MBR膜生物反應器在干旱區小城鎮污水資源化利用中的研究與實踐

劉生寶　劉芬　孫志華

摘 要：MBR膜生物反應器是污水資源化利用的重要手段，可以提升污水的處理效率。文章主要結合干旱區小城鎮的污水性質，對MBR膜生物反應器的相關概述、應用研究以及發展趨勢進行探討，以期相關部門可以針對干旱區小城鎮的環境特點，設計科學的膜生物反應器，以便促進干旱區小城鎮環境的可持續發展。

關鍵詞：MBR膜生物反應器；干旱區；污水資源化

前言

隨著經濟社會的不斷發展，水資源短缺已經成為制約人們發展的重要問題之一，為了提升水資源的利用效率，國際上已經逐漸開始對污水資源化的應用進行研究，其已經在城市中得到了較好的發展，但是在干旱區的小鎮發展中仍然有待進一步研究。因此，加強對MBR膜生物反應器在干旱區小城鎮污水資源化的研究與實踐具有重要的意義。

1 MBR膜生物反應器的相關概述

膜生物反應器主要包括膜分離組件和生物反應器。膜生物反應器主要包括曝氣膜生物反應器、萃取膜生物反應器和固液分離膜生物反應器。使用最為廣泛的是固液分離膜使用器。與傳統污水處理技術相比，膜生物反應器具有較高的污水處理能力，并且結構簡單，已經成為國際上重點關注的技術之一。

2 MBR膜生物反應器的應用研究

2.1 MBR膜的應用研究

MBR膜是膜生物反應器的重要組成部分，其關系著膜生物反應器的整體功能，其主要作用是實現高效的固液分離。但是在MBR膜的運用中，其成本相對較高，而且壽命短，容易受到污染，在一定程度上限制了MBR膜的發展，針對這種情況，各國研究人員紛紛對MBR膜的材料進行研究，以便可以保證膜的高性能和耐污染性，以便可以最大程度的提升污水資源化的利用效率。

在目前的MBR膜材料使用中，主要包括有機膜和無機膜，有機膜成本相對較低，而且樣式多種多樣，但是容易受到污染，不適合適用于MBR膜生物反應器中。例如陶瓷膜，雖然使用性能較好，但是成本較高。有機膜的主要材料包括聚乙烯、聚丙烯和聚醚砜等。在有機膜材料的使用中，應用最為廣泛的是聚偏氟乙烯，但是其價格相對較高[1]。

經過研究人員的不斷努力，已經將兩種以上的材料混合起來作為膜材料，通過材料的不同性質來改善膜的化學性質。如通過氧化和等離子處理等。相信MBR膜生物反應器經過研究人員的努力，必將會創造出成本較低且具有實用性的分離膜。

2.2 MBR膜的制備技術研究

膜的制備技術主要有濕法和熱致相分離法。濕法容易獲取中空纖維式或者平板式微孔膜，但是膜的強度較低。熱致相分離法具有較高的水通性和機械強度，適合應用于MBR膜生物反應器中，但是其技術指標相對較高。主要是由于在MBR膜生物反應器中，孔的結構關系著膜的通量，大孔徑的膜孔更加容易發生堵塞，從而產生污染，而小孔徑卻具有較高的通量。總而言之，膜的材料和制備技術關系著MBR膜生物反應器的發展，其需要科研部門逐漸加大研究力度，以便可以加強對污水的處理效率。

2.3 膜組件技術研究

在MBR膜生物反應器的制作中，通常將其組裝在膜組件內，以便可以提升系統的使用效率。目前的膜組件主要包括中空纖維式、平板式和管式。空中纖維式由于結構簡單，性能較好，被廣泛應用。而我國在膜組件技術的研究中，起步較晚，對技術掌握不足，部分產品還需要依賴于國外的進口。因此，在MBR膜生物反應器的制作中，我國仍然需要加強對膜組件技術的研究[2]。

2.4 MBR膜生物反應器工藝研究

MBR膜生物反應器主要包括外置式、浸沒式兩種類型。外置式主要是將膜組件和生物反應器分離，生物反應器中的混合液經過系統輸送到膜組件，最終完成污水處理，而固體污染物被帶回到反應器中。其性能穩定，容易清潔，但是需要水流的循環較大，不利于應用于干旱區的小城鎮中。浸沒式的膜生物反應器主要是將膜組件置入生物反應器，將污染物中的污泥去除，最終通過泵的作用產水。其能耗較低，適用于使用在干旱區的小城鎮中。在膜生物反應器的使用中，通常將其與其他工藝聯合使用，可以提升MBR膜生物反應器的使用性能。例如將MBR膜生物反應器與RO技術聯合使用，可以提升水的重復利用率，適合應用在干旱區的污水處理。

2.5 膜污染控制技術研究

膜污染是目前膜生物反應器使用中存在的最大問題。其影響因素主要包括以下幾點：第一點是膜的結構和特性對膜污染的影響，如孔的直徑和分布等。第二點是膜的運行條件，如污水和污泥的性質等。第三點是膜生物反應器的操作系數，如壓力和膜通量等。在膜生物反應器的研究中，利用有效的手段可以提升膜生物反應器的使用性質，如通過設計膜組件與反應器，可以改善對污泥的處理效率，同時通過間歇操作和反洗等技術可以控制膜污染的發展，其對于MBR膜生物反應器的使用具有重要的價值。

2.6 膜的清洗技術研究

膜的清洗技術是膜生物反應器應用的最后手段，可以提升膜的使用效率，其清洗技術主要包括物理清洗和化學清洗。物理清洗的主要方式有高速水沖洗和超聲波沖洗等，但是對于干旱區的小城鎮而言，適用于使用超聲波清洗方式。但是經過反復的清洗后，物理清洗難以達到膜的使用需求，這時候需要運用化學清洗，其通過化學反應可以較好的改善膜的性能，但是化學清洗可能會對膜產生新的污染物質。例如在用氫氧化鈉的清洗過程中，可能會給膜帶來蛋白質和微生物的污染。因此，研究人員必須通過多種化學試劑的組合來對膜進行清洗，以便可以提升膜的使用效率，并且可以最大程度的減少對膜的污染。

3 MBR膜生物反應器的發展前景

在MBR膜生物反應器的使用中，其具有較高的使用性能和經濟效益，對于污水的處理具有重要的價值。但是在干旱區的小城鎮污水處理中，研究人員對膜生物反應器的使用仍然需要注意以下問題：第一點是對膜材料的選擇，要使其符合干旱區的環境特點；第二點是要根據干旱區的特點研究膜組件的工藝技術，使其可以更好的發揮其性能；第三點是在膜生物反應器的使用中，要根據具體環境對膜生物反應器的操作系數進行分析，例如根據溫度、污水和污泥的使用性質來設定膜生物反應器的操作系數。最后，在膜生物反應器的使用中，研究人員需要選擇合理的防治污染技術和膜清洗技術，使膜生物反應器可以達到最佳的使用性能，并且可以提升干旱區污水的處理效率。

4 結束語

在科技日益發展的今天，污水處理技術已經成為人們重點關注的問題之一，傳統的污水處理技術已經難以滿足新時期的發展需求，MBR膜生物反應器已經成為重要的污水處理技術。但是在干旱區小城鎮的污水處理中，仍然存在較多的問題需要相關部門進行處理。希望通過文章的相關介紹，科研部門可以在膜的材料選擇、膜組件的工藝技術、膜生物反應器的操作系數、膜的防污染技術和清洗技術等方面進行深入的研究，繼而可以針對干旱區的小城鎮環境特點制定出符合污水處理的膜生物反應器，以便可以最大程度的提升污水的處理效率。

參考文獻

[1]徐東耀，姜志琛，趙曙光，等.一體化脫氮除磷反應器研究進展[J].水處理技術，2014，8（2）：1-5.

[2]孫長虹，潘濤，薛念濤，等.膜生物反應器在我國的研究現狀與趨勢：文獻計量分析[J].膜科學與技術，2015，2（6）：113-119.