膜的清潔加以重視，在一些特殊污水處理當中，會使得生物膜本事受到一定的影響，從而大大降低生物膜的透水量。針對這些缺陷問題，相關人員應當加強深入的研究，降低對生物膜產生的影響，使得生物膜的使用期限大大延長。

1.3膜生物反應技術基本原理

膜生物反應技術在膜分離技術的基礎上吸收了生物處理的優勢，與傳統的技術手段相比，它在污水處理方面更具有優勢，提高了污水的轉化率，是目前高效的污水處理系統。膜生物反應器是膜生物反應技術的核心，膜生物反應器中的結構主要包括萃取反應器、曝氣裝置以及膜分離裝置。在這里要主要提一下膜分離反應器，它具備生物特征。在運行中，膜生物反應器根據生物膜的不同位置可以分為不同類型。在實踐調查結果顯示，膜生物反應器污水處理能力極強，效果顯著，深受國內外污水處理部門的喜愛。

膜技術指的是對膜的通透性進行利用然后對液體進行篩分，使得物質的分離與濃縮得以實現。在過濾膜當中主要有微濾、超濾以及納濾三種。微濾主要是在顆粒比較大的分離當中進行使用，超濾膜孔徑一般在0.1～5μm之間能夠有效的實現液相中顆粒狀物質或者是大分子的分離，例如礦物料、粘土以及顏料等等，通過高分子物質、金屬離子以及可溶性溶質與合適的大分子之間進行結合，也能夠從水溶液當中將這些物質進行一定的分離，從而實現濃縮、凈化的目的，在污水處理過程當中，主要使用的是超濾膜技術；納濾技術一般在海水淡化脫鹽當中進行使用。

1.4膜生物反應技術的分類

膜生物反應技術膜生物反應器的類型，可以分成膜分離生物、膜曝氣生物、萃取膜生物三種反應器，其中膜分離反應生物器可以按照膜的位置分為分體式膜生物反應器、一體式膜生物反應器兩種；按是否需氧分為好氧膜生物反應器和厭氧膜生物反應器兩種。

2、膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用

2.1曝氣生物濾池技術

該技術在膜生物反應過程中會啟用曝氣生物濾池，它能夠支撐并配合反應技術的作用過程，是一種典型的組合式工藝。曝氣生物濾池所采用的是配合氣浮工藝的先進技術，旨在從根本上有效降低水體內部污染物總量，而曝氣生物濾池運用洗滌劑、膠體等雜質來以廢治廢，實現對污水的有效處理。當前，人們對曝氣生物濾池進行了一定程度的技術改造，希望減輕在污水處理過程中超出工作負荷的消耗量，延長生物膜的有效應用壽命周期。

2.2組合式污水處理技術

這種污水處理技術首先其對組合優化的過程加以實現，并且與MBR、EGSB兩種技術相結合來對組合技術的優勢進行了展現。具體來說，就是對污水處理過程當中的運行EGSB裝置先進行操作，主要是對該設備進行利用從而使得污水中所含有的COD得以消除。而針對污水當中存在的懸浮物與氨氮，則可以利用MBR處理器來對二次輔助進行有效地處理，最后與膜生物反應器進行相互配合，對后續做好補充處理，使得傳統污水處理當中的不足之處得以有效地彌補。使用這種組合處理方式，基本上與當前的系統污水處理技術的基本特征相一致，使得膜生物反應器本身的抗負荷特性得到了良好的優化，使得處理效果大大提升。

2.3動態的內循環反應

近些年來，技術人員對膜生物反應裝置進行了相應改造，在此基礎上誕生了動態式的內循環反應技術。動態反應器可以運用微網材料來制作生物膜，因此有利于減小造價。此外，內循環動態反應也充分運用了活性污泥，在進行過濾和處理時建立了循環利用網絡。從目前現狀來看，通常選擇側向曝氣的方法來處理污水，然而這種情況下將會降低錯流速度。為了加以改進，可以設計為豎向流動的曝氣裝置結構，經過改造后的內循環裝置就能避免短流問題。

2.4EGSB-MBR組合技術

EGSB-MBR組合技術簡單來說就是EGSB和MBR兩項技術互相取長補短。EGSB反應器的優點是處理效率較高，能夠基本去除水中的化學需氧量，但是這項技術很難去除水中的懸浮物、氨等，但是MBR就可以很好的彌補。

3、膜技術在水處理中的主要作用

3.1膜對微小型雜質的過濾作用

在水處理過程中，膜技術的主要作用體現在對微小型雜質的過濾上，根據膜的微細孔穴孔徑大小不同，通過物理作用或生化反應，它能夠有效除去水中的不同細小雜質。水中存在數量最多的是小型及微型雜質，這些雜質的存在是導致水質較差的深層原因。所以，對于小微型雜質的處理，目前較為有效的方法就是利用膜技術來進行去除，利用膜技術精密分離的特性將小微型雜質濾出，使水分子得以通過膜，達到除去小微型雜質的目的。

3.2膜對微生物的去除

水中存在一定數量與種類的微生物，且大多數是不利于人體健康的有害微生物，所以在水處理中應盡量去除。微生物也有一定的大小，所以想要使其在水處理中有效去除，必須應用膜技術。未處理的水通過膜，能夠將大于孔徑的微生物留在膜外，從而起到去除微生物的作用。以往的水處理技術在進行微生物去除的環節較為復雜、繁瑣，稍有操作不當，容易造成水質二次污染。而膜技術的出現與應用不僅使微生物去除更加簡便，還能顯著提高處理效果，最大程度上減少微生物的總量，使處理過程更加高效、可靠。

3.3膜的排斥作用

膜的排斥作用也是膜技術在水處理中起到重要的影響，對生物膠質的去除效果較好。pH值對于膜的排斥作用十分重要，一般情況下pH值升高，生物膠質中的乳膠顆粒將減少抑制反應，這有利于其吸附在膜上，從而較好地發揮去除生物膠質的作用。pH值的改變對于膜表面電荷層的形成起到促進作用，適當合理調整pH值將保證膜表面電荷層的穩定性。電荷的作用就是對細微顆粒進行吸引或排斥，想要改變吸引排斥作用就要控制pH值的變化。通常情況下，排斥力取決于膜的負載，負載越多排斥力越弱。

3.4氣浮/曝氣生物濾池/膜生物反應器組合技術

污水處理工作是一項復雜的工作，有時候需要將目前存在的技術組合起來使用才能夠達到凈化水的目的。對于水中的洗滌劑、膠體等難以去除的污染物，通過組合技術的使用能夠大大降低有害物的含量，可以大大減少后續的污水處理工作的工作量，還可以減少“膜”受污染的程度。

4、膜生物反應器的運用

目前膜生物反應器可分為三類：（1）膜分離生物反應器（Membraneseparationbioreactor），用于污水處理固液分離。（2）膜曝氣生物反應器（Membraneaerationbioreactor），用于氣體質量傳遞，為需氧降解工藝供氧，可以實現處理工藝無泡曝氣，可實現提高反應器的傳氧效率。（3）萃取膜生物反應器（Extractivemembranebioreactor），主要用于處理收回工業廢液中優先污染物，。通過膜選擇性通透，用于提取特定的污染物。一體式是將膜組件放置于反應器中，通過真空泵抽吸或自然虹吸得到過濾液，清洗膜所需的錯流是空氣攪動所產生，空氣加入于膜的正下方，混合液伴隨氣流向上，膜表面形成混合液剪切力，減少膜表面物質沉降，從而減低膜的污染。一體式膜生物反應器，其工藝是常規污水生物降解技術與膜分離過濾技術的結合。有機污水在經生物降解后，利用微濾膜或超濾膜完成污水的固液分離，達到污水的凈化。膜組件在這里的作用是取代常規污水處理工藝中的二沉池、沉降過濾單元，使水力停留時間和污泥齡不再關聯，可保證出水的穩定和水質的優良。一體式優點是占地面積少，低能耗，可模塊化建設成系列能力的污水處理站或污水處理廠。需氧膜生物反應器主要應用在城市和工業污水處理上，可實現城市污水處理水資源回收利用，在工業中可去除特定污染物，如處理工業含油脂類的廢水。厭氧膜生物反應器是一種低能耗、易操作、更高效的膜生物反應器。其保持了高污泥濃度和長污泥時間停留，縮短了水力停留時間，改善了出水水質。如我們把膜單元和UASB結合，使固、液分離不再需要設計三相分離器，膜分離過濾作用可使兩相厭氧膜生物反應器產酸菌濃度增加，可實現產酸發酵反應能力速度加快，實現高酸化率。由于厭氧膜生物反應器沒有曝氣過程，可采用分體式來實現厭氧污泥的懸浮狀態，實現高濃度有機污水的厭氧處理。通過膜生物反應器的分類和敘述，可見膜生物反應器具有高分離效率，高活性污泥的濃度（反應池中的MISS可以達到10000MG/L），可實現理想的水質處理效果（達到國家污水排放一級A標準），系統傳氧效率由于膜而得到提高，污泥產率低理論上零排放。

結束語：

總之，對于污水處理而言膜生物反應技術顯得極為關鍵，其相應理論也愈加完善。諸如抗腐蝕或者是抗污染等相應材料也得以研發，該技術正向處理高效、徹底方向推進。環境工程需要對此類原理進行深度研究，在現有生物濾池、內循環以及組合式處理方式的基礎上，對新型方式進行探尋。此外，還應正視膜生物相應優劣勢，使用時對其弊端進行正確認識，確保技術優勢得以高效發揮，為污水處理夯實技術基礎，確保處理效果得到高效強化。

參考文獻：

[1]袁亦方.兼氧與好氧膜生物反應器處理低碳氮比污水對比試驗研究[D].華東交通大學，2016.

[2]陳明.膜生物反應器（MBR）技術在生活污水處理中的應用研究[D].遼寧大學，2011.

[3]劉志強.基于缺氧/好氧膜生物反應器的分散聚居區污水處理及回用研究[D].西安建筑科技大學，2010.

[4]王丹丹，徐海峰.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用分析[J].黑龍江科技信息，2016，（36）：36.

[5]廖海濤.生活污水膜處理技術試驗研究[J].資源節約與環保，2016，（12）：26.

[6]陳海杰，宋朝媛.膜生物反應器在工程中的試驗研究應用[J].科技與創新，2016，（24）：99-100.

[7]李珂，葛晶晶.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用[J].低碳世界，2016（6）：25～26.