膜生物反應技術在環境工程污水處理中的應用

田金華

（山東公用環?？萍技瘓F有限公司，山東 濟寧 272000）

引言

傳統的污水處理技術雖然能夠處理大部分污水，但是由于其處理效率低、占地面積大、運行成本高等問題，已經無法滿足現代社會對污水處理的需求。因此，開發新型、高效、環保的污水處理技術，已經成為當前環境保護工程領域的重要課題。膜生物反應器是一種新型的污水處理技術，能夠將生物處理技術和膜分離技術相結合，具有眾多的優勢特點，如今已被廣泛應用于各種污水處理領域。

1 膜生物反應器的工作原理

膜生物反應器是一種新型的污水處理技術，該技術是利用膜的過濾作用分離污水中的懸浮物、有機物、氨氮等物質。膜生物反應器主要是由生物反應器和膜組件組成，生物反應器是培養微生物的裝置，能夠將污水中的有機物分解成二氧化碳和水；膜組件則用來過濾污水中的懸浮物和氨氮等物質[1]。在膜生物反應器中，微生物附著在膜的表面，形成一層生物膜，這層生物膜能夠有效地吸附和分解污水中的有機物，并利用膜的過濾作用，有效去除污水中的懸浮物、氨氮等物質。

2 膜生物反應器的特點

2.1 處理效率高

膜生物反應器是一種先進的污水處理技術，其獨特的膜過濾作用，使該技術能夠高效地去除污水中的各種有害物質[2]。經過膜生物反應器處理后的污水，其懸浮物、有機物、氨氮等物質的含量均顯著降低。相比傳統的生物處理技術，膜生物反應器處理效率更高，操作更簡便，占地面積更小。

2.2 占地面積小

膜生物反應器的反應器和膜組件，通常集成在同一個裝置中，這種設計使整個系統更加緊湊，減少了裝置的占地面積。相比傳統的生物反應器和膜組件分開設置的方式，這種集成化的設計更加高效、節能，也更容易維護和管理[3]。此外，由于膜生物反應器中的生物反應器和膜組件緊密相連，所以可以更好地控制反應過程和分離效果，從而提高了生產效率和產品質量。

2.3 剩余污泥量少

由于微生物附著在膜表面，形成了一層厚厚的生物膜，這層生物膜能夠有效地吸附和分解污水中的各種有機物，因此剩余污泥量相對較少。這層生物膜的組成包括多種微生物，如細菌、真菌、原生動物等，通過這些微生物的共同作用，使得污水中的有機物得到有效地分解和轉化[4]。同時，生物膜還能夠抑制污泥中細菌的生長，從而減少污泥的產量。這種處理方式具有高效、穩定、安全等優點，因此在污水處理領域得到了廣泛的應用。

2.4 操作簡單

膜生物反應器是一種高效、環保的廢水處理設備，其操作相對簡單，只需要定期更換膜組件并進行維護即可。這種設備是利用膜分離技術，將廢水中的懸浮物、細菌、病毒等雜質分離出來，同時實現污泥的濃縮和脫水[5]。由于其操作簡單、易于管理，而且具有高效、環保等優點，因此膜生物反應器在國內外得到了廣泛應用。

2.5 環保節能

膜生物反應器是一種先進的、節能環保的污水處理技術，通過高效分離膜組件與生物反應器相結合，能夠將污水中的有害物質進行高效降解，同時實現污水的凈化、分離和濃縮。該技術不僅具有高效的處理能力，還能夠顯著地減少污水對環境的影響[6]。此外，膜生物反應器采用了高效的膜組件和生物反應器相結合的方式，使污水處理所需的能源和化學藥劑用量較少，從而降低了運行成本。相比傳統的污水處理技術，膜生物反應器具有更高的處理效率、更低的能耗和更好的環保性能，因而成為一種理想的污水處理技術。

3 膜生物反應器的應用領域

環境工程污水處理的內容有很多，主要是利用各種技術和設備，對所排放的廢水進行處理和消毒，以去除其中的有害物質，使水體達到再利用標準，顯著降低其污染程度，對環境造成的影響也較小[7]。水的自然循環是具有組織結構的非平衡開放系統，水的社會循環，是具有人工組織結構的平衡系統。通過對污水進行處理，可以促進水循環系統的正常運行，從而保證水資源的可持續利用，所以膜生物反應器在環境工程污水處理中，具有非常廣泛的應用領域。

3.1 生活污水處理

生活污水是城市中一個重要的污染源，由于其中含有大量有機物和氨氮等有害物質，未經處理就直接排放，將會對環境和人體健康造成嚴重影響。為了解決這一問題，膜生物反應器（MBR）技術被引入到污水處理領域。該技術是一種新型生物污水處理技術，是通過高效分離和過濾作用去除污水中的有害物質[8]。在膜生物反應器中，微生物能夠附著在膜上生長，形成一層生物膜。當污水流經生物膜時，微生物會通過新陳代謝作用，將污水中的有機物和氨氮等有害物質，轉化為二氧化碳和水等無害物質，從而實現對污水的凈化處理。

與傳統的污水處理技術相比，膜生物反應器具有更高的凈化效率，更好的處理效果。經膜生物反應器處理的污水水質能夠達到國家排放標準，因而可以回用。例如，處理后的污水可以用于沖洗廁所、澆花、清洗車輛等，這樣不僅可以減少對環境的污染，還可以實現水資源的節約利用。然而，膜生物反應器也存在一些問題：首先，由于膜的孔徑較小，容易堵塞和污染，需要定期清洗和維護。其次，由于生物膜的生長速度較慢，需要一定的時間才能達到最佳的處理效果。此外，膜生物反應器的建設成本和運行成本較高，一些經濟欠發達地區可能難以承受。盡管如此，隨著科學技術的不斷進步和膜材料的發展，相信未來膜生物反應器技術將會得到進一步改進和完善。例如，開發新型的膜材料和結構，提高膜的通量和抗污染能力；優化生物反應器的設計和運行條件，提高處理效率；探索新的應用領域和用途，拓展膜生物反應器的應用范圍。膜生物反應器技術在生活污水處理領域具有廣闊的應用前景。

3.2 工業污水處理

工業污水中含有大量有機物和懸浮物等，通過膜生物反應器的處理，能夠有效地去除這些物質，使水質達到國家排放標準[9]。膜生物反應器（MBR）是一種結合超濾膜組件和生物反應器的污水處理系統，其處理工業污水的流程如下：首先，廢水需要經過格柵，去除其中較大的漂浮物，以保證后續構筑物和設備的正常運行。其次，污水需要在調節池內進行水質和水量的調節，污水通過水泵輸送到混凝池，在混凝池內進行加藥混凝反應，然后進入沉淀池或氣浮池，去除水中的懸浮物、膠體和部分大分子污染物質，降低水中SS、COD等的濃度，系統出水進入水解池。在水解池中，大分子物質降解為小分子物質，提高了廢水中的B/C比，廢水自流進入膜生物反應器中，在膜池中進行好氧反應，利用膜池中的微生物降解有機污染物。最后，膜生物反應器的出水可以直接達標排放。其中，MBR工藝可以利用膜系統有效攔截生化反應池中的活性污泥等懸浮雜質和膠體，節省二沉池，并且還可以分別控制水力停留時間和污泥停留時間，從而增強生物反應器的功能。而MBR膜生物反應器系統處理廢水的過程，是利用微生物在自身生長增殖過程中，與水中的污染物發生反應，進而實現廢水凈化的過程。

3.3 醫院污水處理

醫院污水中含有大量細菌和病毒等有害物質，通過膜生物反應器的處理，能夠有效殺死這些有害物質，達到國家排放標準。膜生物反應器技術（MBR）是一種新型的水處理技術，可以將生物處理單元與膜分離單元結合起來，有效地進行醫院污水處理。首先要進行預處理，對醫院污水進行預處理包括去除大顆粒雜質、油脂、懸浮物等，為后續的膜生物反應器處理提供較為清潔的進水。其次是借助膜生物反應器，將生物處理單元與膜分離單元結合起來，用膜組件代替傳統的二沉池，實現固體和液體的有效分離。在此過程中，生物處理單元中的微生物可以將污水中的有機物分解為二氧化碳和水，并將污水中的懸浮物和雜質沉降在反應器中。然后再進利用膜分離單元，將反應器中的液體和固體分離。膜分離單元可以有效地截留反應器中的固體物質，包括微生物、懸浮物和雜質等，同時將液體排出。通過對經過膜分離后的液體進行后處理，包括消毒、除臭、除色等，使出水達到國家或地方的相關排放標準。最后，再妥善地處理或處置反應器中產生的污泥，避免產生二次污染。

膜生物反應器技術可以有效地處理醫院污水，且具有處理效率高、避免二次污染、密封性強、占地面積小、成效快等特點。

3.4 海水淡化

膜生物反應技術在海水淡化中得到了廣泛應用，這種技術是利用膜的截留作用將微生物與海水分離，從而有效地防止膜污染，并將鹽分濃縮在海水側，從而實現了淡化海水的目的。傳統的海水淡化方法，如蒸餾和離子交換等技術，存在能耗高、設備占地面積大、維護困難等問題，而采用膜生物技術既降低了能耗，還節省了設備的占地面積。

膜生物反應技術淡化海水主要包括三個階段，第一階段是預處理階段，主要是為了去除海水中的懸浮物、有機物和微生物等雜質，以保護膜材料的使用壽命，提高海水的處理效果。預處理通常包括砂濾、活性炭過濾、顆粒物沉淀和消毒等步驟。第二階段是膜分離階段，主要是利用反滲透原理，對海水施加壓力，使海水中的水透過膜，而鹽分截留在膜側。第三階段是后處理階段，主要是對經膜分離后的海水進行進一步地處理，以達到海水淡化的目的。膜生物反應技術應用于海水淡化，具有造價低、運行成本低以及占地面積小等優勢。

3.5 資源回收

將膜生物反應器應用于資源回收，能夠有效地回收污水中的有用物質，如氮、磷等元素，實現資源的循環利用。在污水處理過程中，膜生物反應器表現出了極高的應用價值。利用MBR膜分離技術，可以有效分離微生物和水，并使污泥的體積大大減小，同時也提高了污水處理效率。在資源回收方面，膜生物反應器技術表現得尤為出色[10]。以氮、磷等元素的回收為例，應用膜生物反應器，可以有效地將這些有用的物質從污水中提取出來，且在處理過程中，膜生物反應器能夠根據物質的大小和形狀，進行選擇性分離。這樣，大分子物質如氮、磷等就會被截留，而小分子物質則可以通過膜繼續進行下游的處理。經過膜生物反應器處理后，污水中的氮、磷等元素得到有效回收，而且可以應用于農業、工業等領域，從而實現了資源的循環利用。例如，回收的氮可用于制造化肥，而磷則可用于制造洗滌劑等。此外，膜生物反應器在污水處理過程中，還具有凈化效果佳、污泥產量少等優點。因此，在資源回收領域，膜生物反應器的應用前景非常廣闊，不僅能夠幫助人們實現資源的循環利用，還能創造出更多的經濟效益和環境效益。

4 結語

綜上所述，膜生物反應技術可以應用于各類污水的處理，提高了水資源利用率，實現了對水資源的保護，并有力地推動了環境工程污水處理工作的高效開展。其中膜生物反應器是一種新型的、高效的、環保的污水處理技術，具有處理效率高、占地面積小、剩余污泥量少等優點，被廣泛應用于各種污水處理領域。然而，在應用膜生物反應器時，必須要有針對性地與傳統的污水預處理及其他處理手段有機地結合，才能最大程度地發揮其效能。隨著科學技術的不斷發展和完善，相信膜生物反應器在未來的環境工程污水處理中，將會發揮更加重要的作用。