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        膜生物反應技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應用

        2018-12-31 00:00:00王慧文
        水能經(jīng)濟 2018年8期

        【摘要】膜生物反應器的工作原理是主要是利用高效分離膜組件,它所占地的面積少,出水質(zhì)量高,操作容易,能夠平穩(wěn)的運行,使用廣泛。膜生物反應技術(shù)的廣泛應用為環(huán)境工程污水處理帶來了新紀元,相關(guān)單位和工作人員要充分重視,爭取為人們提供更好的生活環(huán)境。

        【關(guān)鍵詞】膜生物反應技術(shù);環(huán)境工程;污水處理;應用實踐

        引言

        城市建設(shè)中不可缺少的一個工程就是環(huán)境工程,雖然環(huán)保工程不能迅速地使城市獲得直接利益,但是卻具有比較長遠的影響,一旦環(huán)境方面的問題沒有被及時治理,就會在持續(xù)的污染情況下,進一步惡化,不僅會對正常的城市生產(chǎn)產(chǎn)生影響,同時,還會對城市中生活的人的健康造成比較嚴重的不良影響。因此城市的建設(shè)者不斷地加大了對于環(huán)境工程的投資力度,越來越多的新型處理技術(shù)被用于治理環(huán)境問題的方案之中,其中污水處理不僅是環(huán)境工程的一個重點問題,同時還是一個治理難點,而新型的膜生物條件下反應技術(shù)能夠?qū)ΜF(xiàn)有的城市治理污水中的問題進行解決,本文對這種新型治理技術(shù)進行分析。

        1、膜生物反應技術(shù)的優(yōu)勢及劣勢

        1.1優(yōu)勢分析

        膜生物技術(shù)作為一種新型的污水處理技術(shù),其可以將水中的沉淀物和水本身之間實現(xiàn)分離,由于這種技術(shù)具有一定的分離功能并且具有獨立性,所以在對這種技術(shù)進行使用的過程中,可以不需要對專門的沉淀池以及過濾單元進行配置,所以對這種技術(shù)進行使用,能夠?qū)μ幚韴龅氐目臻g進行有效的節(jié)約,對污泥的沉降做好有效的控制,在對污水進行處理的過程中,應當對MLSS進行合理的控制,特別是在濃度比較大的情況下,這種處理狀態(tài)和容積系統(tǒng)之間的主要特征可以有效的契合。并且使用這種技術(shù)其所在的系統(tǒng)的性能也比較好,特別是在負荷能力的承受這一方面,尤其是在對工業(yè)污水進行處理的時候,其優(yōu)勢就更加明顯。在對相關(guān)設(shè)備進行考察的時候,可以發(fā)現(xiàn)在裝置的內(nèi)部由于環(huán)境較好,所以可以使得原本的生物反應機能得到大大的提升。在反應池當中,其濃度比較高,所以可以在生物反應池當中對有機廢水進行有效的清理,使得懸浮物的存在大大降低,使得污水處理的效果大大提升,達到污水處理的目的。不僅能夠?qū)Τ恋砦镞M行有效的分離,還能夠?qū)ξ⑸锛右苑蛛x,例如在活性污泥的分離當中具有較好的分離效果,在生物膜的內(nèi)部環(huán)境當中,廢水會受到環(huán)境的影響,從而使得流動速度變慢,并且使得出水槽與進水槽之間形成一個緊密的聯(lián)系,但是在生物膜的外部環(huán)境當中,生物菌也會產(chǎn)生流動,保證流動的順利,所能夠使得工業(yè)廢水與其中存在的微生物實現(xiàn)有效地分離。

        1.2缺陷分析

        雖然使用這種技術(shù)其具有很明顯的優(yōu)勢,但是這種技術(shù)的實際利用時間還是比較短的,特別四號在對污水處理的環(huán)節(jié)當中所存在的缺陷也是不容忽視的,特別是當中的生物膜,其吸附作用也是非常好的,所以能夠在污水處理的過程當中將一些有害物質(zhì)吸附到膜當中,所以在每一次的處理任務完成之后,都應當對生物膜的清潔加以重視,在一些特殊污水處理當中,會使得生物膜本事受到一定的影響,從而大大降低生物膜的透水量。針對這些缺陷問題,相關(guān)人員應當加強深入的研究,降低對生物膜產(chǎn)生的影響,使得生物膜的使用期限大大延長。

        1.3膜生物反應技術(shù)基本原理

        膜生物反應技術(shù)在膜分離技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收了生物處理的優(yōu)勢,與傳統(tǒng)的技術(shù)手段相比,它在污水處理方面更具有優(yōu)勢,提高了污水的轉(zhuǎn)化率,是目前高效的污水處理系統(tǒng)。膜生物反應器是膜生物反應技術(shù)的核心,膜生物反應器中的結(jié)構(gòu)主要包括萃取反應器、曝氣裝置以及膜分離裝置。在這里要主要提一下膜分離反應器,它具備生物特征。在運行中,膜生物反應器根據(jù)生物膜的不同位置可以分為不同類型。在實踐調(diào)查結(jié)果顯示,膜生物反應器污水處理能力極強,效果顯著,深受國內(nèi)外污水處理部門的喜愛。

        膜技術(shù)指的是對膜的通透性進行利用然后對液體進行篩分,使得物質(zhì)的分離與濃縮得以實現(xiàn)。在過濾膜當中主要有微濾、超濾以及納濾三種。微濾主要是在顆粒比較大的分離當中進行使用,超濾膜孔徑一般在0.1~5μm之間能夠有效的實現(xiàn)液相中顆粒狀物質(zhì)或者是大分子的分離,例如礦物料、粘土以及顏料等等,通過高分子物質(zhì)、金屬離子以及可溶性溶質(zhì)與合適的大分子之間進行結(jié)合,也能夠從水溶液當中將這些物質(zhì)進行一定的分離,從而實現(xiàn)濃縮、凈化的目的,在污水處理過程當中,主要使用的是超濾膜技術(shù);納濾技術(shù)一般在海水淡化脫鹽當中進行使用。

        1.4膜生物反應技術(shù)的分類

        膜生物反應技術(shù)膜生物反應器的類型,可以分成膜分離生物、膜曝氣生物、萃取膜生物三種反應器,其中膜分離反應生物器可以按照膜的位置分為分體式膜生物反應器、一體式膜生物反應器兩種;按是否需氧分為好氧膜生物反應器和厭氧膜生物反應器兩種。

        2、膜生物反應技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應用

        2.1曝氣生物濾池技術(shù)

        該技術(shù)在膜生物反應過程中會啟用曝氣生物濾池,它能夠支撐并配合反應技術(shù)的作用過程,是一種典型的組合式工藝。曝氣生物濾池所采用的是配合氣浮工藝的先進技術(shù),旨在從根本上有效降低水體內(nèi)部污染物總量,而曝氣生物濾池運用洗滌劑、膠體等雜質(zhì)來以廢治廢,實現(xiàn)對污水的有效處理。當前,人們對曝氣生物濾池進行了一定程度的技術(shù)改造,希望減輕在污水處理過程中超出工作負荷的消耗量,延長生物膜的有效應用壽命周期。

        2.2組合式污水處理技術(shù)

        這種污水處理技術(shù)首先其對組合優(yōu)化的過程加以實現(xiàn),并且與MBR、EGSB兩種技術(shù)相結(jié)合來對組合技術(shù)的優(yōu)勢進行了展現(xiàn)。具體來說,就是對污水處理過程當中的運行EGSB裝置先進行操作,主要是對該設(shè)備進行利用從而使得污水中所含有的COD得以消除。而針對污水當中存在的懸浮物與氨氮,則可以利用MBR處理器來對二次輔助進行有效地處理,最后與膜生物反應器進行相互配合,對后續(xù)做好補充處理,使得傳統(tǒng)污水處理當中的不足之處得以有效地彌補。使用這種組合處理方式,基本上與當前的系統(tǒng)污水處理技術(shù)的基本特征相一致,使得膜生物反應器本身的抗負荷特性得到了良好的優(yōu)化,使得處理效果大大提升。

        2.3動態(tài)的內(nèi)循環(huán)反應

        近些年來,技術(shù)人員對膜生物反應裝置進行了相應改造,在此基礎(chǔ)上誕生了動態(tài)式的內(nèi)循環(huán)反應技術(shù)。動態(tài)反應器可以運用微網(wǎng)材料來制作生物膜,因此有利于減小造價。此外,內(nèi)循環(huán)動態(tài)反應也充分運用了活性污泥,在進行過濾和處理時建立了循環(huán)利用網(wǎng)絡(luò)。從目前現(xiàn)狀來看,通常選擇側(cè)向曝氣的方法來處理污水,然而這種情況下將會降低錯流速度。為了加以改進,可以設(shè)計為豎向流動的曝氣裝置結(jié)構(gòu),經(jīng)過改造后的內(nèi)循環(huán)裝置就能避免短流問題。

        2.4EGSB-MBR組合技術(shù)

        EGSB-MBR組合技術(shù)簡單來說就是EGSB和MBR兩項技術(shù)互相取長補短。EGSB反應器的優(yōu)點是處理效率較高,能夠基本去除水中的化學需氧量,但是這項技術(shù)很難去除水中的懸浮物、氨等,但是MBR就可以很好的彌補。

        3、膜技術(shù)在水處理中的主要作用

        3.1膜對微小型雜質(zhì)的過濾作用

        在水處理過程中,膜技術(shù)的主要作用體現(xiàn)在對微小型雜質(zhì)的過濾上,根據(jù)膜的微細孔穴孔徑大小不同,通過物理作用或生化反應,它能夠有效除去水中的不同細小雜質(zhì)。水中存在數(shù)量最多的是小型及微型雜質(zhì),這些雜質(zhì)的存在是導致水質(zhì)較差的深層原因。所以,對于小微型雜質(zhì)的處理,目前較為有效的方法就是利用膜技術(shù)來進行去除,利用膜技術(shù)精密分離的特性將小微型雜質(zhì)濾出,使水分子得以通過膜,達到除去小微型雜質(zhì)的目的。

        3.2膜對微生物的去除

        水中存在一定數(shù)量與種類的微生物,且大多數(shù)是不利于人體健康的有害微生物,所以在水處理中應盡量去除。微生物也有一定的大小,所以想要使其在水處理中有效去除,必須應用膜技術(shù)。未處理的水通過膜,能夠?qū)⒋笥诳讖降奈⑸锪粼谀ね?,從而起到去除微生物的作用。以往的水處理技術(shù)在進行微生物去除的環(huán)節(jié)較為復雜、繁瑣,稍有操作不當,容易造成水質(zhì)二次污染。而膜技術(shù)的出現(xiàn)與應用不僅使微生物去除更加簡便,還能顯著提高處理效果,最大程度上減少微生物的總量,使處理過程更加高效、可靠。

        3.3膜的排斥作用

        膜的排斥作用也是膜技術(shù)在水處理中起到重要的影響,對生物膠質(zhì)的去除效果較好。pH值對于膜的排斥作用十分重要,一般情況下pH值升高,生物膠質(zhì)中的乳膠顆粒將減少抑制反應,這有利于其吸附在膜上,從而較好地發(fā)揮去除生物膠質(zhì)的作用。pH值的改變對于膜表面電荷層的形成起到促進作用,適當合理調(diào)整pH值將保證膜表面電荷層的穩(wěn)定性。電荷的作用就是對細微顆粒進行吸引或排斥,想要改變吸引排斥作用就要控制pH值的變化。通常情況下,排斥力取決于膜的負載,負載越多排斥力越弱。

        3.4氣浮/曝氣生物濾池/膜生物反應器組合技術(shù)

        污水處理工作是一項復雜的工作,有時候需要將目前存在的技術(shù)組合起來使用才能夠達到凈化水的目的。對于水中的洗滌劑、膠體等難以去除的污染物,通過組合技術(shù)的使用能夠大大降低有害物的含量,可以大大減少后續(xù)的污水處理工作的工作量,還可以減少“膜”受污染的程度。

        4、膜生物反應器的運用

        目前膜生物反應器可分為三類:(1)膜分離生物反應器(Membraneseparationbioreactor),用于污水處理固液分離。(2)膜曝氣生物反應器(Membraneaerationbioreactor),用于氣體質(zhì)量傳遞,為需氧降解工藝供氧,可以實現(xiàn)處理工藝無泡曝氣,可實現(xiàn)提高反應器的傳氧效率。(3)萃取膜生物反應器(Extractivemembranebioreactor),主要用于處理收回工業(yè)廢液中優(yōu)先污染物,。通過膜選擇性通透,用于提取特定的污染物。一體式是將膜組件放置于反應器中,通過真空泵抽吸或自然虹吸得到過濾液,清洗膜所需的錯流是空氣攪動所產(chǎn)生,空氣加入于膜的正下方,混合液伴隨氣流向上,膜表面形成混合液剪切力,減少膜表面物質(zhì)沉降,從而減低膜的污染。一體式膜生物反應器,其工藝是常規(guī)污水生物降解技術(shù)與膜分離過濾技術(shù)的結(jié)合。有機污水在經(jīng)生物降解后,利用微濾膜或超濾膜完成污水的固液分離,達到污水的凈化。膜組件在這里的作用是取代常規(guī)污水處理工藝中的二沉池、沉降過濾單元,使水力停留時間和污泥齡不再關(guān)聯(lián),可保證出水的穩(wěn)定和水質(zhì)的優(yōu)良。一體式優(yōu)點是占地面積少,低能耗,可模塊化建設(shè)成系列能力的污水處理站或污水處理廠。需氧膜生物反應器主要應用在城市和工業(yè)污水處理上,可實現(xiàn)城市污水處理水資源回收利用,在工業(yè)中可去除特定污染物,如處理工業(yè)含油脂類的廢水。厭氧膜生物反應器是一種低能耗、易操作、更高效的膜生物反應器。其保持了高污泥濃度和長污泥時間停留,縮短了水力停留時間,改善了出水水質(zhì)。如我們把膜單元和UASB結(jié)合,使固、液分離不再需要設(shè)計三相分離器,膜分離過濾作用可使兩相厭氧膜生物反應器產(chǎn)酸菌濃度增加,可實現(xiàn)產(chǎn)酸發(fā)酵反應能力速度加快,實現(xiàn)高酸化率。由于厭氧膜生物反應器沒有曝氣過程,可采用分體式來實現(xiàn)厭氧污泥的懸浮狀態(tài),實現(xiàn)高濃度有機污水的厭氧處理。通過膜生物反應器的分類和敘述,可見膜生物反應器具有高分離效率,高活性污泥的濃度(反應池中的MISS可以達到10000MG/L),可實現(xiàn)理想的水質(zhì)處理效果(達到國家污水排放一級A標準),系統(tǒng)傳氧效率由于膜而得到提高,污泥產(chǎn)率低理論上零排放。

        結(jié)束語:

        總之,對于污水處理而言膜生物反應技術(shù)顯得極為關(guān)鍵,其相應理論也愈加完善。諸如抗腐蝕或者是抗污染等相應材料也得以研發(fā),該技術(shù)正向處理高效、徹底方向推進。環(huán)境工程需要對此類原理進行深度研究,在現(xiàn)有生物濾池、內(nèi)循環(huán)以及組合式處理方式的基礎(chǔ)上,對新型方式進行探尋。此外,還應正視膜生物相應優(yōu)劣勢,使用時對其弊端進行正確認識,確保技術(shù)優(yōu)勢得以高效發(fā)揮,為污水處理夯實技術(shù)基礎(chǔ),確保處理效果得到高效強化。

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