徐忠廠

（蘇州森榮環(huán)保處置有限公司 江蘇蘇州 215000）

我國水資源儲量豐富，但卻是世界上人均水資源最貧乏的國家之一，人均只有2000m3左右，位居世界第121位，在全國669個大中城市中，有400多個城市常年供水不足，其中有100多個城市嚴重缺水，目前，我國城市污水處理率僅為25%左右，污水未經(jīng)處理直接排放不僅污染了環(huán)境，也給造成了巨大的資源浪費。

中水是一種介于污水和自來水之間，能夠在一定領域內(nèi)使用的非飲用水，城市中的中水經(jīng)?？梢员挥脕碜鳛槌鞘芯G化、道路清掃以及沖洗廁所使用，又被許多大中城市當作“城市第二水源”。MBR膜生物反應器技術是把生物技術與膜分離技術相結合的一種污水處理工藝，該工藝具有易操作管理、去污效果好而倍受青睞，被稱為“21世紀的水處理技術”，被廣泛應用于城市污水以及工業(yè)廢處理領域，具有良好的處理效果。

1 MBR 工藝概述

1.1 MBR 工藝原理

MBR是膜生物反應器的簡稱，它是利用膜分離設備把生化反應池中的活性污泥和大分子有機物截留，充分把膜生物技術和膜分離技術結合起來，省去了二沉池，提高了固液分離效率和生化反應速率，使活性污泥濃度進一步提高，懸浮物和濁度幾乎為零，有效解決了傳統(tǒng)活性污泥處理經(jīng)常出現(xiàn)的污泥膨脹，污水經(jīng)處理之后便可以被直接被回用。在整個膜生物反應器工藝中，膜組件是其中最主要的組建部分，在膜生物反應器工藝中，膜相當于傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)中的二沉池，分離區(qū)間一般在0.01 um～0.1um,用膜組件來替代傳統(tǒng)生物處理中的二沉池也被認為是這項工藝的最大特點。

1.2 MBR 工藝分類

MBR主要是由膜組件、生物反應器和泵的構成，這三個部分在污水處理中發(fā)揮各自不同功能。根據(jù)不同的分類依據(jù)，MBR有著不同的種類（見表1）。

表1 MBR 膜組件、生物反應器和泵的構成

1.3 MBR 優(yōu)勢及不足

（1）MBR優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：固液分離效率高，出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)且穩(wěn)定；污泥產(chǎn)生量少；工藝省去了二沉池，設備裝置較集中，占地面積少；對于氨氮以及難降解有機物也具有很好的處理效果；易于管理和操作，實現(xiàn)自動控制。（2）MBR不足主要表現(xiàn)在：由于膜組件造價高，因此MBR工程一般投資額較其他處理方法相對較高；污泥分離的膜驅(qū)動壓力以及高強度曝氣使得MBR工藝的能耗相對較高；膜組件易受污染，且需要到期更換，后期清洗及更換需要費用。

2 MBR 在居民區(qū)中水回用中的應用

2.1 一體式膜生物反應器

一體式膜生物反應器是把膜組件放置在生物反應器的內(nèi)部，將曝氣器設置在膜組件的正下方，然后利用曝氣時所引起的氣液向上所產(chǎn)生的剪切力來達到膜面的錯流效果，一體式膜生物反應器最早是在1989年由日本學者Yamamoto率先開發(fā)出來的一種污水處理技術。在實際應用中，也有通過膜組件附近葉輪攪拌和膜組件自身旋轉達到膜面錯流的效應。在一體式膜生物反應器中，出水主要依靠抽吸泵。

李青[1]以居住人口在1.2萬余人的某小區(qū)為例，采用一體式膜生物反應器，外壓式PP中空纖維膜，處理小區(qū)優(yōu)質(zhì)雜排水并回用，實踐表明，該工藝在水力停留時間為6h時，對BOD5、SS、NH3-N、濁度、色度的去除率都穩(wěn)定達到了90%以上，出水的水質(zhì)滿足了城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標準，工程投產(chǎn)后每年可以節(jié)省自來水達27.1×104m3，具有良好的應用效果和推廣前景。

2.2 分置式膜生物反應器

在分置式MBR中，膜組件與生物反應器是分開放置，在反應器內(nèi)設置循環(huán)管路，出水主要是依靠加壓泵增壓，壓入膜組件中，活性污泥以及大分子物質(zhì)將被膜截留濃縮，并回流至反應器內(nèi)，從而達到去污效果。因此，分置式MBR又叫交叉流式膜生物反應器。

姚宏[2]采用中試規(guī)模（處理水量為1.5t/h）為例，采用分置式MBR處理回用城市污水，進水水質(zhì)COD為367mg·L-1、SS為200mg·L-1、NH3-N為45.8mg·L-1、TN為56.5mg·L-1、濁度在300左右，經(jīng)預處理（包括缺氧-好氧）和生物處理（MBR超濾膜）之后，該處理系統(tǒng)對化學需氧量COD的去除率為90%以上（出水濃度＜20 mg·L-1），對氨氮的去除率達到了95%以上（出水濃度1mg·L-1、），無懸浮物及大腸桿菌檢出，TN的去除率達到65%左右，出水濁度在0.1NTU以下，遠遠低于回用水對濁度的要求。出水可以作為城市綠化、洗車等用水。

2.3 復合式膜生物反應器

復合式MBR實際上也屬一體式MBR范疇，所不同的是復合式MBR在生物反應器內(nèi)加裝填料，形成復合膜生物反應器，改變了反應器的某些性狀，提高生物反應器中的污泥濃度，達到污水處理效率提升的效果。

李軍等[3]以粉末活性炭作為復合膜生物反應器中的填料，對以復合膜生物反應器工藝處理北方某大學教工宿舍小區(qū)的生活污水進行研究。設計進水水質(zhì)中COD、BOD5的平均濃度為292.62mg/L、191.36 mg/L，NH3-N、SS的平均濃度為78.18 mg/L、136mg/L，添加了0.3mm~05mm的活性炭填充物，把活性污泥作為接種污泥加入到反應器中，并進行間歇培養(yǎng)訓化10天，然后將膜組件放入復合式膜生物反應內(nèi)開始污水處理，經(jīng)對出水水質(zhì)測定后得出：出水COD濃度始終穩(wěn)定在25mg/L以下，NH3-N的去處率達99%以上，TN去除維持在60%以上，SS和大腸菌群均被100%去除，出水符合中水回用標準，實現(xiàn)了污水的二次利用。

3 膜生物反應器應用前景

3.1 分置式膜生物反應器

分置式MBR工藝的優(yōu)點在于：運行可靠，后期操作方便，易于更換管理。不足之處是膜組件承壓操作，后期組件清洗不方便，料液循環(huán)流速較高，動力大，能耗高，運行成本相對較高。

3.2 一體式膜生物反應器

與分置式相比，一體式膜生物反應器最大特點是設備緊湊，運行的能耗低，無需承壓操作，占地空間小，整體強等優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的中水處理工藝相比具有基建費較低，運行費用相當[4]。但一體式MBR工藝容易造成污染，膜污染后不容易清洗和更換，而且不能連續(xù)出水，膜水通量低，運行的穩(wěn)定性較差。

以同樣的日處理污水量作比較，從安全性來看，分置式MBR比一體式MBR安全性高，但一體化MBR與分置式MBR在清洗膜方面費用、占地面積、人工費花費等方面相比具有一定優(yōu)勢?？傮w來看，膜生物反應器MBR在污水處理中具有出水水質(zhì)好、污染物去除率高、流程簡易、占地面積不大、便于管理等特點，具有廣闊的應用前景和巨大的市場潛力。

[1]李青,戴萌.MBR工藝用于生態(tài)型住宅小區(qū)的中水回用[J].中國給水排水,2006,22（16）：55-57.

[2]姚宏,劉廣沛,陶若虹.等.分置式膜生物反應器應用于城市污水回用中試研究[J].北京：交通大學學報,2005,29（1）：64-68.

[3]李軍,江定國,劉紅,等.復合式膜生物反應器處理生活污水[J].中國環(huán)境科學,2006,26(3):271-274.

[4]劉銳,黃霞,錢易,等.一體式膜生物反應器處理生活污水的中試研究[J].給水排水,1999,25(1):1-4.