MBR膜生物反應(yīng)器在干旱區(qū)小城鎮(zhèn)污水資源化利用中的研究與實踐

劉生寶　劉芬　孫志華

摘 要：MBR膜生物反應(yīng)器是污水資源化利用的重要手段，可以提升污水的處理效率。文章主要結(jié)合干旱區(qū)小城鎮(zhèn)的污水性質(zhì)，對MBR膜生物反應(yīng)器的相關(guān)概述、應(yīng)用研究以及發(fā)展趨勢進行探討，以期相關(guān)部門可以針對干旱區(qū)小城鎮(zhèn)的環(huán)境特點，設(shè)計科學(xué)的膜生物反應(yīng)器，以便促進干旱區(qū)小城鎮(zhèn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：MBR膜生物反應(yīng)器；干旱區(qū)；污水資源化

前言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，水資源短缺已經(jīng)成為制約人們發(fā)展的重要問題之一，為了提升水資源的利用效率，國際上已經(jīng)逐漸開始對污水資源化的應(yīng)用進行研究，其已經(jīng)在城市中得到了較好的發(fā)展，但是在干旱區(qū)的小鎮(zhèn)發(fā)展中仍然有待進一步研究。因此，加強對MBR膜生物反應(yīng)器在干旱區(qū)小城鎮(zhèn)污水資源化的研究與實踐具有重要的意義。

1 MBR膜生物反應(yīng)器的相關(guān)概述

膜生物反應(yīng)器主要包括膜分離組件和生物反應(yīng)器。膜生物反應(yīng)器主要包括曝氣膜生物反應(yīng)器、萃取膜生物反應(yīng)器和固液分離膜生物反應(yīng)器。使用最為廣泛的是固液分離膜使用器。與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器具有較高的污水處理能力，并且結(jié)構(gòu)簡單，已經(jīng)成為國際上重點關(guān)注的技術(shù)之一。

2 MBR膜生物反應(yīng)器的應(yīng)用研究

2.1 MBR膜的應(yīng)用研究

MBR膜是膜生物反應(yīng)器的重要組成部分，其關(guān)系著膜生物反應(yīng)器的整體功能，其主要作用是實現(xiàn)高效的固液分離。但是在MBR膜的運用中，其成本相對較高，而且壽命短，容易受到污染，在一定程度上限制了MBR膜的發(fā)展，針對這種情況，各國研究人員紛紛對MBR膜的材料進行研究，以便可以保證膜的高性能和耐污染性，以便可以最大程度的提升污水資源化的利用效率。

在目前的MBR膜材料使用中，主要包括有機膜和無機膜，有機膜成本相對較低，而且樣式多種多樣，但是容易受到污染，不適合適用于MBR膜生物反應(yīng)器中。例如陶瓷膜，雖然使用性能較好，但是成本較高。有機膜的主要材料包括聚乙烯、聚丙烯和聚醚砜等。在有機膜材料的使用中，應(yīng)用最為廣泛的是聚偏氟乙烯，但是其價格相對較高[1]。

經(jīng)過研究人員的不斷努力，已經(jīng)將兩種以上的材料混合起來作為膜材料，通過材料的不同性質(zhì)來改善膜的化學(xué)性質(zhì)。如通過氧化和等離子處理等。相信MBR膜生物反應(yīng)器經(jīng)過研究人員的努力，必將會創(chuàng)造出成本較低且具有實用性的分離膜。

2.2 MBR膜的制備技術(shù)研究

膜的制備技術(shù)主要有濕法和熱致相分離法。濕法容易獲取中空纖維式或者平板式微孔膜，但是膜的強度較低。熱致相分離法具有較高的水通性和機械強度，適合應(yīng)用于MBR膜生物反應(yīng)器中，但是其技術(shù)指標相對較高。主要是由于在MBR膜生物反應(yīng)器中，孔的結(jié)構(gòu)關(guān)系著膜的通量，大孔徑的膜孔更加容易發(fā)生堵塞，從而產(chǎn)生污染，而小孔徑卻具有較高的通量?？偠灾さ牟牧虾椭苽浼夹g(shù)關(guān)系著MBR膜生物反應(yīng)器的發(fā)展，其需要科研部門逐漸加大研究力度，以便可以加強對污水的處理效率。

2.3 膜組件技術(shù)研究

在MBR膜生物反應(yīng)器的制作中，通常將其組裝在膜組件內(nèi)，以便可以提升系統(tǒng)的使用效率。目前的膜組件主要包括中空纖維式、平板式和管式?？罩欣w維式由于結(jié)構(gòu)簡單，性能較好，被廣泛應(yīng)用。而我國在膜組件技術(shù)的研究中，起步較晚，對技術(shù)掌握不足，部分產(chǎn)品還需要依賴于國外的進口。因此，在MBR膜生物反應(yīng)器的制作中，我國仍然需要加強對膜組件技術(shù)的研究[2]。

2.4 MBR膜生物反應(yīng)器工藝研究

MBR膜生物反應(yīng)器主要包括外置式、浸沒式兩種類型。外置式主要是將膜組件和生物反應(yīng)器分離，生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)過系統(tǒng)輸送到膜組件，最終完成污水處理，而固體污染物被帶回到反應(yīng)器中。其性能穩(wěn)定，容易清潔，但是需要水流的循環(huán)較大，不利于應(yīng)用于干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)中。浸沒式的膜生物反應(yīng)器主要是將膜組件置入生物反應(yīng)器，將污染物中的污泥去除，最終通過泵的作用產(chǎn)水。其能耗較低，適用于使用在干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)中。在膜生物反應(yīng)器的使用中，通常將其與其他工藝聯(lián)合使用，可以提升MBR膜生物反應(yīng)器的使用性能。例如將MBR膜生物反應(yīng)器與RO技術(shù)聯(lián)合使用，可以提升水的重復(fù)利用率，適合應(yīng)用在干旱區(qū)的污水處理。

2.5 膜污染控制技術(shù)研究

膜污染是目前膜生物反應(yīng)器使用中存在的最大問題。其影響因素主要包括以下幾點：第一點是膜的結(jié)構(gòu)和特性對膜污染的影響，如孔的直徑和分布等。第二點是膜的運行條件，如污水和污泥的性質(zhì)等。第三點是膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)，如壓力和膜通量等。在膜生物反應(yīng)器的研究中，利用有效的手段可以提升膜生物反應(yīng)器的使用性質(zhì)，如通過設(shè)計膜組件與反應(yīng)器，可以改善對污泥的處理效率，同時通過間歇操作和反洗等技術(shù)可以控制膜污染的發(fā)展，其對于MBR膜生物反應(yīng)器的使用具有重要的價值。

2.6 膜的清洗技術(shù)研究

膜的清洗技術(shù)是膜生物反應(yīng)器應(yīng)用的最后手段，可以提升膜的使用效率，其清洗技術(shù)主要包括物理清洗和化學(xué)清洗。物理清洗的主要方式有高速水沖洗和超聲波沖洗等，但是對于干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)而言，適用于使用超聲波清洗方式。但是經(jīng)過反復(fù)的清洗后，物理清洗難以達到膜的使用需求，這時候需要運用化學(xué)清洗，其通過化學(xué)反應(yīng)可以較好的改善膜的性能，但是化學(xué)清洗可能會對膜產(chǎn)生新的污染物質(zhì)。例如在用氫氧化鈉的清洗過程中，可能會給膜帶來蛋白質(zhì)和微生物的污染。因此，研究人員必須通過多種化學(xué)試劑的組合來對膜進行清洗，以便可以提升膜的使用效率，并且可以最大程度的減少對膜的污染。

3 MBR膜生物反應(yīng)器的發(fā)展前景

在MBR膜生物反應(yīng)器的使用中，其具有較高的使用性能和經(jīng)濟效益，對于污水的處理具有重要的價值。但是在干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)污水處理中，研究人員對膜生物反應(yīng)器的使用仍然需要注意以下問題：第一點是對膜材料的選擇，要使其符合干旱區(qū)的環(huán)境特點；第二點是要根據(jù)干旱區(qū)的特點研究膜組件的工藝技術(shù)，使其可以更好的發(fā)揮其性能；第三點是在膜生物反應(yīng)器的使用中，要根據(jù)具體環(huán)境對膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)進行分析，例如根據(jù)溫度、污水和污泥的使用性質(zhì)來設(shè)定膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)。最后，在膜生物反應(yīng)器的使用中，研究人員需要選擇合理的防治污染技術(shù)和膜清洗技術(shù)，使膜生物反應(yīng)器可以達到最佳的使用性能，并且可以提升干旱區(qū)污水的處理效率。

4 結(jié)束語

在科技日益發(fā)展的今天，污水處理技術(shù)已經(jīng)成為人們重點關(guān)注的問題之一，傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)已經(jīng)難以滿足新時期的發(fā)展需求，MBR膜生物反應(yīng)器已經(jīng)成為重要的污水處理技術(shù)。但是在干旱區(qū)小城鎮(zhèn)的污水處理中，仍然存在較多的問題需要相關(guān)部門進行處理。希望通過文章的相關(guān)介紹，科研部門可以在膜的材料選擇、膜組件的工藝技術(shù)、膜生物反應(yīng)器的操作系數(shù)、膜的防污染技術(shù)和清洗技術(shù)等方面進行深入的研究，繼而可以針對干旱區(qū)的小城鎮(zhèn)環(huán)境特點制定出符合污水處理的膜生物反應(yīng)器，以便可以最大程度的提升污水的處理效率。

參考文獻

[1]徐東耀，姜志琛，趙曙光，等.一體化脫氮除磷反應(yīng)器研究進展[J].水處理技術(shù)，2014，8（2）：1-5.

[2]孫長虹，潘濤，薛念濤，等.膜生物反應(yīng)器在我國的研究現(xiàn)狀與趨勢：文獻計量分析[J].膜科學(xué)與技術(shù)，2015，2（6）：113-119.