MBR 膜處理工藝在大型污水處理廠中的運用分析

王雪

（山西潞安礦業（集團）有限責任公司聚創分公司，山西 長治 046204）

Membrane Bio-Reactor 是MBR 的總稱，它是一種先進的、高效的水處理工藝，它能夠充分結合生物處理單元和膜分離單元，以此強化處理水效果。國外在20 世紀90 年代期間，就已經在污水處理廠中應用這種工藝，根據實踐證明，效果較好。本文將從MBR 工藝介紹、MBR 工藝用膜、MBR 工藝處理水質特征分析、MBR 膜處理工藝在大型污水處理廠中的運用、MBR 工藝在運用中所暴露的問題、MBR 工藝未來的研究方向六大方面來進行深入剖析。

一、MBR 工藝介紹

MBR 翻譯成中文來說是膜生物反應器，是一種新型水處理工藝，充分結合了生物處理技術和膜分離技術。一般情況下，MBR 分為三種類型，即復合式、分置式、一體式。從形式上來說，復合式屬于一體式范圍之內，但是有所差異的是加入了填料于生物膜反應器中，以此對膜反應器的一些性狀進行了改變。分置式指的是分開設置生物反應器和膜組件，依據循環泵打至膜組件的順序，生物反應器之中混合液的過濾端在壓力的影響下，其中的液體會穿過膜，以此實現水處理的效果。一體式指的是在生物反應器內安置膜組件，在膜生物反應器成功進入污水后，混合液中的活性污泥會全部去除水中的絕大多數污染物，而后在出水泵的影響下，水透過膜，以此達到污水處理的效果。

二、MBR 工藝用膜

在MBR 工藝中，所用的膜可以分為無機膜和高分子有機膜兩種類型。無機膜組成內容有陶瓷、無機高分子材料、金屬氧化物、多孔玻璃等，它的優點是有較高的耐酸抗溫能力并且低能耗，缺點是造價成本較高，制作膜工藝還沒有步入成熟階段，以此難以大規模、大范圍的應用。高分子有機膜組成內容有聚丙烯腈、聚烯烴類、聚乙烯類等，優點是投入成本不高、有著十分成熟的制造膜工藝，能夠大范圍、大規模地進行使用。缺點是，在實際運行期間，會造成污染問題，不僅如此，高分子有機膜存在較低的強度，且使用年限不長。

三、MBR 工藝處理水質特征分析

針對于MBR 工藝處理水質特征分析，筆者整理了兩點，分別是：MBR出水常規水質特征、MBR 出水溶解性有機物特征，本章將一一進行論述。

四、MBR 出水常規水質特征

根據相關調查研究發現，采用MBR 工藝處理普通洗浴類廢水，出來的水無異味無顏色，主要污染物5mg/L ＞NH3-N；10mg/L ＞BOD5，40mg/L ＞CODCr，不僅如此，也會顯著降低糞大腸桿菌群的數量，一般情況下，680個/L 為降低的具體值。按照以上相關數據發現，使用MBR 能夠對各種污染物的濃度進行有效降低，提高出水后的質量。不僅如此，對比傳統二級活性污泥工藝和MBR 工藝處理效果得知，由于MBR 膜組件具有截留高效效果，能夠保持反應器中的生物量較高，尤其是能夠聚集生產滯緩的硝化菌，從而對各種處理生物效果進行有效提高，包括：脫氮等。

五、MBR 出水溶解性有機物特征

根據相關調查研究發現，在使用MBR 膜處理工藝處理城市生活污水的過程中，不同有機物在膜組件的影響下，會發生滯留現象，以此引發污染，其中的主要物質是SMP（溶解性微生物代謝產物），它的成分包括蛋白質、肽類等，容易堵塞模孔，弱化最終出水的效果，若是情節嚴重，還會損壞膜組件功能。根據相關調查分析得知，SRT（污泥泥齡）是影響SMP 產出的主要因素，為此，在處理污水使用MBR 期間，要提高重視程度。

六、MBR 膜處理工藝在大型污水處理廠中的運用

（一）相較于膜組件來說，安裝抽吸水泵的位置要高一些，在建設處理系統期間，為了便于收集污水，一般情況下，會建設成半地下式或者是地下式，而后在地面安裝抽吸水泵，一般設計工作人員會普遍認為，液面與水泵之間的高差會小于抽吸水泵吸程，通常不會影響出水，而后在運行系統期間，操作工作人員會察覺到系統在上水期間會十分艱難，并且在系統停止運行到再次啟動后，都會存在相似的問題。產生這種情況的原因是由于管道內空氣的體積大于泵體容積，水泵排出泵體中的水后，在泵體進入空氣后，會破壞整個吸水過程。

想要處理解決上訴問題有兩個方法：對抽吸水泵標高進行降低，使其比膜池正常運轉時最低水位還要低，保證系統停止運行后，管道內不會出現倒流水回到池內的情況；對灌進出水管高差間進行穩定，對破壞倒流穩壓罐進行增加為穩壓罐后至膜組件穩定2.5-3 倍的管道容積，倒流管道中的水時，會對虹吸產生破壞效果。

（二）在建設期間，為了節約經費，通常會將膜架制作成一體式，在模框中固定圍護結構，此種方法能夠對初期投資進行有效降低，但是這種系統會大大提高平日里清洗維護工作的難度，減少清洗的次數，縮短使用膜的年限。應當分治導軌以及維護結構、曝氣系統、膜系統，在池低固定圍護結構，沿著導軌，安裝膜系統，在污染膜系統后，會降低產水率，清洗時，可以采用單獨吊起方法，對清洗工作量進行大大降低，從而徹底清洗。

（三）操作工作人員會易于輕視污水處理系統受到溫度的影響，在冬季，正常運行的處理污水系統會降低污泥活性，不僅如此，還會造成全面死亡的局面，除去污水變化水質方面的影響，通常會受到溫度因素的作用，不僅包括污水本身存在的低溫有助于為污泥營造適合生長的溫度，根據相關實驗發現，如若對鼓風溫度進行提高，具體達到18 攝氏度-25 攝氏度之間，污泥活性恢復的速度就會加快。降低溫度會加快膜污染的速度，通過多次實驗證明，在大于一度的污染速度，水溫會是20 度-22 度的八倍左右，膜污染有著較快的速率，會對系統出水水質和正常運行產生嚴重影響，可以采用曝氣調節、投加載體、反洗周期縮短等方法，減少和避免膜污染速度受到溫度的不良影響。

（四）通常情況下，操作工作人員會普遍認為污水中含有越高的溶解氧，去除污染物的效率便越高，在實際運行系統期間，隨意對曝氣量進行增加，處理污水能耗加大，在其他層面造成嚴重污染，并不是明智的選擇，根據長時間管理運行積累的經驗得知，1-2mg/L 為最佳溶解氧濃度，在1-2mg/L 為溶解氧濃度工況運行背景之下，95% 以上是COD 去除效率得以達到的具體程度，60%-70%是TN 能夠達到的去除效率程度，通過對多項指標去除效率的綜合分析得知，控制溶解氧能夠達到1-2mg/L 的溶解氧濃度，這是去除污染物和能耗最好的分界點，可以在系統中，對溶解氧測定儀進行增加，結合不同環境和不同季節的曝氣量，能夠控制溶解氧在最佳范圍之內。

（五）在運行維護系統期間，沒有重視膜清洗的重要性和意義，常用的膜清洗處理方法為：一，海綿球清洗，指的是使用棉布或者是海綿將膜原件表面進行擦洗，小型污水處理系統比較適合使用這種方法。二，使用水力展開清洗工作，暫停系統產水，將水泵進行反洗，吊起膜組件或者是在膜生物反應器中泵入清水，在膜表面采用清水沖洗。上訴方法可以組合使用，也可以單一使用。

（六）運行操作工作人員和建設企業沒有全面了解污水處理系統運行產品，特別是針對于此，非生產型企事業企業認知不足，投資建設處理污水系統的目標是貫穿落實國家相關政策需要，完成環保部門的交代的任務，僅僅是為了應付檢查，沒有從根源上意識到此類處理污水系統的社會經濟價值，為此，在完成建設之后，各個領導沒有高度重視污水處理系統，從而引發了絕大多數污水處理系統低負荷運行和不運行的不良情況。為此，要加強各級領導的重視程度，必要時，可以采取強制性手段。

MBR 工藝在運用中所暴露的問題

近幾年，伴隨著MBR 工藝的廣泛使用，也發現MBR 工藝之中存在許多問題。主要有：在MBR 工藝中，涉及較大的投資，較高的能耗，膜污染問題，膜使用壽命問題等。上訴這些問題，為發展和運行MBR工藝帶來了嚴重影響。

根據MBR 工藝中使用最為廣泛的兩種膜特征能夠明確MBR 工藝中存在的問題，高分子有機膜雖然成本較為低，且制造工藝已經步入成熟階段，但是由于高分子有機膜沒有較久的使用年限，使得易于造成眾多污染問題，這種情況不容忽視。無機膜雖然不會造成嚴重的污染，有著較強的強度，但是其成本較高，使得在眾多行業和領域中，大大限制和制約了MBR 工藝的使用。根據我國市政污水處理廠MBR 工藝應用的相關數據資料表明，含有膜系統、土建以及其他設備投資時，2 500～5000 元/(m3/d)為MBR 工藝最終的投資成本，3800 元/(m3/d)為平均值，相較于全國城鎮污水處理廠投資的平均水平來說較高。CAS 工藝想要實現與MBR 出水水質相同的情況，就需要對三級過濾系統進行增加，但是，就算是這樣，增加三級過濾系統后的CAS 工藝投資依舊低于MBR 工藝，由此得知，造價問題，一直以來都是制約和阻礙MBR 工藝發展的根本要素。

如若大范圍、大規模的使用高分子有機膜，雖然造價低，但是肯定會產生一系列污染問題。即使相較于以往來說，膜的清洗技術有了一定程度的改善和優化，但是并不能對膜污染問題進行徹底解決，如若經常清洗膜，就會大大縮短膜的使用年限，這樣不單單會提高成本，還會造成更加嚴重的污染。

MBR 工藝未來的研究方向

從實際運行來說，依舊存在較多問題，有待健全和完善MBR 工藝。在未來，研究MBR 工藝方向可以從以下三方面展開：一在膜的改良、制造或者是生產膜的工藝方面，要主動積極地尋找新型材料，最大程度達到廉價的同時，還能實現環保的效果。二要對MBR工藝運行條件以及形式進行優化，在現階段組合工藝的情況之下，勇于嘗試組合工藝，以此實現互補的情況。三要對膜清洗技術進行大力發展，力求在濾通量增加的情況下，最大程度的降低損耗模的幾率。針對于MBR 工藝適應的良好菌種進行努力馴化和培養。不斷加大力度研發先進的膜生物反應器，以此實現穩定運行、處理效果佳、高效節能的效果。

七、結語

總而言之，將傳統設施替代后，例如常規污水處理工藝的二沉池等，MBR 工藝能夠達到分離泥水固液，對污水出水水質進行提高的效果，與此同時，由于MBR 工藝擁有多種優勢，包括：可回用出水、不需要較大的占地面積等，使得在升級和改造傳統大型城市污水處理廠期間，市場應用前景廣闊。但是，MBR 工藝也存在較多制約因素，包括：耗能高、易于堵塞、成本高等，在選擇MBR 工藝期間，大型污水處理廠要綜合考慮多個方面，包括：經濟性、出水標準等。