采用膜生物反應器技術進行工業污水處理

摘 要：科技的不斷發展使我國工業發展水平日益提升，隨之而來的污染也開始影響著人們的日常生活。隨著環保意識與健康意識的不斷增強，人們開始著重研究水污染的治理問題。常規水處理的工藝對工業污水很難達到完全凈化的效果，而膜生物反應器處理技術就能實現。本文基于工業水污染的現狀，闡述了膜生物反應器技術的發展歷程，分析了其技術原理與工業污水的處理方案，旨在幫助人們更好的處理工業污水，還地球一個健康環境。

關鍵詞：膜生物反應器 工業污水 治理

中圖分類號：TQ052 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）06（b）-0134-02

膜生物反應器簡稱MBR（Membrane Bioreactor），是一種以膜分離技術結合生物處理技術產生的新型污水處理系統。這種系統摒棄了傳統的生物處理技術，利用膜組件在生物反應器中保持高濃度的活性污泥，增加有機負荷，從而利用保持低污泥負荷來保持污泥量。MBR技術早在20世紀60年代就有所應用，我國在20世紀90年代引進。目前，MBR技術已經被廣泛應用于我國污水、尤其是工業污水處理上，這種技術對于石油化工廢水、生活污水以及難降解、濃度高的工業廢水處理有著至關重要的作用。

1 MBR技術的工作原理

傳統污水處理中，多使用二沉池方式進行固液分離，MBR生物處理技術取代了二沉池，克服傳統處理過程中污泥易膨脹、水質不穩定的不足，進行高效的固液分離。

接下來，筆者將簡要介紹MBR的工作流程：首先，污水經過除砂處理與一級過濾后，進入到厭氧區，這個流程提升了污水的可生化性，并且讓活性污泥增加了與污水的接觸時間，提高降解力度；接下來污水回流入缺氧區，在缺氧區內，大分子有機物將被分解為小分子有機物，便于生化；隨后污水流入好氧區，干物在這里被降解，同時完成硝化生物反應；接著污水回流至厭氧區進行反消化反應，這是的污水會脫氮；接下來，膜組件就能將這些經過處理的混合液進行泥水分離。泥水分離分為兩種情況，能夠通過膜組件的被定義為清水，會流入清水池，而不能通過的污水會流入生物選擇池。

組成膜組件的中空纖維膜的孔徑極小，可以將曝氣池中的游離細菌與細菌膠團保留在膜內不流入清水池，有效實現泥水分離。同時在凈化的過程中能夠去除各種藻類、懸浮顆粒、COD、細菌以及有機物，保障了水質的優良。

2 MBR技術的優點

2.1 處理后水質好

經過MBR處理過后的水，COD含量在50 mg/L以下，BOD含量在5 mg/L以下，水的濁度可達到0.1NTU以下，可以直接作為再生水來使用，有效減少了污水的排放，提高了水資源的利用率。

2.2 抗沖擊能力強

MBR技術的微生物量能夠保持在一個很高的程度，MLSS濃度能夠達到8000～20000 mg/L，由于這種高濃度，膜生物技術的負荷率遠遠高于傳統技術，高密度使得抗沖擊能力也很強。

2.3 占地面積小

之前提到，膜生物技術的中空纖維膜的孔徑極小，能夠有效截留游離細菌與細菌膠團，更有效的進行泥水分離。由于這種模式已經能夠泥水分離，故傳統占地面積較大的二沉池可以省略掉，節省了土地使用面積。

2.4 排污效果強

由于容積負荷率較高，污水在最后一步之前已經能夠得到有效除污，因此可以大量減少后續的污水處理費用，減少了對環境的二次污染。

2.5 處理規模大

由于膜生物反應器技術的模塊化特征較強，因此在生物構筑物內，提高污泥濃度與增加模組數量這些手段能夠輕易實現擴容效果，十分便捷的加強污水處理能力。

2.6 自動化程度高

膜生物反應器處理技術比較容易實現自動化的控制方式，主要是由于其主處理的單元較少。若是配合使用在線儀表以及必要數據庫及軟件程序，便可實現對MBR的智能化控制了。

2.7 控制運行靈活

膜生物的高密度高截留功效能夠將微生物完全截留下來，保存在生物反應器之中，這時膜生物反應器的水力停留時間與污泥泥齡是完全分離的，從而讓控制運行更加的穩定、靈活。

3 MBR在工業污水中的處理方案

3.1 對污水的機械性預處理

任何污水的處理都離不開將大型污物分離開來這一步驟，對于膜生物反應器來講，將污水中較大固體雜物取出對機械性預警的要求很高。超濾膜分為不同類型，對處理的要求也不盡相同。相對于板式過濾器來說，內部中空纖維處理器對于毛發類物質較為敏感，這要求對污水進行很仔細的過濾，其過濾的篩網空隙要求達到1 mm以內，才能讓毛發物質在膜內生成辯物質；而對于板式膜來說，篩網空隙通常在1～3 mm之間，不需要用到非常精細的處理。

3.2 對污水進行化學處理

在工業污水的處理上，污水中的油脂會在生化處理之前被去除。若油脂已經是乳化液形式，則會添加一些化學藥劑來提高氣浮裝置的去污效率。通過去除污水中含有的大量油脂，能夠有效降低后續程序的生化處理負荷。從構筑物角度來看，化學處理有以下幾點好處。

（1）通過用化學藥劑去除了難以分解的油脂，降低了污水的污染濃度，減少了生化曝氣池的體積以及曝氣裝置的使用量，在設備購買上也可以降低曝氣鼓風機的規格。

（2）化學藥品能夠快速分解油脂，加快氣浮裝置的使用效率，在一定程度上減少設備的費用投資。同時由于設備運行時間減少，也能夠降低曝氣處理的操作費用。

（3）在生化曝氣池內，膜過濾裝置與曝氣攪拌裝置由于不需要再進行油脂處理，其性能也受到了一定保護。

然而，化學處理也有一些缺陷：化學藥劑的投放若是遇到大面積油脂需加大劑量；氣浮裝置有時需要單獨機房來進行存放；保養工作量相應增加。通過分析化學處理的優缺點，在現實處理中必須考慮項目的具體情況，分析方案的經濟性與可行性，綜合考慮，看看消費哪些操作物質能夠既有效有經濟的達到處理目的。

3.3 膜生物反應器

膜生物反應器由兩部分組成：一是通過活性污泥降解有害污染物質；二是采用超膜組件達到固液分離。為了給活性污泥絮凝塊提供充足的氧氣，必須在曝氣池下面安裝多個曝氣裝置，來保證細泡的均勻分布。

膜組件通常是直接安放在曝氣池中，也可單獨安裝在分隔的過濾箱內。一般情況下，若是膜組件被安放在生化曝氣池中，池頂需要配置天車來吊出需保養的膜裝置。真空旋轉模裝置屬于板式的膜處理，板式膜的環形部分安裝在旋轉中軸上面，通過驅動電機緩慢轉動來達到工作的目的。

在裝置轉動工作期間，水渠通過超濾膜來吸收滲濾液，滲濾液被抽取后將會收集在特定的集液管內，通過軸承離開裝置。由于負壓狀態下的抽吸會在反應膜表面形成累積層，因此必須定期采用沖刷方式進行清理。由于膜板是轉動工作，可以將沖洗棒置于膜板的二分之一處進行沖洗，這樣既能有效沖洗到全部位置，又能大量減少沖洗空氣量。

3.4 剩余污泥處理

無論何種污水處理方式，最后都會剩下污泥，必須進行后處理。膜生物反應器技術在設計之前就應充分考慮對污泥的處理方式與處置方式，就我國目前污水處理大環境而言，一般采取以下兩種途徑。

（1）采用機械脫水與機械濃縮，在污水處理廠內將剩余的污泥進行脫水濃縮處理。將處理之后的污泥發酵后填埋處理或是用于農業肥料。但是在多數處理廠內，只是將污泥脫水壓縮，并沒有進行后續填埋工作，只處理、不處置的工作態度需要及時糾正。

（2）少部分污水處理廠內裝有整套的處理裝置。污泥在高度濃縮之后進行厭氧式的發酵，并通過沼氣池來產電。在產電過程中，廢熱可以用于熱干化脫水污泥，是一套循環的處理系統。這種處理系統雖然能夠有效解決污泥的處理與處置，但過程過于復雜，所需要的資金投入量也比較大，因此只用于大型污水處理廠。

4 結語

隨著人們生態意識的增強，膜生物反應器技術已經成功應用于多個污水處理領域。相較于傳統污水處理技術，MBR最明顯的優勢就在于處理能力強、占地面積小、處理后的污水可二次回收利用。

膜生物處理只是整套工業污水處理中的一個流程、環節，對于整套工業污水處理系統來說，除了氣浮裝置與機械過濾裝置進行預處理外，污泥的后續處理與處置也是工業污水處理的內容之一。只有全盤考慮、精密規劃設計，充分利用膜生反應器技術，才能達到污水處理的有效性，從而達到保護環境的目的。

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