郭 宇，梅 梅（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶400000）

試論膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用

郭 宇，梅 梅（重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶400000）

膜生物反應(yīng)器是膜分離技術(shù)與生物降解技術(shù)相結(jié)合的一種污水處理與回用新技術(shù)，其具有處理效率高、出水水質(zhì)好、占地面積小等特點，在污水處理方面具有良好的應(yīng)用前景。本文首先闡述了膜生物反應(yīng)器的分類，并對膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，僅供參考。

膜生物反應(yīng)器；污水處理；應(yīng)用

1 引言

在水環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重惡化的背景下，膜生物反應(yīng)器是一種符合時代發(fā)展的污水處理技術(shù)，是當(dāng)前污水處理領(lǐng)域中最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一，對緩解水資源短缺具有重要作用。該技術(shù)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(yīng)器結(jié)合起來，以膜組件來強化生化反應(yīng)，將污水中的微生物截留在生物反應(yīng)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?？梢?，膜生物反應(yīng)器已成為污水處理與回用的有效手段，加強對該新型技術(shù)的研究是非常必要的。

2 膜生物反應(yīng)器分類

2.1 分離膜生物反應(yīng)器

分離膜生物反應(yīng)器具有處理效率高、處理設(shè)備占地面積小等特點，傳統(tǒng)的污水泥沙處理方法為了得到提高生化速率，需要較高的活性污泥濃度，但同時也會降低二沉池中的沉降性能，對出水水質(zhì)造成影響，且剩余污泥處理費用約占總運行費用的一半。若將分離工程中的膜技術(shù)應(yīng)用于污水處理中，將二沉池所構(gòu)成的分離膜生物反應(yīng)器用膜組件代替掉，由于膜組件對混合液具有較高的分離能力，在消除污泥的同時，還能使生物反應(yīng)器保持10～20g/L的濃度，可有效解決上述問題。另外，膜生物反應(yīng)器在高污泥濃度下也能較好的保證出水水質(zhì)，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。

2.2 無泡膜生物反應(yīng)器

無泡膜生物反應(yīng)器主要適用于需氧量較高的污水處理中。一般情況下，無泡膜生物反應(yīng)器中的污泥濃度相對較高，微生物生長需要較高的含氧量，無泡膜生物反應(yīng)器可實現(xiàn)對氧的充分利用，當(dāng)空氣或氧氣進(jìn)入傳質(zhì)阻力較小的透氣膜后，在濃差推動力的作用下逐漸向膜外的活性污泥擴散，這種情況下，氧氣會在膜組件上停留較長時間，有效提高了氧氣的傳質(zhì)效率，且氧氣分壓被控制在小于泡點內(nèi)，導(dǎo)致氧氣無法進(jìn)入大氣，從而實現(xiàn)了氧氣利用率的最大化。

相對而言，無泡膜生物反應(yīng)器在含揮發(fā)性有毒有機物或發(fā)泡劑的工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用具有顯著效果，不會將揮發(fā)性有毒氣體釋放到空氣中造成二次污染。由于膜具有較高的傳質(zhì)速率，在氧氣中混入可生物降解的有機氣體后，會大大提高有機物的降解效果。

2.3 萃取膜生物反應(yīng)器

萃取膜生物反應(yīng)器主要適用于工業(yè)廢水處理中。萃取膜生物反應(yīng)器可將廢水和活性污泥用組件隔離，膜組件主要構(gòu)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(jìn)入膜外生物反應(yīng)器作為專性細(xì)菌的底物而被降解，但不允許水或其它物質(zhì)通過。污染物在生物反應(yīng)器中被微生物吸附降解，同時在污染物進(jìn)入生物反應(yīng)器的根本傳質(zhì)推動力下，濃度呈不斷下降的趨勢，直至在廢水和反應(yīng)器之間形成一個濃度差。另外，萃取膜生物反應(yīng)器中存在某些特殊物質(zhì)，若將專門降解該物質(zhì)的專性細(xì)菌投入到反應(yīng)器中，可大大提高降解效率。

圖1 萃取膜生物反應(yīng)器

3 膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用分析

3.1 在生活污水中的應(yīng)用

目前，多將膜生物反應(yīng)器所凈化的水應(yīng)用于道路清掃、洗車、綠化等方面，由于膜生物反應(yīng)器的操作流程相對簡單、占地面積小、凈化效率高，故在一些中大型城市中將其作為示范工程應(yīng)用于生活污水處理及回用中。雖然膜生物反應(yīng)器的運行成本高于常規(guī)的生物處理方法，但可實現(xiàn)中水回用的目的，且隨著近年來國家加大了對該技術(shù)的研究和開發(fā)力度，各種新型膜生物反應(yīng)器逐漸涌現(xiàn)出來，其運行費用大幅度下降，可見膜生物反應(yīng)器在污水處理中的應(yīng)用具有經(jīng)濟和技術(shù)上的競爭優(yōu)勢。

某市污水廠將膜生物反應(yīng)器應(yīng)用于污水再生回用工程中，工程規(guī)模約400m3·d-1，和常規(guī)的砂濾及曝氣生物濾池相結(jié)合的工藝相比，具有出水水質(zhì)好、運行穩(wěn)定、操作維護(hù)簡單等優(yōu)點，在進(jìn)水水質(zhì)相同的情況下，這兩個出水水質(zhì)情況如表1所示。在對表1進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)要高于砂濾及曝氣生物濾池相結(jié)合的工藝，同時也符合城市再生利用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB/T18920-2002），另外，經(jīng)濟分析表明，中水的運行費用約0.57元·m-3，總成本約1.05元·m-3，可見，膜生物反應(yīng)器在生活污水處理中具有較好的發(fā)展前景。

表1 膜生物反應(yīng)器與砂濾及曝氣生物濾池工藝出水水質(zhì)比較

3.2 在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域內(nèi)，膜分離裝置可有效代替沉淀池于氣浮池實現(xiàn)油水分離，同時還可以實現(xiàn)對廢水中某一粒徑范圍內(nèi)物質(zhì)的回收。膜生物反應(yīng)器處理含油工業(yè)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(yīng)器在處理30%濃度的含苯廢水時，對苯的去除率可達(dá)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(jìn)行售出。

①印染廢水處理。目前，我國對膜生物反應(yīng)器在印染廢水處理方面的應(yīng)用已趨于成熟階段，厭氧-好氧反應(yīng)器加膜分離裝置是當(dāng)前印染污水處理中最常見的裝置。相關(guān)研究人員采用膜生物反應(yīng)器對印染廠污水進(jìn)行處理后，對COD的去除率高達(dá)90%、色度的平均去除率為95%，出水pH值為7～8，出水水質(zhì)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(jìn)行處理后表明，在進(jìn)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(zhì)相對穩(wěn)定；③石油、化工廢水處理。石化企業(yè)的用水量相對較大，對石化廢水進(jìn)行深度處理后，實現(xiàn)廢水的回收再用可產(chǎn)生較高的經(jīng)濟效益和社會效益。采用膜生物反應(yīng)器和超濾工藝對某石化企業(yè)二沉池出水分別進(jìn)行深度處理，試驗結(jié)果表明，采用膜生物反應(yīng)器的出水水質(zhì)比超濾工藝更為穩(wěn)定，且具有較強的耐沖擊負(fù)荷能力。

3.3 在醫(yī)院污水處理中的應(yīng)用

從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，膜生物反應(yīng)器在處理醫(yī)院污水方面具有較為理想的消毒效果，可在源頭上降低消毒后水體的毒性。采用膜生物反應(yīng)器為主體的工藝對某醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院廢水進(jìn)行處理，水力停留時間HRT約為5h，出水COD在50mg·L-1，出水氨氮為4mg·L-1，出水水質(zhì)良好，且工藝操作較為簡單。

4 結(jié)語

綜上所述，膜生物反應(yīng)器具有較好的應(yīng)用價值，在污水處理工藝不斷改進(jìn)和完善的過程中，膜生物反應(yīng)器應(yīng)用的可靠性在不斷增強，有利于提高膜生物反應(yīng)器在污水處理領(lǐng)域中的市場競爭力，以實現(xiàn)水資源的有效節(jié)約與利用。

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2095-2066（2016）33-0015-02

2016-11-12

郭 宇（1985-），男，工程師，碩士，主要從事環(huán)境工程相關(guān)工作。