污水處理技術中MBR的應用及進展研究

王永美

摘 要：進入新世紀以來，膜分離技術得到了迅速的發展，在污水處理領域發揮極其重要的作用，而薄膜生物處理系統更是有十分廣闊的發展前景。在這種背景下，文章首先分析了現有的污水處理技術的薄弱部分，進而探討了薄膜生物處理系統（MBR）的應用前景。

關鍵詞：污水處理廠；污染控制；技術；進展

引言

MBR又稱膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor），是活性污泥法與膜分離技術相結合的一種新型污水處理技術。

如今大部分污水的處理方式大都以傳統生物處理程序即活性污泥法為主，其在實際應用中存在許多不足，例如：占地面積廣；廢棄污泥在固、液分離時受沉降性影響極大，易導致污泥膨化造成處理效率不佳、污泥產生量龐大以致污泥處理成本高；由于進水低有機負荷使得處理效率低甚至降低污泥的活性等問題。

近年來各發達國家相繼研究發展生物處理單元結合薄膜固液分離單元的生物薄膜程序。該程序將傳統生物程序的二級沉淀池以薄膜單元取代，用以改善傳統生物處理程序現今所面臨的問題，并可有效提升處理水質，其優點包括良好固液分離、節省土地面積有效利用空間、增進生物處理單元的效能，提升氮、磷營養鹽及有機物的去除效率、易達到操作穩定、可靠、自動控制及整合，最終提高污水處理效果，并減少污泥產量進而使污泥處理成本下降。MBR正是應對這一需求而發展出來的技術。

1 MBR技術優點

生活污水與工業廢水經常利用微生物來分解有機污染物，最常使用的方法即為活性污泥程序。活性污泥程序不但需要較大的曝體積及沉淀池外，同時也會產生大量的生物污泥，且活性污泥程序常有污泥膨化（bulking）與泡沫問題。MBR技術的優點已有深入探討，其優點包括：

1.1 出水水質好且穩定

膜具有較好的分離價值，能夠使泥和水得到很好的分離處理。這種處理效果在使用上比傳統意義的沉淀池的效果更好，出水的情況也十分透明，極大的降低了懸浮物的含有量，出水的品質基本能夠符合生活用水的要求，可以以非飲用水的形式進行回收。與此同時，膜分離技術也可以確保廢水中的微生物被完全截留在相關容器內，這使得該凈水系統中具有更高的生物濃度，從而可以進一步提升對污染物的處理效果。通過這種方式進行凈水處理，所得到凈化的水的品質也能夠具有較好的適應性水平，屬于質量上較為穩定的水。

1.2 提高難降解的有機物的去除效率

MBR能截留微生物于處理槽中的能力比傳統活性污泥法較好。由于微生物完全被截流在生物反應器內，從而有利生長速率緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長，在較短的水力停留時間（HRT）下，可提高系統的硝化效率，提升氨氮的硝化作（nitrification）。同時，固體停留時間（Solid Retention Time，SRT）可相當長，可延長一些難降解的有機物在系統中的水力停留時間，有利于難降解有機污染物的去除。

1.3 剩余污泥產量少

由于處理槽中的污泥活性高，因此，該工藝可維持低F/M比，剩余污泥產量低，降低了污泥處理費用。

1.4 占地面積小，不受場合限制

在所使用的生物反應器的內部，微生物的含量可以保持在較高的水平，這極大的提升了系統處理的活性水平，單位的容器內所能夠承受的負荷水平會增高，從而最終減少了處理槽的數量與體積。在這一處理單元中，并不需要使用沉淀單元，這種模式可以進一步減少空間的使用，所占用的土地面積也大為減少。使用的工藝流程較為簡單，總體結構較為節省，使用上不會因空間的限制而受到約束。

1.5 易于改造

MBR系統不但可以縮短HRT，又可以維持較長SRT操作的有效處理程序，較長的SRT有助于提升生物系統的穩定性，而較短的HRT可以節省反應槽建告體積，降低初設成本。該工藝可以作為傳統污水處理工藝的深度處理單元。在城市二級污水處理廠增加MBR工藝環節，既可使污水進行深度處理，從而實現污水的大量回用，又可以在不大幅擴建污水處理廠規模的情況下增加污水處理能力。

2 MBR的應用領域

MBR的技術特點讓其有了廣闊的應用領域。首先，膜技術的特點十分適合處理小規模污水。具體包括如下幾個方面：一是沒有配置很好的排水管網的住宿區，如居民小區、旅游景點等；二是在需要進行廢水回收的區域加以使用，如酒店、洗車場所等，在這些地方使用能夠很好的發揮出這種方式不受空間限制的優點，可以靈活運用；三是在一些垃圾處理場所所進行的過濾液的回收與處理。另一方面，隨著當前關于城市廢水回收的關注，以及提升生活用水品質的要求，這種方法能夠有效的推進城市用水的品質提升，能夠確保廢水出水品質的提升，更能促進水廠的發展。在一些具有高濃度廢水的工業場合，如造紙、皮革等，這種MBR方式也可以獲得有效的利用，其通常能夠解決其他通過其他處理方式很難達到標準的難題，有助于廢水回收。

3 結束語

MBR正是為了應對傳統生物處理程序的缺失發展而來，雖然有很多優點，但是也存在一些不足。首先是膜造價高，使膜——生物反應器的基建投資高于傳統污水處理工藝。其次，仍面臨薄膜積垢的原因，薄膜積垢是導致流通量衰減、增加清洗頻率與縮短使用壽命，并增加操作成本，進而影響其操作效率。再有就是能耗高，MBR泥水分離過程必須保持一定的膜驅動壓力，MBR池中MLSS濃度非常高，要保持足夠的傳氧速率，必須加大曝氣強度，還有為了加大膜通量、減輕膜污染，必須增大流速，沖刷膜表面，造成MBR的能耗要比傳統的生物處理工藝高。因此，MBR未來研究的著重點必須立足以下幾個方面：（1）薄膜積垢的機理及防治。薄膜積垢主要是在于薄膜與微生物混合液的成份間的交互作用所造成，微生物混合液的成份包括基質的組成、細胞、細胞碎片、微生物代謝物如胞外高分子（EPS），該微生物混合液受廢水成份與MBR系統操作條件的影響。（2）MBR工藝流程及運行條件的優化。（3）MBR的應用可以提升污泥的產出率，從而有效的降低污泥的產量，這有助于帶來廢水處理成本的下降。（4）MBR方法可以借助反應器內的生物含量及相應的代謝特征，對于污泥的活性水平與出水的總體質量加以控制，有助于確定適合微生物進行生長的環境與條件。（5）MBR的經濟可行性問題。隨著經濟社會的不斷快速發展，廢水處理技術也必須考慮經濟層面的問題，如何借助MBR思想，進行具有經濟效益的廢水處理技術開發應當引起關注。（6）以處理特殊水質兼具脫氮除磷，節能、操作維護簡便并可以長期穩定運行為目標，研發新的膜生物反應器。

參考文獻

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