探討膜生物反應器在污水處理中的應用

劉國奇

摘要：膜生物反應器是一種符合時代發展的污水處理技術，是當前污水處理領域中最具發展潛力的技術之一，對緩解水資源短缺具有重要作用。該技術主要將膜分離中的超、微濾膜軟件與污水生物處理工程中的生物反應器結合起來，以膜組件來強化生化反應，將污水中的微生物截留在生物反應器中，可大大提高生物污泥的濃度，降低出水中的有機污染物含量。由此可見，膜生物反應器已成為污水處理的有效手段，加強對該技術的應用研究是非常必要的。

關鍵詞：膜生物反應器；污水處理；應用

1膜生物反應器的工作原理及應用優勢

膜生物反應器利用微濾膜分離技術取代傳統工藝的沉淀池和常規過濾單元，使水力停留時間和泥齡完全分離，因此具有高效固液分離性能。同時利用膜的特性，使活性污泥不隨出水流失，在生化池中形成超高濃度的活性污泥濃度，使污染物分解更徹底，因此出水水質良好、懸浮物和濁度接近于零，并可截留糞大腸菌等生物性污染物，處理后出水可以直接回用。隨著我國廢水量的劇增及水質處理難度的加大，傳統生物處理法暴露出來的問題日益突出。相比較而言，膜生物反應器工藝通過膜分離技術不僅有效地達到了泥水分離的目的，而且具有傳統污水三級處理不可比擬的優點：（1）膜組件取代了傳統生物處理末端二沉池，大幅減少了占地面積，節省土建投資。（2）剩余污泥產量極低，理論上可實現零污泥排放。（3）易于從傳統工藝進行改造，作為傳統污水處理工藝的深度處理單元，從而實現城市污水的大量回用。

2膜生物反應器的主要類型

2.1按膜組件與生物反應器的組合方式劃分

根據膜組件與生物反應器的組合方式可分為分置式（外置式）和一體式（浸沒式）兩種。分置式是將膜分離裝置與生物反應器分開設置，膜分離裝置置于生物反應器外，它具有運行相對獨立，易于調節控制，膜易于清洗，膜通量大等優點，但因需要循環泵提供較高的膜面流速，所以動力費用較高。分置式MBR比較適合處理難生物降解、高有機濃度以及有毒的污水，在工業廢水處理中應用較多。一體式是將膜組件浸沒在生物反應器中，它的在線運行和操作過程是在比較低的跨膜壓差下，通過真空泵的抽吸作用完成的。一體式MBR的出現，大幅度降低了處理系統的能耗和占地面積。為減少膜面污染、延長運行周期，泵的抽吸是間斷運行的。一體式MBR在城市污水處理廠具有較強的競爭力。

2.2按膜組件在反應器中所起作用不同劃分

根據膜組件在反應器中所起作用不同劃分為膜分離生物反應器、膜曝氣生物反應器和萃取膜生物反應器。膜分離生物反應器：膜分離生物反應器用于污水處理中的固液分離。同時，膜生物反應器在高污泥濃度下也能較好的保證出水水質，且由于污泥的停留時間較長，利于消化菌繁殖，大大提高了污水處理裝置的脫氮能力。膜曝氣生物反應器：膜曝氣生物反應器中膜被用于氣體質量傳遞，通常是為好氧工藝供氧，可以實現生物反應器的無泡曝氣，大大提高反應器的傳氧效率。萃取膜生物反應器：萃取膜生物反應器主要用于工業中優先污染物的處理，萃取膜生物反應器可將廢水和活性污泥用組件隔離，膜組件主要構成物是硅膠及其它流水性聚合物，可針對性選擇某些污染物透過膜腔，并使其進入膜外生物反應器作為專性細菌的底物而被降解，但不允許水或其它物質通過。污染物在生物反應器中被微生物吸附降解，同時在污染物進入生物反應器的根本傳質推動力下，濃度呈不斷下降的趨勢，直至在廢水和反應器之間形成一個濃度差。

3膜生物反應器在污水處理中的應用

3.1膜生物反應器在城市生活污水處理中的應用

城市和生活污水是膜生物反應器在水處理中涉及較早的領域，研究和應用都比較廣泛。例如對采用多種方式某市生活廢水進行處理，結果表明厭氧流化床-膜生物反應器組合方式的化學需氧量去除率最高；采用膜生物反應器處理某居民小區生活污水，對化學需氧量、氨氮、總磷的平均去除率分別大于95%、97%、75%，完全達到排放標準；采用倒置厭氧/缺氧/好氧/膜生物反應器一體化裝置處理農村生活污水，對化學需氧量、生化需氧量、氨氮、懸浮物的去除率達92%、96%、95%、97%以上，對總氮含量、總磷含量的去除率也達71%和88%，出水水質指標可以滿足城鎮污水處理廠一級A標準。從上述分析可以看出，膜生物反應器作為一種高效水處理技術，在生活污水處理方面具有相當的優越性，與其它處理方法比較，差異顯著、處理效果明顯，在生活污水回用處理方面具有重要的研究和應用價值。

3.2膜生物反應器在工業廢水處理中的應用

在工業廢水處理領域內，膜分離裝置可有效代替沉淀池于氣浮池實現油水分離，同時還可以實現對廢水中某一粒徑范圍內物質的回收。膜生物反應器處理含油工業廢水時，在保證對氮需求滿足的情況下，油和COD的去除率分別為99%、97%。膜生物反應器在處理30%濃度的含苯廢水時，對苯的去除率可達到99.9%、苯酚的去除率為90%，且將滲透的AlCl3可作為廢水絮凝劑進行售出。（1）印染廢水處理。目前，我國對膜生物反應器在印染廢水處理方面的應用已趨于成熟階段，厭氧-好氧反應器加膜分離裝置是當前印染污水處理中最常見的裝置。相關研究人員采用膜生物反應器對印染廠污水進行處理后，對COD的去除率高達90%、色度的平均去除率為95%，出水pH值為7～8，出水水質良好。（2）食品釀造廢水處理。采用一體化膜生物氧化器對醬油廢水進行處理后表明，在進水COD為505～1209mg·L-1、色度為180～200倍、濁度為251～471NTU時，COD、色度及濁度的平均去除率分別為90%、79%和98%，且出水水質相對穩定。（3）石油、化工廢水處理。采用膜生物反應器和超濾工藝對某石化企業二沉池出水分別進行深度處理，試驗結果表明，采用膜生物反應器的出水水質比超濾工藝更為穩定，且具有較強的耐沖擊負荷能力。

4結束語

綜上所述，雖然膜生物反應器的商業化取得了令人矚目的成就，但總的來說，膜生物反應器是一種新型污水處理技術，仍然存在一些問題，主要是膜本身的局限性。膜生物反應器能否廣泛應用于廢水處理用，其關鍵在于解決膜污染問題和降低膜成本。以后要加強膜的開發和制造技術，降低膜成本，提高膜的壽命，解決膜污染問題，降低能耗，減少運行成本，加快膜生物反應器在處理高濃度有機廢水、難降解污水等方面應用的研究，這具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1]城市污水膜生物反應器處理新技術[J].王澤宇，張利，解英麗.河南科技.2011（14）.

[2]膜生物反應器污水處理工藝在我國的運用現狀探討[J].李艷松，呂佳.環境與發展.2018（05）.

[3]膜生物反應器處理造紙廢水試驗研究[J].唐吳曉，李衛星，邢衛紅.高校化學工程學報.2016（02）.

[4]膜生物反應器在廢水處理中的研究及應用進展[J].王虹.環境保護與循環經濟.2015（09）.

（作者單位：內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司）