膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用研究

文_馬煥春 重慶水利電力職業技術學院

1 膜生物反應技術概述

1.1 膜生物反應技術的基本原理

膜生物反應器是膜生物反應技術的基礎，實踐發現，膜生物反應器具有較強的污水處理能力，將其應用于環境工程中，可以發揮較好的處理效果。在20世紀90年代，西方發達國家已經開始廣泛研究和應用膜生物反應器。我國近年來引入此項技術，且進行了大力發展和應用。其中，膜分離技術、生物污水處理技術是膜生物反應器技術的基礎，其將生物處理技術和膜分離技術的優勢充分綜合起來，在較大程度上提升了污水轉化率與處理效果。

1.2 膜生物反應技術的分類

結合功能差異，可以將膜生物反應技術的反應器分為三種類型，包括萃取膜生物反應器、膜曝氣生物反應器以及膜分離生物反應器等。其中，最為廣泛用到的為膜分離生物反應器，經過不斷發展，目前已經比較成熟。

2 膜生物反應技術的優劣勢分析

2.1 膜生物反應技術的優勢分析

研究發現，膜生物反應技術綜合使用了膜分離技術和生物處理技術，以便深度凈化污水。其將膜分離技術、生物處理技術的優勢充分發揮出來，具有較大的優勢。具體來講，體現在這些方面：首先，通過膜生物反應技術的應用，可以促使污泥產量得到有效降低，借助于膜分離單元有效隔離處理雜質和其他有機物，在反應器內部限制污泥，且池內環境不會繁殖有機物，可以顯著降低污泥產量。其次，膜生物反應器具有較高的反應效率和分離質量，在設計反應器結構過程中，因為只有較少的生成污泥量，那么過濾單元、沉淀單元不需要設置，這樣污水處理設備占用空間得到了大大的減少，在較大程度上降低結構成本與運營成本，性價比較高。且污染沉降等問題不會出現，污水凈化效率得到提升。對反應器內進行加壓處理，借助于生物反應膜滲透廢水，有效隔絕了雜質和無機物，高效分離廢水與微生物，促使污水處理質量得到提升。最后，通過膜生物反應技術的應用，可以促使反應器內活性污泥濃度保持在較高的狀態，顯著提升單位時間內的降解分離量，生物處理效率得到加快，有機廢水處理質量得到保證。

2.2 膜生物反應技術的劣勢分析

調查研究發現，膜生物反應技術的應用具有較大優勢，如效率、質量較高，成本較低等。但是也有諸多的問題出現，首先有機物是生物膜的組成部分，那么污水滲透過程中，會有較多的雜質被吸附和過濾掉，部分物質只有較小的分子結構，滲透孔就可能遭到堵塞，進而經過一段時間的運行后，降低生物膜的出水效率和出水質量。

3 膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用

3.1 動態內循環反應技術

該技術主要是優化了膜生物反應技術，促使有動態式內循環反應器形成，其將超濾膜發展為有機過濾生成的動態膜，因為采用的濾膜材料孔徑較大，因此在較大程度上降低了反應器的制造成本，推廣應用價值較高。實驗表明，本種反應器只需要進行20min左右的凈化準備，就可以將濾餅層的作用充分發揮出來，能夠有效濾除污水里面的COD/TN/TP等成分，其中對COD的去除率可以達到96%以上。且將內循環動態模式運用于反應器中，增強了結構的內流性，可以更加均勻的混合混合液，相較于分離生物反應器，其具有更好的凈化效果。在氨氮去除方面，可以達到98%以上的去除率；在總氮去除方面，因為應用了動態生物膜，可以達到52%以上的TN去除率。

3.2 EGSB-MBR重組技術

EGSB即為第三代厭氧反應器膨脹顆粒污泥床，其將出水回流系統增加于上流式厭氧反應器中，可以更加高效地融合反應器內液，更加均勻緊密地接觸有機質和微生物，促使生化反應速度得到加快，生物降解效率得到提升。通過有機結合膜生物處理技術和EGSB，能夠將兩種技術的優勢充分發揮出來，且兩者的劣勢也可以得到有效消除。通過EGSB-MBR重組技術的運用，可以互補整合兩者的優勢和缺陷，促使凈化系統更加穩定高效運行。

3.3 曝氣濾池技術

在膜生物反應技術體系中，非常重要的一種類型為曝氣濾池技術，目前主要是搭配使用曝氣濾池技術和分離反應器，借助于氣浮工藝的運用，將膠體、專用洗滌劑等投放于曝氣生物反應器內，其與廢水發生化學反應，促使中和、沉淀的目的得到實現，有效分離了污水污染物和水分，凈化效果比較顯著。

4 膜污染與防治

4.1 膜污染的影響因素

4.1.1 膜的性質

膜材料、膜孔徑、孔隙率、親水性等較多方面都屬于膜的性質內容。在膜孔徑方面，進水及反應器內混合液的性質是膜污染出現的主要原因。一般來講，膜具有更高的通量和更大的孔徑，更容易有堵塞問題出現。在親水性方面，膜抗污染性能會在較大程度上受到膜材料親水性的影響，親水性膜不會受到吸附影響，會有更大的膜通量產生。膜孔隙率較小的話，更容易出現堵塞問題。

4.1.2 污泥混合液的性質

懸浮物固體濃度、粒度分布等都屬于污泥混合液的性質內容，其會在不同程度上影響到膜污染。如果生物反應器內的污泥濃度保持在較高狀態，可以促使污泥負荷得到降低，基質去除率得到增加，污泥產量得到減少，但是也有研究表明，過高的污泥濃度，會影響到固液分離。在EPS方面，其是微生物細胞的高分子粘性物質，會直接影響到活性污泥混合液中絮體的形成。大量研究表明，膜污染會直接受到EPS的影響。在污泥顆粒尺寸分布方面，一般來講，絮體尺寸與濾餅層阻力之間存在著反比關系，也就是說越小的絮體尺寸，會產生越大的濾餅層阻力。

4.1.3 操作條件

膜污染也會受到操作條件的影響，其中，膜通量、操作壓力、運行溫度等都屬于重要的影響因素。在溫度方面，通過對運行溫度適當升高，可以促使膜分離過程的實施更加順利，這是因為溫度變化隨之改變了粘液粘度，且提升溫度，還可以促使膜面上污染層的厚度和孔徑得到改變，促使膜的通透性能得到有機改善。

4.2 膜污染的防治措施

4.2.1 增強膜的抗污染能力

因為膜的性質會直接影響到膜污染的產生，因此，選擇的膜需要具備較高的孔隙率、較好的親水性以及適當的孔徑。如果膜屬于自然憎水性，那么就需要進行改性處理。通過改性處理，可以促使膜通量得到增加，生物污染得到減少。

4.2.2 改善混合液特性

通過對混合液特性進行改善，可以有效防治膜污染。在具體實踐中，可以將預處理組件添加于工藝中，以便將污染物去除掉，也可以對污泥特性參數進行改善，以便對膜污染有效防治。其中，將PAC顆粒添加于混合液中，可以將PAC顆粒的吸附作用充分發揮出來，促使活性污泥的可濾性能得到改善，濾餅層形成得到減小，進而實現膜過濾阻力降低的目的。且PAC顆粒的投入，也可以促使生物固體回流得到增加，進而促使濾餅層厚度得到減少。

4.2.3 優化膜分離的操作條件

在膜污染防治中，還需要對膜分離的操作條件大力優化。其中，充分利用終端過濾能量，會導致膜污染較快出現，針對這種情況，就可以實施錯流過濾。有人將終端過濾、錯流過濾、反沖洗的優勢充分利用起來，將終端過濾、反沖洗、過流過濾復合系統構建了起來。實踐研究表明，本系統具有較好的運行效果和較高的經濟性。

4.2.4 優化反應器和膜組件的構成

在未來發展中，需要對反應器內部結構精心設計，促使設備死角、死空間間隙得到減小，避免有微生物變質問題出現，促使膜污染得到減輕。此外，通過對流道結構合理設計，可以促使水流及時沖掉被截留的物質，實現膜污染減輕的目的。

5 結語

在可持續發展理念日趨深入的今天，環境工程污水處理中廣泛應用了膜生物處理技術，其具有較好的處理效果和較快的處理效率，且性價比較高，值得推廣和應用。但是，在實際應用過程中，膜生物反應技術也存在著一些問題，如膜污染問題等，需要引起人們充分的重視，采取針對性的防治技術，避免膜污染問題的出現。在未來發展中，需要繼續深入研究膜生物反應技術，優化技術工藝，增強污水處理效果，為我國環保事業的推進做出更大貢獻。