環境工程污水處理膜生物反應技術應用

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摘要:隨著我國工業、民生等領域的不斷發展，人們生活水平連續多年持續提高，社會生產各行各業對水資源的需求量和消耗量越來越大，各省市地區陸續出現水資源短缺和污染的問題。工業廢水、生活污水、醫藥廢水、農業廢水的不達標排放是導致地表、地下水體污染的主要源頭，我國已有超八成的自然水域存在輕度、中度、重度污染。被污染水體除了無法飲用外，有些還無法被應用到工農業生產之中，這是我國南方地區水量豐沛卻仍然缺水的主要原因。污水處理技術是國內外環保領域研究的主要技術方向之一，膜生物反應技術是近些年的研究熱點，這種物理與生物結合的技術能夠發揮出單純物理膜技術或生物技術達不到的處理效果。本文主要圍繞膜生物反應技術在污水處理中的應用進行分析和探討，希望可以為提高污水處理效率提供一些參考。

關鍵詞:膜生物反應技術;環境工程;污水處理;技術應用

生物處理技術是很長一段時間內污水處理領域中的核心技術類型，能夠有效降低污水中的有機、無機污染物，保證出水水質，避免污水排放導致的水體富營養化問題。但傳統的生物處理技術中往往需要配備末端二沉池，用來沉淀污泥，減少污泥負荷的下降幅度，減少生物處理技術應用的成本。膜生物處理技術中用占地面積小、處理效果優秀的膜組件代替了末端二沉池的位置，不僅能夠進一步提高出水水質，還能夠截留微生物，降低生物技術的核心內容微生物的流失率。目前，膜生物反應技術在工業廢水、生活污水的處理中有較為理想的應用前景，是污水就地深度處理的重要技術。

一、膜生物反應技術概述

（一）技術基礎原理分析膜生物反應技術是一種誕生于膜分離技術和生物處理技術之上的組合技術，在污水處理方面有更優秀的效果。相較于傳統生物處理技術，膜生物反應技術添加了膜分離技術，省略了末端二沉池，阻止了污泥的排放和微生物的流失；相較于傳統膜分離技術，膜生物反應技術添加了生物處理技術，不僅能夠截留污水中的污染物，還能夠應用微生物對有機、無機污染物進行分解利用，有效提高出水水質。。

（二）膜生物反應技術優劣勢分析膜生物反應技術的優勢在于：占地面積小、容積負荷高、抗復合能力強、活性污泥濃度高、能夠有效實現微生物與污水的分離、污泥零排放；劣勢在于：膜容易受到污染。膜生物反應器的處理質量、效率、設備使用壽命基本決定于膜組件，如何保證膜組件在受到一定污染后的正常通水量，是目前膜生物反應器領域研究的重點。

（三）膜生物反應器分析膜生物反應技術的基本設施就是膜生物反應器，其中包括萃取反應器、曝氣裝置、膜分離裝置，根據不同的放置生物膜的位置可分為一體式膜生物反應器、分離式膜生物反應器、復合式三種。一體式是指膜組件在生物反應器內部的膜生物反應器，這種反應器省去了混合液的循環系統，能耗低、占地面積小，但膜通量較小，比分離式更容易產生膜污染問題，運維成本較高。分離式是指膜組件和生物反應器分別設置的膜生物反應器，內有混合液循環系統，液體透過膜成為處理出水，被截留的物質隨濃縮液返回生物反應器，有效避免了微生物流失問題。這種反應器運行穩定、膜組件易拆卸清洗，但混合液循環過程中容易對微生物群體造成侵擾，導致部分微生物失活影響處理效果。復合式屬于一體式的一種，多見于其他水處理技術與膜生物反應技術的聯合使用。膜生物反應器的膜種類有很多，可根據固、液、氣相劃分，可根據膜孔徑劃分，可根據無機、有機材質劃分，可根據均質、非均質劃分，可根據對稱、非對稱劃分，可根據荷電是否中性劃分。常見于污水處理的是高分子有機材料固相非對稱膜。膜生物反應器的膜組件種類有五種形式劃分，板框式、螺旋卷式對應平板膜，圓管式、中空纖維式、毛細管式對應管式膜，需要技術人員根據實際需求進行挑選。膜組件的選擇需要綜合考慮成本、系統流程、應用對象、膜拆卸清洗、膜使用壽命、填裝密度等多方面因素，盡量保證反應器內水流動順暢、能耗低、膜污染輕、運維方便、穩定性足夠。

二、膜生物反應技術在環境工程污水處理中的具體應用

（一）生活污水的處理隨著我國人口規模的不斷擴大，因人口數量激增產生的家庭生活需水數量也在不斷增加。家庭生活消耗的和排放的水資源數量龐大，為了提高水資源利用率，生活污水進行就地處理后回用是社會發展的必然趨勢。膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用，是促進生活污水就地處理和中水回用發展的重要力量。處理后的中水可用于馬桶沖洗、道路清潔、環境綠化、消防噴淋，有效提高了水資源的利用率，解決了一部分城市的缺水問題。日本是使用膜生物反應技術比較早的一個國家，早在上世紀80年代就有將膜生物反應器應用于大樓生活污水處理的案例，當時的進水BOD5在330~710mg/L范圍內，COD在100~800mg/L范圍內，氨氮在10~40mg/L范圍內，變化幅度都比較大，但經過膜生物反應器處理后的出水BOD5降低至1~5mg/L，去除率高達99%以上，COD降至20mg/L以下，去除率達到96%以上，氨氮去除率也能夠達到95%左右，有效實現了水資源的再利用。我國清華大學環境科學與工程系在北京海淀區的一個高級公寓內，建立了有關膜生物反應器的中水回用工程，工程運行期間出水平均COD在17.25mg/L，氨氮在0.75mg/L，其他出水指標也符合中水回用標準，中水可以應用于公寓園區的綠化、道路清潔等處。之所以膜生物反應器會在生活污水處理中有如此優秀的表現，是因為反應器內借助膜的分離作用提高了微生物的濃度，促使生活污水內大量的有機污染物被分解和利用；高濃度的硝化細菌環境能夠有效去除氨氮，在適當控制操作方法的情況下，還能夠對總氮有92.6%以上的去除效果；膜組件本身的截留、過濾作用，促使生活污水內的懸浮物、大分子物質被從水體中剝離出來；且大分子的微生物產物還會附著在膜組件表面，形成一層凝膠質地的膜，這層膜也具有過濾作用，且作用效果大于膜組件本身，進一步提高了生活污水的出水質量。雖然膜生物反應器在生活污水處理方面效果顯著，但一整套膜生物反應器的價格昂貴，且膜組件容易堵塞、污染，需要定期進行沖洗、更換，維護費用也比較高，因此，膜生物反應技術及其設備的推廣難度暫時還比較大。

（二）工業污水處理中推廣應用相較于生活污水而言，工業廢水中的污染物成分更加復雜、排放量更大，其中可能包含難降解的有機物、有害金屬離子，廢水的PH值和鹽度也許更不友好，總而言之，工業廢水屬于處理起來比較困難的廢水。因此，在工業廢水中推廣和應用膜生物反應技術及其設備，需要根據工業廢水的具體成分特點來選擇，盡可能提高膜生物反應器的針對性，提高工業廢水的處理質量和效果。比如：工業廢水中含有難降解的EDTA時，厭氧-好氧膜生物反應器的處理效果較傳統的活性污泥法更加優秀，不僅表現出較高的難降解有機物去除效率，還表現出優秀的抗沖擊符合能力，在有毒有害物質的沖擊下依然保持穩定的運行。又比如：機械制造企業排放的工業廢水中含有大量有毒有害的重金屬離子，想要去除這些有毒有害的重金屬離子，膜生物反應器前需要預設酸堿度調節池，讓重金屬離子在酸堿度的調節下處于比較容易被去除的狀態，以提高膜生物反應器的去除質量和效率。上世紀90年代，美國某汽車制造廠應用了膜生物反應器作為工業廢水的核心處理環節，工業廢水每日規模為150m³，有機負荷高達63000mg/L，且其中包含大量的油和油脂。在應用膜生物反應技術的情況下，多項指標基本都保持在94%的去除率，且大部分油和油脂被降解，基本達到出水水質標準。

（三）低污染飲用水凈化在水資源被大量污染的當下，我們并不能保證水源地中的水質一定符合飲用標準，尤其在化肥、農藥大量使用的今天，飲用水中也不同程度的存在污染。面對低污染程度的飲用水，應用膜生物反應技術及其設備進行脫氮、吸附殺蟲劑、降濁度是比較有效的一種方式。在法國的一家飲用水工廠中，就使用膜生物反應技術作為飲用水的凈化工藝，能夠保證產量單日在400m³的飲用水中氮濃度、殺蟲劑等參數達到飲用水標準。

（四）填埋場滲濾液處理應用在固體廢棄物污染同樣非常嚴重的今天，我國所有城市都建有自己的垃圾填埋場。這些填埋場會在自然降雨、霜霧、垃圾分解等作用下產生滲濾液，這些滲濾液中含有高濃度的有機物、鹽類、重金屬、烴和氯代化合物等污染物，如果讓這些滲濾液直接進入土壤和地下水系，必然會造成嚴重的土壤污染和地下水污染。膜生物反應技術與反滲透技術的聯合應用，能夠有效處理垃圾填埋場產生的滲濾液，不僅能夠分解滲濾液中的高濃度有機物，還能夠有效去除鹽分、截留重金屬、去除雜質，使高污染度的滲濾液以達標的形式進行排放。千禧年，美國新澤西建成投產了一個日處理能力在1500m³的垃圾填埋滲濾液處理裝置，其中的核心技術就是膜生物反應技術和反滲透技術。這臺裝置的膜生物反應器中集中了高濃度的混合細菌，應用這種自然存在于世界上的混合菌來處理滲濾液中的烴和氯代化合物，有效降低了垃圾填埋滲濾液對自然界的污染和影響。

（五）糞便污水處理中應用糞便污水是生活污水中比較特殊的一部分，不僅有機物含量非常高，而且具有大量且品種多樣的致病菌。原本城市糞便污水是農業生產中肥料的重要來源，能夠為農作物提供生長發育所需的營養元素，經過徹底腐熟后是非常好的可利用資源。但隨著化肥利用率的升高，城市糞便污水的農用比例急劇下降，大量的糞便污水不得不傾倒在城市附近區域，成為新的環境污染源頭。膜生物反應技術是處理糞便污水的重要技術，借助膜生物反應器中營造的好氧環境和高濃度污泥，能夠有效降解糞便污水中的高濃度有機物。日本目前已經研發并應用了被稱為NS的膜生物反應器-屎尿處理技術，這一協同中并列安裝了幾十組0.4m2的平板膜，可定期自動沖洗，膜材料應用的是截留分子量超大的聚砜超濾膜，污泥濃度保持在1.5~1.8萬mg/L區間。目前，日本已經在全境范圍內安裝數千套NS系統，解決了日本人民所產生的糞便污水問題。

三、結束語

膜生物反應技術集合了膜技術和生物技術的優勢，在污水處理中能夠發揮重要的作用，既縮短了污水處理的流程長度，減少了污水處理設備的占地面積，還提高出水水質，具有更優秀的自動化能力。膜生物反應技術已經成為環境工程水處理領域中的熱點技術，可以根據處理對象的實際情況進行調整和應用，有益于提高水處理質量。

參考文獻:

[1]馬紅艷.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的相關分析[J].江西建材,2019(12):20+22.

[2]高偉.城市水污染處理與回用問題探究[J].區域治理,2019(32):79-81.

[3]張蘋,楊海峰.膜生物反應技術在環境工程污水處理中的運用[J].化工設計通訊,2020,46(10):167-168.

[4]朱門君.探討MBR技術在生物水處理中的應用[J].智能城市,2020,6(18):125-126.

[5]王傳路.雙膜生物反應器處理生活污水和工業廢水的研究[D].青島科技大學,2016.

作者：高月崗 單位：聊城市茌平區環境監控中心