趙 彬

（國(guó)家電投阜新發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧阜新 123000）

1 廢水處理工藝中膜生物反應(yīng)技術(shù)的基本原理

作為一種新型污水處理技術(shù)，以分離膜組件的配合為依托、以二沉池技術(shù)和生物處理技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)器的膜生物反應(yīng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于環(huán)境工程污水處理。與傳統(tǒng)單一化處理模式相比，膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用不僅具有良好的實(shí)效性和使用性，從根本上顯著地提高了污水處理效率，與此同時(shí)在增加污水轉(zhuǎn)換率，緩解當(dāng)前水資源短缺問(wèn)題中也發(fā)揮了重要性作用。

膜生物反應(yīng)技術(shù)是以膜分離技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)合理化應(yīng)用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行污水處理的一種現(xiàn)代化處理技術(shù)手段，相比傳統(tǒng)污水處理技術(shù)，運(yùn)行操作平穩(wěn)、便捷，占用空間小以及可操控性強(qiáng)是這種污水處理技術(shù)的顯著優(yōu)點(diǎn)。就目前來(lái)看，膜分離生物反應(yīng)器、萃取膜生物反應(yīng)器以及膜曝氣生物反應(yīng)器是當(dāng)前膜生物反應(yīng)器的主要應(yīng)用類別，其中又以膜分離生物反應(yīng)器應(yīng)用最廣。根據(jù)膜放置方式的不同，膜分離生物反應(yīng)器分為一體式與分體式兩種。

2 現(xiàn)階段反滲透污染物類型及形成原因

經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，自二十世紀(jì)六十年代興起的反滲透膜技術(shù)作為一種分離技術(shù)，初期主要用于電子和半導(dǎo)體純水分離，而后經(jīng)過(guò)不斷地探索實(shí)踐，被廣泛應(yīng)用于電力及其他工業(yè)中，并在多個(gè)領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展。但就目前來(lái)看，反滲透膜在使用一段時(shí)間后，受諸多不可控因素的影響會(huì)出現(xiàn)污染癥狀，在縮短使用壽命的同時(shí)，工程整體效益也勢(shì)必將受到一定阻礙。據(jù)調(diào)查導(dǎo)致反滲透膜出現(xiàn)污染癥狀的主要原因除了膜本身原因、膜性能損傷、水質(zhì)、膜清洗不及時(shí)以及操作不規(guī)范等因素外，如下污染物的存在也是引發(fā)反滲透膜污染的重要原因。

2.1 化學(xué)污染

在反滲透膜使用過(guò)程中，由于水中含有的大量Ca2+、Mg2+、Ba2+等金屬陽(yáng)離子以及HCO3-、CO2-、SO2-等酸性陰離子，當(dāng)離子含量達(dá)到一定程度后，就會(huì)與水中其他物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，最終形成化學(xué)垢，進(jìn)而在影響反滲透膜使用壽命的同時(shí)，對(duì)于產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)也造成一定影響。目前來(lái)看化學(xué)垢的產(chǎn)生原因主要是因?yàn)椴僮鞑划?dāng)亦或是阻垢劑加藥系統(tǒng)不完善，長(zhǎng)此以往勢(shì)必對(duì)企業(yè)發(fā)展造成極為不利的影響。

2.2 顆粒和膠體污染

據(jù)調(diào)查反滲透膜在使用一段時(shí)間后，表面會(huì)形成一層凝膠層，倘若工作人員未能將其及時(shí)清理亦或是忽視了凝膠層對(duì)反滲透膜的影響，在影響水處理效果的同時(shí)，甚至?xí)?dǎo)致堵塞問(wèn)題的出現(xiàn)。就目前來(lái)看，天然水中由于含有SiO2雜質(zhì)，當(dāng)其附著到凝膠層后倘若未及時(shí)進(jìn)行清理，就會(huì)導(dǎo)致硅酸鹽垢的形成，再加之膜分離階段，金屬物質(zhì)濃縮、溶液pH 的改變會(huì)使得金屬氧化物的大量沉積，造成堵塞問(wèn)題，影響反滲透膜使用效率。

2.3 微生物污染

水中含有大量的微生物，而這類物質(zhì)常常會(huì)附著到反滲透膜表面，由此在縮短反滲透膜使用壽命的同時(shí)，影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。與化學(xué)污染和膠體污染相比，微生物污染的污染速度較快，主要是因?yàn)槲⑸锏姆敝乘俣瓤?，此外相比前兩種污染物類型，在清洗過(guò)程中微生物污染的清洗難度相對(duì)較高。

3 廢水處理工藝中膜生物反應(yīng)技術(shù)的具體應(yīng)用

3.1 曝氣生物濾池技術(shù)

目前來(lái)看在環(huán)境工程污水處理中，曝氣生物濾池技術(shù)是膜生物反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用中最常用的一種技術(shù)手段，與其他幾種處理技術(shù)相比，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅能有效處理洗滌劑、膠體等類型的雜質(zhì)，與此同時(shí)在降低污水處理負(fù)荷、降低生物膜導(dǎo)致的污染問(wèn)題發(fā)生率以及提高污水各環(huán)節(jié)處理工作質(zhì)量等方面都具有顯著意義。

3.2 EGSB-MBR 組合技術(shù)

作為一種組合型技術(shù)手段，采用膨脹顆粒污泥床的EGSB技術(shù)和膜生物反應(yīng)技術(shù)—MBR 技術(shù)，就單一處理效率而言都是十分顯著地，但隨著近年來(lái)國(guó)家工業(yè)化和城市一體化建設(shè)進(jìn)程的快速化發(fā)展，環(huán)境工程作業(yè)成效受到了各界的高度關(guān)注。為顯著提高污水處理效率，降低高濃度工業(yè)有機(jī)污水中的各類有機(jī)雜質(zhì)，將兩種技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，先利用EGSB反應(yīng)器取出廢水中的大部分的化學(xué)需氧量，而后利用MBR 技術(shù)對(duì)廢水有機(jī)物進(jìn)行降解處理，以達(dá)到預(yù)期廢水處理目的。

3.3 動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)

在當(dāng)前城鄉(xiāng)一體化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的新市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，隨著經(jīng)濟(jì)的快速化發(fā)展，將膜生物反應(yīng)技術(shù)實(shí)踐于環(huán)境工程作業(yè)中現(xiàn)已迫在眉睫，但對(duì)于某些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，為確保污水處理工作的有效落實(shí)，利用廉價(jià)的微網(wǎng)材料作為膜基質(zhì)的動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用雖然具有造價(jià)低、可形成一種可循環(huán)利用體系的優(yōu)勢(shì)外，卻也存在著易導(dǎo)致錯(cuò)流速度降低的弊端，針對(duì)上述問(wèn)題基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)主管部門可通過(guò)更改曝氣裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行處理。

3.4 氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)

氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)作為一種組合工藝，相比曝氣生物濾池技術(shù)以及動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)，在一定程度上它不僅能有效降低水中各類雜質(zhì)含量，與此同時(shí)在去除不可降解的膠體與難以溶解的物質(zhì)，緩解生物處理作業(yè)壓力等方面也發(fā)揮了重要性作用。除此之外經(jīng)大量調(diào)研數(shù)據(jù)分析可知，氣浮等膜生物反應(yīng)組合技術(shù)的最大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于滿足多種作業(yè)環(huán)境的處理要求。

4 目前反滲透膜清洗技術(shù)的常見類型

產(chǎn)水流量、產(chǎn)水背壓、回收率、溫度等是反滲透膜水處理裝置的主要運(yùn)行參數(shù)，在反滲透膜技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門可根據(jù)運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定性與否，對(duì)膜是否存在污染問(wèn)題進(jìn)行判斷，即通常而言當(dāng)出現(xiàn)如下癥狀時(shí)，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門需做好清洗工作，即產(chǎn)水流量減少、產(chǎn)水水質(zhì)降低、透鹽率增加、給水壓力增加以及系統(tǒng)各段之間壓差明顯增加。

4.1 清洗方式

目前來(lái)看，在進(jìn)行反滲透膜清洗過(guò)程中，常用的清洗方式主要有兩種，即在線清洗和離線清洗，為確保清洗的科學(xué)性、合理性和有效性，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門的工作人員，需根據(jù)實(shí)際需求采取合適的清洗方式，以確保清洗工作的有效落實(shí)。

4.1.1 在線清洗

通常而言在線清洗主要用于反滲透膜污染度相對(duì)較低，即這種方式的使用主要是為了對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行日常保養(yǎng)和維護(hù)，在操作方面具有清洗簡(jiǎn)單、成本低廉以及作業(yè)便捷的優(yōu)勢(shì)，是目前一種較為常規(guī)的清洗方式。但與此同時(shí)不可否認(rèn)的是，受運(yùn)行設(shè)備自身的條件性制約，在線清洗方式的使用往往難以取得預(yù)期清洗目標(biāo)，效果也不甚理想。

4.1.2 離線清洗

一般來(lái)講離線清洗主要用于反滲透膜污染度相對(duì)較高，具體而言它是通過(guò)將反滲透膜元件從運(yùn)行系統(tǒng)中拆下，使用專用的清洗設(shè)備進(jìn)行清洗，在操作難易度以及清洗成本方面，都相對(duì)較高，但清洗效果卻也較為顯著。相比在線清洗，離線清洗作業(yè)方式較為復(fù)雜，耗費(fèi)的時(shí)間和成本也相對(duì)較高，一般來(lái)講它只適用于對(duì)于清洗度有著嚴(yán)格要求的任務(wù)。

4.2 清洗技術(shù)

4.2.1 物理清洗

在進(jìn)行反滲透膜清洗作業(yè)過(guò)程中，物理清洗是一種最常用的清洗方式，在一定程度上它不僅具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，此外它能沖掉堵塞在膜孔內(nèi)的污染物和側(cè)膜表面的附著物，清洗效果十分顯著。目前來(lái)看常用的物理清洗方式有三種，即低壓高流速清洗、反壓清洗以及這兩種清洗方法聯(lián)合使用，具體來(lái)看低壓高流速清洗（低壓力下提高流速）不僅能有效地降低溶質(zhì)在膜面的附著時(shí)間，此外通過(guò)這種清洗手段還能有效地縮減料液和膜面之間的濃差，以此來(lái)延長(zhǎng)反滲透膜使用壽命；反壓清洗（在膜一側(cè)加壓后反向透過(guò)膜）的使用，則從某方面而言能切實(shí)有效地規(guī)避料液側(cè)膜溶質(zhì)的附著，在延長(zhǎng)膜使用壽命的同時(shí)，取得預(yù)期作業(yè)成效。

4.2.2 化學(xué)清洗

雖然物理清洗方式的應(yīng)用具有一定的清洗效果，但在污染度較為嚴(yán)重亦或是化學(xué)垢較為厚重的情況下，物理清洗往往難以取得預(yù)期作業(yè)成效，而要想取得預(yù)期清洗目標(biāo)，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門的工作人員需采用化學(xué)清洗技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)講所謂的“化學(xué)清洗”，其實(shí)就是利用化學(xué)劑使其與污染物進(jìn)行反應(yīng)，分解成水溶物透過(guò)反滲透膜的一種清洗技術(shù)。通過(guò)上述分析可知，化學(xué)垢的成分較為復(fù)雜，在化學(xué)清洗方式應(yīng)用過(guò)程中，為了提高清洗效果，工作人員需將酸性（去除沉積的無(wú)機(jī)鹽垢）、堿性（去除有機(jī)物和膠體污染物）兩種藥劑結(jié)合起來(lái)使用，并在嚴(yán)格按照“配置清洗液—低流量輸入清洗液—循環(huán)—浸泡—高流量水泵循環(huán)—沖洗”的流程進(jìn)行作業(yè)。

在應(yīng)用化學(xué)清洗技術(shù)時(shí)，為了提高清洗的科學(xué)性、有效性，基層產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)和相關(guān)部門的工作人員需在清洗前就做好水質(zhì)調(diào)查工作，根據(jù)區(qū)域內(nèi)水質(zhì)差異選擇合適的清洗藥劑，在降低清洗成本的同時(shí)，保障清洗效果。在進(jìn)行清洗藥劑選擇過(guò)程中，不僅需考慮反滲透膜的特性，還要綜合現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)分析結(jié)果以及污染度，避免藥劑對(duì)反滲透膜產(chǎn)生不良影響，最終在降低清洗過(guò)程膜損傷度的基礎(chǔ)上，保證清洗效果。

4.3 生物清洗

就目前來(lái)看，在進(jìn)行反滲透膜清洗過(guò)程中，除了物理清洗和化學(xué)清洗外，生物清洗也是現(xiàn)階段采取的主要清洗手段，目前常用的生物清洗方式有兩種，即使用具有生物活性的清洗劑以及將生物劑通過(guò)特殊的方法固定在膜上。通過(guò)對(duì)比可知，目前在清洗過(guò)程中，酶制劑是使用頻率最高的一種清洗劑，在有效切斷蛋白質(zhì)肽鏈的基礎(chǔ)上，還能有效地脫除污染物中含有蛋白質(zhì)的混合膜，為預(yù)期清洗目標(biāo)的達(dá)成奠定良好基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

反滲透膜技術(shù)作為一種現(xiàn)代化分離技術(shù)手段，在水處理中得到了廣泛應(yīng)用，不僅有效地提高了水處理質(zhì)量和效率，在推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用。但不可否認(rèn)的是，在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，反滲透膜會(huì)出現(xiàn)一定的污染，在縮短膜使用壽命的同時(shí)，給企業(yè)效益也造成極為不利的影響，因此為確保系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效率，有效解決膜污染問(wèn)題，采用合理清洗技術(shù)和方式定期對(duì)其進(jìn)行清洗，是不斷提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性的重要戰(zhàn)略基礎(chǔ)。