探究MBR工藝在污水處理中的研究及應用

莫澤偉

摘 要：在污水處理、水資源再利用領域，MBR（Membrane Bio-Reactor）又稱作膜生物反應器，是一種由污水生物處理技術與膜分離技術有機結合的新型水處理技術。目前MBR工藝已經被廣泛應用于污水處理中。基于此，本文主要分析MBR工藝在污水處理中的具體應用，希望能給相關人員提供一些有價值的參考。

關鍵詞：MBR工藝;污水處理;應用

MBR最早是由美國Dorr oliver公司用于廢水處理研究中，之后越來越多國家將MBR工藝用于生活污水和工業廢水處理中。由于MBR工藝在處理廢水時有出水水質優良、穩定的優點，我國許多地區也將MBR工藝應用于污水處理中，而且我國對MBR工藝的投入使用呈現出不斷上升的趨勢。隨著MBR工藝在我國大范圍地投入使用，其在污水處理中也暴露出了一些問題，如能耗高、廢棄膜污染等。但不可否認的是，MBR工藝在污水處理應用中，具有較大的處理優勢和應用價值。

1、MBR工藝介紹

1.1? 概念

MBR又稱為膜生物反應器，其結合了膜分離技術和生物處理技術，是一種新型的水處理技術。MBR工藝主要由分置式、復合式和一體式三種類型，其中分置式是將膜組件和生物反應器分開，然后再用循環泵將生物反應器中混合液打入膜組件過濾端，這樣在壓力的作用下混合液的水會滲透過膜，成為處理水，大分子物質則被截流在系統內。一體式則是將膜組件裝入生物反應器中，這樣在污水進入膜生物反應器時，混合液中的活性污泥開始生物代謝，將水中大部分污染物去除，并且在水泵的作用下由膜過濾出處理水，從而實現污水凈化。復合式與一體式相類似，不同的是復合式在生物膜反應器中加入了填料，能夠改變膜反應器的性狀。

1.2? 特點

由于MBR工藝的膜分離裝置能夠將生化反應池中的大分子有機物和活性污泥截留，這樣能夠減少二沉池這一環節，而且在膜分離作用下生物反應器的功能大大增強，活性污泥也能維持在較高濃度，所以相比較于傳統的活性污泥法，其污染物的去除率更高。總的來說，MBR工藝具有以下幾個優勢：一是MBR工藝出水水質優良;二是MBR工藝省去了二沉池、混凝、過濾等處理單元，占地面積小，征地費用低;三是MBR工藝產生的剩余污泥較少，且不受污泥膨脹的影響;四是由于膜片高效截留作用，生物相豐富，抗水質沖擊負荷能力強，氨氮去除率高，除磷效果好;五是自動化程度高，運行管理方便，同時可以采用模塊化設計來應對水量增長。

1.3? 膜的類型

MBR工藝中膜的類型主要有高分子有機膜和無機膜兩種。高分子有機膜主要由聚丙烯晴、聚烯烴類、聚乙烯類組成，其優點主要表現為膜的制造工藝較成熟，而且成本相對較低，所以應用比較廣泛。但是高分子有機膜也有其缺點，主要是因為在應用過程中會容易造成污染問題，而且高分子有機膜的強度較低，使用壽命較短。無機膜是由無機高分子材料、金屬氧化物、多孔玻璃、陶瓷等組成，其優點耐酸抗溫，通量較高且耗能較少，缺點則是造價高昂，而且制作工藝并不是很成熟，所以還不能夠大范圍地投入使用。

2、MBR工藝在污水處理中的具體應用

2.1? 應用實例

膜生物反應器技術（MBR）在國內已較為廣泛地應用于工業污水，北京已應用于城市污水深度處理，潮州也于2017年開工建設了潮州市內第一個采用MBR工藝的污水處理項目，該項目由于原選址被城市居民區包圍，土地價值很高，征地拆遷或投資管網引水至城郊新建都要付出昂貴代價，最終選擇占地小，污泥產量小，出水能滿足高標準排放或回用要求的MBR工藝技術。

2.2? 消毒處理

MBR工藝最大的優勢就是出水水質優良，基本可以穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級A排放標準，出廠水完全可以作為廠內MBR膜、細格柵等設備反沖洗回用水或綠化灌溉水，同時，根據排放標準，出廠水還需要控制糞大腸菌數量。潮州某污水廠主要是通過紫外線燈來進行殺菌，同時，為了加強殺菌效果，還在清水池處安排次氯酸鈉溶液投加點進行輔助殺菌，確保出廠水達標。

2.3? 污泥處理

在以往的污水治理過程中，會產生許多副產品，其中占比最大的是剩余污泥。所以在處理廢水時，應當要妥善處理污泥，以避免二次污染問題的發生。而MBR工藝由于膜組件的高效截流作用，使得膜生物反應器內保持高污泥濃度，有機負荷低、污泥齡長，微生物的總量非常大，在消耗污染物的同時，還有相當一部分處于衰亡期的微生物靠自身的內源呼吸進行代謝分解，消耗了污泥生長過程中的剩余量，該工藝的剩余污泥量排放量少。最終排放的剩余污泥采用重力濃縮+廂式隔膜壓濾機的方式，可以將污泥含水率降至60%以下，再用一般運輸工具直接外運處理。

2.4? 噪音控制

在污水處理過程中，會使用到相關的動力設備，如鼓風機、水泵等，這些動力設備容易產生噪音，因此MBR工藝在污水處理中應用，還需要解決噪音擾民的問題，這就需要在選擇動力設備時，優先選擇低噪音的動力設備，比如空氣懸浮離心鼓風機，從而有效降低噪音。同時，還可以在風機排氣口位置設置消音器，在風機設備與管道連接處增加柔性接頭，在管道支架位置設置隔震墊防止共振，在氣管外包裹隔音棉，這樣能夠有效減小運行過程中的噪音。

3、MBR工藝應用中暴露出的問題

隨著MBR工藝的廣泛應用，其在具體的應用過程中也暴露出了一些問題，主要表現在MBR工藝的投入成本較大、能耗高、膜的使用壽命短、膜的污染等問題，這些問題都給MBR工藝的應用和發展造成了較大影響。從MBR工藝中膜的類型來看，兩種膜的類型有著較大矛盾，高分子有機膜雖然制作工藝成熟、成本低，但是使用壽命短且會造成污染，雖然膜清洗技術有了一定的發展，但是并不能夠根本解決膜污染的問題，而且經常清洗膜，會降低膜的使用壽命，這樣不僅增加了成本，還會造成新的污染。而無機膜雖然強度強，但是制作成本高，影響了MBR工藝的應用和發展。另外，以潮州某污水廠的運行情況看，膜清洗需要的藥劑也是一筆不小的開支，同時，由于MBR工藝自動化程度高，設備多且產水泵與各類氣動閥啟停頻繁，導致故障率比其他工藝更高，后期設備維護費用高。

4、MBR工藝的未來發展

針對于MBR工藝在應用過程中暴露出的問題，MBR工藝未來發展的方向，首先應當改進膜生產制作工藝或者尋找新型的材料來彌補現有材料的不足。其次就是優化MBR工藝的運行條件及流程形式，減少設備維護費用。同時深入研究膜污染機理和膜清洗技術，在保證過濾效果的前提下降低對膜的損耗。MBR工藝未來發展的方向應當是以投資小、處理效果好、節能高效、運行穩定為目的。

結語：

總而言之，MBR工藝在污水處理中的應用，受制于膜材料和制作工藝，在實際生產中出現了種種問題，但也有無可比擬的優點和發展前景，只要未來能夠實現MBR工藝的膜片低成本化、設備穩定化、運行節能化、廢膜無害化，那么，MBR工藝必將成為污水處理的主流方向。

參考文獻：

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