膜生物反應(yīng)器技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

陳潔(鹽城鶴翔環(huán)境科技有限公司，江蘇鹽城224001)

膜生物反應(yīng)器技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

陳潔(鹽城鶴翔環(huán)境科技有限公司，江蘇鹽城224001)

膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種污水處理新技術(shù),近十幾年來(lái)我國(guó)對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，并在實(shí)際工程中進(jìn)行了一定的運(yùn)用。本文主要從MBR構(gòu)型、發(fā)展歷程、優(yōu)缺點(diǎn)等綜述了MBR新工藝，并就未來(lái)MBR技術(shù)研究中面對(duì)的挑戰(zhàn)進(jìn)行了概括；同時(shí)，對(duì)水處理工業(yè)應(yīng)用中的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

膜生物反應(yīng)器；水處理；膜污染；展望

基于我國(guó)當(dāng)前水污染嚴(yán)重的現(xiàn)實(shí)，加強(qiáng)水污染控制和實(shí)現(xiàn)污水資源化是目前也是未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)我國(guó)水環(huán)境領(lǐng)域的工作重點(diǎn)。近十多年來(lái)，許多機(jī)構(gòu)對(duì)MBR污水處理工藝開展了大量的研究,取得了令人矚目的成績(jī)。本文主要對(duì)膜生物反應(yīng)器技術(shù)及其在中國(guó)的發(fā)展與應(yīng)用概況作一定的總結(jié)、分析，并對(duì)該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行展望。

1 膜生物反應(yīng)器

膜生物反應(yīng)器（簡(jiǎn)稱MBR）為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合之新型廢水處理系統(tǒng)。基于膜的用途不同,MBR工藝類型可分為固液分離MBR、無(wú)泡曝氣MBR和萃取MBR三類。按其膜組件的設(shè)置位置可分為浸沒(méi)式(一體式或淹沒(méi)式)和外置式(分置式)兩種。浸沒(méi)式MBR與外置式MBR相比,因省略了循環(huán)泵而降低了能耗、占地緊湊等優(yōu)點(diǎn),逐步在研究和工程應(yīng)用中受到重視。

1.1 膜生物反應(yīng)器的發(fā)展歷程

膜生物反應(yīng)器是膜分離技術(shù)與生物反應(yīng)器相結(jié)合的一種工藝，起源于二十世紀(jì)60年代的美國(guó)，1966年Dorr-Oliver公司開發(fā)了第一個(gè)商業(yè)化的外置式膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)。

膜生物反應(yīng)器取得較快發(fā)展的階段是在1980年至1995年。在日本，膜生物反應(yīng)器技術(shù)具有占地面積小、出水水質(zhì)好以及設(shè)備布局較為緊湊等的優(yōu)點(diǎn)，因此，受到國(guó)土面積較小，地面水體由于流程較短而導(dǎo)致水體自凈能力差以及易受污染等突出問(wèn)題困擾的日本對(duì)膜生物反應(yīng)器工藝尤為關(guān)注。1985年日本建設(shè)省組織實(shí)施了“水綜合再生利用系統(tǒng)90年代計(jì)劃”，其中心課題就是膜生物反應(yīng)器的開發(fā)，其主要目的為開發(fā)能高濃度地保持甲烷發(fā)酵菌等微生物，能有效分析城市污水和工業(yè)廢水中的有機(jī)物，能生成甲烷氣體的生物反應(yīng)器。在該計(jì)劃的刺激下，日本農(nóng)業(yè)機(jī)械公司久保田開發(fā)了平板式微濾膜組件iM?BR技術(shù)。1990年和1992年分別在Hiroshima和Sakai-Rinkai進(jìn)行了中試研究，處理量分別為25m3/d，110m3/d，1996年，Kubota已經(jīng)在日本建成了60余座糞便水、生活污水、工業(yè)廢水處理廠，總安裝容量為5500m3/d。與此同時(shí)，在加拿大等國(guó)家膜生物反應(yīng)器也有了較快進(jìn)步，在20世紀(jì)80年代后期到90年代初，Ze?non公司開發(fā)了用于生活污水好氧處理和工業(yè)廢水處理的膜生物反應(yīng)器。MBR工藝在南非也取得了相應(yīng)發(fā)展，Weir Envig公司開發(fā)了商業(yè)化的厭氧消化超濾MBR，用于高濃度工業(yè)廢水的處理。

1.2 膜生物反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)

膜生物反應(yīng)器最大的優(yōu)點(diǎn)是膜的分離作用徹底解決了二沉池中污泥沉降性能影響出水水質(zhì)的問(wèn)題。另外，由于膜的分離作用解決了傳統(tǒng)活性污泥法的污泥濃度問(wèn)題，膜分離單元增加了曝氣池中高活性污泥的濃度，大大提高了生物降解的速率，同時(shí)也降低了比負(fù)荷率，并減少了剩余污泥的產(chǎn)生量。正因膜分離單元替代了傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池功能，既節(jié)省了基建費(fèi)用，又使得各處理單元布局緊湊，大大節(jié)省了土地使用面積。另一方面，膜生物反應(yīng)器易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，操作、管理都較為方便。

雖然膜生物反應(yīng)器在國(guó)內(nèi)外都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在其研究和應(yīng)用過(guò)程中仍有著一定的挑戰(zhàn)。其主要不足之處有：長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中膜污染及其控制、清洗方式等；系統(tǒng)成本、日常運(yùn)行能耗與維護(hù)等費(fèi)用過(guò)高。

2 MBR技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)及其趨勢(shì)

2.1 MBR技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)

2.1.1 開發(fā)新的膜材料和膜組件

目前在中國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用較多的還是國(guó)外膜材料和膜組件。國(guó)產(chǎn)膜材料和膜組件在價(jià)格上有優(yōu)勢(shì),但性能方面仍有待提高,今后應(yīng)加強(qiáng)膜材料方面的研發(fā)工作。開發(fā)使用壽命長(zhǎng)、強(qiáng)度高、抗污染能力強(qiáng)、價(jià)格低的膜材料。膜組件的研究應(yīng)朝著處理能力大、能耗低的方向發(fā)展。

2.1.2 膜污染及其控制技術(shù)

膜污染問(wèn)題是所有膜技術(shù)工藝中一個(gè)普遍問(wèn)題，它需要繼續(xù)深入研究,尤其是針對(duì)成分復(fù)雜的工業(yè)廢水。利用分子生物學(xué)、分形動(dòng)力學(xué)、顯微可視化方法等技術(shù)深入研究膜污染機(jī)理,探索更為有效和簡(jiǎn)便的方法控制或減緩膜污染的產(chǎn)生與發(fā)展。

2.2 MBR的應(yīng)用領(lǐng)域

2.2.1 工業(yè)廢水處理與回用

目前主要在某些工業(yè)廢水處理中得到了應(yīng)用,今后需要對(duì)更多種類的工業(yè)廢水的進(jìn)行處理研究。在工業(yè)廢水處理中,應(yīng)注意組合工藝的開發(fā)和應(yīng)用,如混凝—-MBR、活性炭+MBR、高效菌種+MBR等。由于工業(yè)廢水成份的復(fù)雜性,研究應(yīng)更加傾向于膜污染控制技術(shù)。

2.2.2 飲用水源水凈化

MBR用于微污染水的研究還較少，今后需要對(duì)微污染水源水凈化、地下水脫氮等進(jìn)行更多的研究，并可結(jié)合相關(guān)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)用。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)的科技不斷地進(jìn)步，膜生物反應(yīng)器的理論也會(huì)一步步的走向成熟，開發(fā)高能廉價(jià)膜材料，一定能夠在未來(lái)有著更廣泛的應(yīng)用前景。

[1]鄭祥,朱小龍,張紹園,張坤,樊耀波.膜生物反應(yīng)器在水處理中的研究及應(yīng)用.

[2]環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2000,05:12-20.

[3]鄭根江.膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用[J].水處理技術(shù),2008,10:10-12.