試論膜生物反應器在污水處理中的應用

郭 宇，梅 梅（重慶地質礦產研究院，重慶400000）

試論膜生物反應器在污水處理中的應用

郭 宇，梅 梅（重慶地質礦產研究院，重慶400000）

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

膜生物反應器；污水處理；應用

1 引言

在水環境質量嚴重惡化的背景下，膜生物反應器是一種符合時代發展的污水處理技術，是當前污水處理領域中最具發展潛力的技術之一，對緩解水資源短缺具有重要作用。該技術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器結合起來，以膜組件來強化生化反應，將污水中的微生物截留在生物反應器中，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。可見，膜生物反應器已成為污水處理與回用的有效手段，加強對該新型技術的研究是非常必要的。

2 膜生物反應器分類

2.1 分離膜生物反應器

分離膜生物反應器具有處理效率高、處理設備占地面積小等特點，傳統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應用于污水處理中，將二沉池所構成的分離膜生物反應器用膜組件代替掉，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，膜生物反應器在高污泥濃度下也能較好的保證出水水質，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 無泡膜生物反應器

無泡膜生物反應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，無泡膜生物反應器可實現對氧的充分利用，當空氣或氧氣進入傳質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效率，且氧氣分壓被控制在小于泡點內，導致氧氣無法進入大氣，從而實現了氧氣利用率的最大化。

相對而言，無泡膜生物反應器在含揮發性有毒有機物或發泡劑的工業廢水處理中的應用具有顯著效果，不會將揮發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 萃取膜生物反應器

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

圖1 萃取膜生物反應器

3 膜生物反應器在污水處理中的應用分析

3.1 在生活污水中的應用

目前，多將膜生物反應器所凈化的水應用于道路清掃、洗車、綠化等方面，由于膜生物反應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用于生活污水處理及回用中。雖然膜生物反應器的運行成本高于常規的生物處理方法，但可實現中水回用的目的，且隨著近年來國家加大了對該技術的研究和開發力度，各種新型膜生物反應器逐漸涌現出來，其運行費用大幅度下降，可見膜生物反應器在污水處理中的應用具有經濟和技術上的競爭優勢。

某市污水廠將膜生物反應器應用于污水再生回用工程中，工程規模約400m3·d-1，和常規的砂濾及曝氣生物濾池相結合的工藝相比，具有出水水質好、運行穩定、操作維護簡單等優點，在進水水質相同的情況下，這兩個出水水質情況如表1所示。在對表1進行分析后發現，膜生物反應器的出水水質要高于砂濾及曝氣生物濾池相結合的工藝，同時也符合城市再生利用水質標準（GB/T18920-2002），另外，經濟分析表明，中水的運行費用約0.57元·m-3，總成本約1.05元·m-3，可見，膜生物反應器在生活污水處理中具有較好的發展前景。

表1 膜生物反應器與砂濾及曝氣生物濾池工藝出水水質比較

3.2 在工業廢水處理中的應用

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

①印染廢水處理。目前，我國對膜生物反應器在印染廢水處理方面的應用已趨于成熟階段，厭氧-好氧反應器加膜分離裝置是當前印染污水處理中最常見的裝置。相關研究人員采用膜生物反應器對印染廠污水進行處理后，對COD的去除率高達90%、色度的平均去除率為95%，出水pH值為7～8，出水水質良好；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行處理后表明，在進水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%，且出水水質相對穩定；③石油、化工廢水處理。石化企業的用水量相對較大，對石化廢水進行深度處理后，實現廢水的回收再用可產生較高的經濟效益和社會效益。采用膜生物反應器和超濾工藝對某石化企業二沉池出水分別進行深度處理，試驗結果表明，采用膜生物反應器的出水水質比超濾工藝更為穩定，且具有較強的耐沖擊負荷能力。

3.3 在醫院污水處理中的應用

從可持續發展的角度出發，膜生物反應器在處理醫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。采用膜生物反應器為主體的工藝對某醫科大學總醫院廢水進行處理，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，出水水質良好，且工藝操作較為簡單。

4 結語

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

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2095-2066（2016）33-0015-02

2016-11-12

郭 宇（1985-），男，工程師，碩士，主要從事環境工程相關工作。