探究MBR工藝在污水處理中的研究及應(yīng)用

莫澤偉

摘 要：在污水處理、水資源再利用領(lǐng)域，MBR（Membrane Bio-Reactor）又稱作膜生物反應(yīng)器，是一種由污水生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù)。目前MBR工藝已經(jīng)被廣泛應(yīng)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(yīng)用，希望能給相關(guān)人員提供一些有價(jià)值的參考。

關(guān)鍵詞：MBR工藝;污水處理;應(yīng)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(yè)廢水處理中。由于MBR工藝在處理廢水時(shí)有出水水質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，我國許多地區(qū)也將MBR工藝應(yīng)用于污水處理中，而且我國對MBR工藝的投入使用呈現(xiàn)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(rèn)的是，MBR工藝在污水處理應(yīng)用中，具有較大的處理優(yōu)勢和應(yīng)用價(jià)值。

1、MBR工藝介紹

1.1? 概念

MBR又稱為膜生物反應(yīng)器，其結(jié)合了膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)，是一種新型的水處理技術(shù)。MBR工藝主要由分置式、復(fù)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(yīng)器分開，然后再用循環(huán)泵將生物反應(yīng)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(zhì)則被截流在系統(tǒng)內(nèi)。一體式則是將膜組件裝入生物反應(yīng)器中，這樣在污水進(jìn)入膜生物反應(yīng)器時(shí)，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(shí)現(xiàn)污水凈化。復(fù)合式與一體式相類似，不同的是復(fù)合式在生物膜反應(yīng)器中加入了填料，能夠改變膜反應(yīng)器的性狀。

1.2? 特點(diǎn)

由于MBR工藝的膜分離裝置能夠?qū)⑸磻?yīng)池中的大分子有機(jī)物和活性污泥截留，這樣能夠減少二沉池這一環(huán)節(jié)，而且在膜分離作用下生物反應(yīng)器的功能大大增強(qiáng)，活性污泥也能維持在較高濃度，所以相比較于傳統(tǒng)的活性污泥法，其污染物的去除率更高?？偟膩碚f，MBR工藝具有以下幾個(gè)優(yōu)勢：一是MBR工藝出水水質(zhì)優(yōu)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(fèi)用低;三是MBR工藝產(chǎn)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(zhì)沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，氨氮去除率高，除磷效果好;五是自動化程度高，運(yùn)行管理方便，同時(shí)可以采用模塊化設(shè)計(jì)來應(yīng)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(jī)膜和無機(jī)膜兩種。高分子有機(jī)膜主要由聚丙烯晴、聚烯烴類、聚乙烯類組成，其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)為膜的制造工藝較成熟，而且成本相對較低，所以應(yīng)用比較廣泛。但是高分子有機(jī)膜也有其缺點(diǎn)，主要是因?yàn)樵趹?yīng)用過程中會容易造成污染問題，而且高分子有機(jī)膜的強(qiáng)度較低，使用壽命較短。無機(jī)膜是由無機(jī)高分子材料、金屬氧化物、多孔玻璃、陶瓷等組成，其優(yōu)點(diǎn)耐酸抗溫，通量較高且耗能較少，缺點(diǎn)則是造價(jià)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(yīng)用

2.1? 應(yīng)用實(shí)例

膜生物反應(yīng)器技術(shù)（MBR）在國內(nèi)已較為廣泛地應(yīng)用于工業(yè)污水，北京已應(yīng)用于城市污水深度處理，潮州也于2017年開工建設(shè)了潮州市內(nèi)第一個(gè)采用MBR工藝的污水處理項(xiàng)目，該項(xiàng)目由于原選址被城市居民區(qū)包圍，土地價(jià)值很高，征地拆遷或投資管網(wǎng)引水至城郊新建都要付出昂貴代價(jià)，最終選擇占地小，污泥產(chǎn)量小，出水能滿足高標(biāo)準(zhǔn)排放或回用要求的MBR工藝技術(shù)。

2.2? 消毒處理

MBR工藝最大的優(yōu)勢就是出水水質(zhì)優(yōu)良，基本可以穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中的一級A排放標(biāo)準(zhǔn)，出廠水完全可以作為廠內(nèi)MBR膜、細(xì)格柵等設(shè)備反沖洗回用水或綠化灌溉水，同時(shí)，根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)，出廠水還需要控制糞大腸菌數(shù)量。潮州某污水廠主要是通過紫外線燈來進(jìn)行殺菌，同時(shí)，為了加強(qiáng)殺菌效果，還在清水池處安排次氯酸鈉溶液投加點(diǎn)進(jìn)行輔助殺菌，確保出廠水達(dá)標(biāo)。

2.3? 污泥處理

在以往的污水治理過程中，會產(chǎn)生許多副產(chǎn)品，其中占比最大的是剩余污泥。所以在處理廢水時(shí)，應(yīng)當(dāng)要妥善處理污泥，以避免二次污染問題的發(fā)生。而MBR工藝由于膜組件的高效截流作用，使得膜生物反應(yīng)器內(nèi)保持高污泥濃度，有機(jī)負(fù)荷低、污泥齡長，微生物的總量非常大，在消耗污染物的同時(shí)，還有相當(dāng)一部分處于衰亡期的微生物靠自身的內(nèi)源呼吸進(jìn)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(jī)的方式，可以將污泥含水率降至60%以下，再用一般運(yùn)輸工具直接外運(yùn)處理。

2.4? 噪音控制

在污水處理過程中，會使用到相關(guān)的動力設(shè)備，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵等，這些動力設(shè)備容易產(chǎn)生噪音，因此MBR工藝在污水處理中應(yīng)用，還需要解決噪音擾民的問題，這就需要在選擇動力設(shè)備時(shí)，優(yōu)先選擇低噪音的動力設(shè)備，比如空氣懸浮離心鼓風(fēng)機(jī)，從而有效降低噪音。同時(shí)，還可以在風(fēng)機(jī)排氣口位置設(shè)置消音器，在風(fēng)機(jī)設(shè)備與管道連接處增加柔性接頭，在管道支架位置設(shè)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(yùn)行過程中的噪音。

3、MBR工藝應(yīng)用中暴露出的問題

隨著MBR工藝的廣泛應(yīng)用，其在具體的應(yīng)用過程中也暴露出了一些問題，主要表現(xiàn)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(yīng)用和發(fā)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(jī)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(shù)有了一定的發(fā)展，但是并不能夠根本解決膜污染的問題，而且經(jīng)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(jī)膜雖然強(qiáng)度強(qiáng)，但是制作成本高，影響了MBR工藝的應(yīng)用和發(fā)展。另外，以潮州某污水廠的運(yùn)行情況看，膜清洗需要的藥劑也是一筆不小的開支，同時(shí)，由于MBR工藝自動化程度高，設(shè)備多且產(chǎn)水泵與各類氣動閥啟停頻繁，導(dǎo)致故障率比其他工藝更高，后期設(shè)備維護(hù)費(fèi)用高。

4、MBR工藝的未來發(fā)展

針對于MBR工藝在應(yīng)用過程中暴露出的問題，MBR工藝未來發(fā)展的方向，首先應(yīng)當(dāng)改進(jìn)膜生產(chǎn)制作工藝或者尋找新型的材料來彌補(bǔ)現(xiàn)有材料的不足。其次就是優(yōu)化MBR工藝的運(yùn)行條件及流程形式，減少設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)深入研究膜污染機(jī)理和膜清洗技術(shù)，在保證過濾效果的前提下降低對膜的損耗。MBR工藝未來發(fā)展的方向應(yīng)當(dāng)是以投資小、處理效果好、節(jié)能高效、運(yùn)行穩(wěn)定為目的。

結(jié)語：

總而言之，MBR工藝在污水處理中的應(yīng)用，受制于膜材料和制作工藝，在實(shí)際生產(chǎn)中出現(xiàn)了種種問題，但也有無可比擬的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展前景，只要未來能夠?qū)崿F(xiàn)MBR工藝的膜片低成本化、設(shè)備穩(wěn)定化、運(yùn)行節(jié)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。

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