膜技術在生活污水處理中的應用研究

郝赟 首創愛華（天津）市政環境工程有限公司

一、技術背景

隨著經濟的發展，中國的水環境形勢越來越嚴峻，對污水處理的排放標準要求越來越嚴，國內現有城鎮污水處理設施要因地制宜進行改造，達到相應排放標準，“開展城鎮污水處理提質增效”“污水處理廠提標改造”被大部分省區列為整改重要內容。

近年來，以預處理技術、生物脫氮除磷技術、深度處理技術等為代表的提標改造技術得到廣泛的關注和深入的研究，但這些改造手段具有運行成本高、操作要求嚴、占地面積大、二次污染嚴重等缺點，不利于大面積推廣和實施。

在北方冬季寒冷地區，由于排放標準的提高、低溫下對活性污泥法污泥濃度的影響，導致生化處理系統不能很好的除氮。同時，國內很多污水處理廠在建設初期由于用地限制，并沒有預留足夠的擴建用地。對于污水處理工程的這一難點國內外均提出了不同的解決辦法，如采用對低溫更具有抵抗能力的生物膜工藝就能很好的解決污水中除氮的問題。

二、膜技術在生活污水深度處理中應用分析

膜法水處理工藝中的“膜”指的是一種薄凝聚物質，它能夠對流體進行分離，起到一個介質性作用，可以將固態物質和液態物質二者分離，達到處理污水的作用，具有突出的滲透性與半滲透性特點。另外，膜技術離不開各種分離設備的支持，整體應用效果比較好，還具有處理難度低、自動化處理效率高等一系列優勢，在實際應用中得到了廣泛的認可和重視。目前比較常見的膜法水處理工藝主要包括微濾、納濾、反滲透、超濾等處理技術，以及填料上生長有微生物的生物膜，它們有著截然不同的特點，因此也適用于不同的領域和方向。

1）超濾技術

超濾膜的孔徑比微孔濾膜更小，讓污水在通過大致過濾以后再通過超濾膜進行處理，可保證最終的處理效果。污水在受到外加壓力的情況下，會通過超濾膜，而污水中存在的直徑比超濾膜孔徑大的污染物分子就會被分離出來，從而達到處理生活污水的目標。超濾膜的污水處理過程屬于物理性質，因此不能對污水中含有的微生物進行過濾和處理，其屬于通水量較大、應用難度比較低的過濾處理技術。同時，超濾膜系統的清潔難度非常低，定期進行一次反沖洗，將殘留在孔徑附近的污染物清洗掉即可保證超濾膜系統的正常使用。

2）反滲透技術

反滲透技術有別于傳統滲透過濾技術，其過濾動力同樣來自過濾膜兩側的壓力差。然而反滲透技術的壓力來自外部加壓，從而在抵消過濾膜兩側原有壓力的基礎上使溶質停留在高壓一側，從而確保生活污水的處理效果。反滲透技術主要在海水淡化中發揮作用，后續被引入生活污水的處理中，經反滲透處理后，生活污水中溶解的有機物，懸浮物、膠體等都能夠被分離出去，出水水質較好。

3）電滲析技術

電滲析技術是在外加電場影響下、推動陰陽離子定向移動的一種膜法水處理工藝，反滲透相比，它的價格便宜，但脫鹽率低。，目前電滲析器應用范圍廣泛，它可用于水的淡化除鹽、電子、醫藥等工業制取高純水的前處理，以及鍋爐給水的初級軟化脫鹽，苦咸水淡化等方面。

4）MBBR工藝技術

移動床生物膜反應器（Moving-bed biofilm reacter，MBBR），工藝原理是通過向反應器中投加一定數量的度接近于水懸浮載體，曝氣時，填料與水呈完全混合狀態，增加了氧氣的利用率高；同時反應器中的生物量及生物種類豐富，每個載體都為一個微型反應器，提高反應器的處理效率。該工藝既具有活性污泥法的高效性和運轉靈活性，又具有傳統生物膜法耐沖擊負荷、污泥齡長、剩余污泥少的特點。

MBBR工藝能最大限度利用已有設施，特別適用于用地有限的污水處理廠提標改適或新建，在工藝性能、投資及運行成本等方面均擁有優勢，具有廣闊的應用前景。MBBR適用于城市污水、飲用水、垃圾滲濾液、石油化工廢水、工業皮革廢水等的處理。

三、存在的問題和建議

在北方冬季較長時間的低溫條件下，可能會出現出水水質短暫輕度不達標的情況，通常采取的降低污泥負荷、延長水利停留時間、提高污泥回流量以及對構筑物采取保溫等措施，這些措施并不能節省投資及運行費用，還常常會引起污泥膨脹等問題，因此可以對系統中的耐冷菌進行進一步的篩選分離的研究。

四、應用前景

1）市場方面：城鎮污水處理廠脫氮除磷的市場需求巨大。隨著我國城鎮化的持續推進，污水處理廠的提標、擴建和新建也迫在眉睫。我國絕大多數污水處理廠需要提標改造，排放標準執行一級A標或更高標準。并且在工業廢水領域如印染、化工、醫藥等也是現階段國家重點減排的行業，在這些領域也有廣泛的應用前景。

2）技術方面：膜工藝具有去除效率高、可原池提標擴容且運行簡單穩定等優勢，僅依靠傳統的活性污泥法工藝，已很難實現污水處理廠廢水的穩定達標，推進污水處理廠的節能減排工作迫切需要相關的技術支撐。

膜工藝能最大限度利用已有設施，在工藝性能、投資及運行成本等方面均擁有優勢，市場應用前景廣闊。