膜生物反應器工藝在中水回用工程中的應用

任 凱

（中材科技股份有限公司 江蘇南京 210012）

1 引言

我國面臨著嚴峻的水資源危機形勢，許多城市水資源短缺，隨著現代工業和人口的迅猛增長，社會用水量激增，但是現存的水資源是有限的，同時還面臨著日益嚴重的水污染問題，水資源缺口越來越大。中水回用是將生產和生活過程中產生的優質雜排水、雜排水以及生活污水經過處理后達到到《生活雜用水水質指標》標準（CJ25.1-89），可以在一定范圍內重復使用的非飲用水。中水在經濟方面具有很好的可行性，可以將中水作為景觀用水、綠化用水、工業冷卻水等，這樣可以大幅度的降低對天然水的消耗量，有效緩解水資源危機問題，實現水資源的良性循環。膜生物反應器應用于處理污水可以使污水經過處理達到城市污水再生利用水質標準，經消毒后再次進行回用。

2 膜生物反應器（MBR）原理及分類

膜生物反應器（MBR）是膜技術與生物反應器的有機組合，它利用膜分離技術代替二沉池作用，將活性污泥和大分子有機物質截留住，在一定程度上提高了活性污泥濃度，也能夠更好的控制水力停留時間和污泥停留時間，使難降解物質得到更好的去除。膜生物反應器將兩者的結合使得生物反應器的性能大大提升，同傳統的生物處理方法相比，其生化效率更高，抗沖擊負荷能力增強，能夠保持更加穩定出水水質，不會占用太大面積，更容易實現自動控制。

膜生物反應器按膜組件與生物反應器組合的不同可以分為：一體式膜生物反應器、分置式膜生物反應器和復合式膜生物反應器。

3 不同膜生物反應器在中水回用中的應用

3.1 一體式膜生物反應器特點及應用

一體式膜生物反應器是日本學者Yamamoto等在1989年首先開發的。其原理是在生物反應器中放置膜組件，再通過泵的抽吸獲取過濾液，曝氣器在膜的外部產生一種剪切力，將膜表面的懸浮物去除，從而降低膜污染。一體式膜生物反應器在處理高氨氮廢水中有著良好效果。張西旺等研究表明：利用一體式膜生物反應器處理生活污水，進水COD、氨氮含量分別為由330mg/L、85~115mg/L，出水分別為25mg/L、5mg/L，符合標準，可以被用作景觀用水、清洗用水。

一體式膜生物反應器就是整體系統性好，因此降低了其占地面積；運行費用也大為降低；不足是反應器存在膜污染問題、設備需清洗等問題。

3.2 分置式膜生物反應器的特點及應用

分置式膜生物反應器和一體式反應器不同，膜組件和生物反應器是分開的，其原理是利用循環泵為生物反應器中的混合液增壓，然后通入膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液透過膜從而得到處理。分置式膜生物反應器在國內外工程實踐中得到良好的應用，分置式MBR在技術和經濟上都是可行的，實踐表明系統對污水COD、氨氮都有著良好的去除效果，對于SS和色度的處理效果更加顯著，達到了回用的要求。

分置式MBR中的膜組件與生物反應器間獨立性高，不會產生交叉影響；提高了單位面積通水量；運行穩定性好，也便于人工操作控制；但不足之處就是單位水能耗高、占地而積較大。

3.3 復合式膜生物反應器的特點及應用

復合式膜生物反應器和一體式膜生物反應器類似，膜組件和反應器是一體的，出水方式是重力出水或負壓出水，兩者生物反應器的型式不同，復合式MBR是在生物反應器中安裝填料，由此形成的復合式處理系統可以使系統的抗沖擊負荷增強，同時反應器中懸浮性活性污泥濃度維持在穩定水平，使膜污染得到控制，同時保證較高的膜通量。楊孟等將復合式膜生物反應器應用于生活污水的處理回用中取得很好的效果，其對氨氮、TOC、色度的去除率均達到了90%以上。

復合式膜生物反應器的優點在于系統處理污水的效果更好，此外其整體抗沖擊負荷能力也非常好，避免了反應器中污泥濃度過高的問題，消除了其對膜通量的影響；缺點是工藝更為復雜，控制要求高。

4 MBR應用于中水回用的效益及前景

中水回用長期經濟效益是明顯的，中水回用雖要增加工程建設投資，但輸送距離短，在一定程度上減少了取水和污水處理的費用以及上下水管道的建設及維護費用，同時隨著膜材料的改進和生產規模的擴大、性能的提高、使用壽命的延長與膜價格的降低，MBR的運行費用有望大大降低，因此膜生物反應器應用于中水回用具有很好經濟效益；中水回用有良好的環境效益：中水的循環利用減少了從自然環境中的取水量，可以減輕由于水資源超采帶來的環境危害，緩解水資源危機狀況，同時也減少污水的排放，減少對天然水體的污染。

MBR工藝應用于中水回用前景廣闊，（1）國家正在大力發展中水回用，出臺相關政策和標準來鼓勵和規范中水回用和膜生物反應器的設計使用；（2）對于膜生物反應器研究及應用日趨成熟，國內外已經有許多工程實踐，其自動化水平高，易于操作管理，節省管理費用，系統穩定可靠，膜生物反應器在我國蓬勃興起的中水回用領域將會擁有更好的前景。

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