賀光祖

摘? 要：環(huán)境工程污水來源廣泛，傳統(tǒng)處理方式效果有限，膜生物技術(shù)能夠在分離膜組件與生物池的結(jié)合下構(gòu)建出生物單元組合，提高污水的處理質(zhì)量和效率。相較于傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)，膜生物技術(shù)能夠及時(shí)攔截污水中的大分子有機(jī)物和活性污泥，從而提升活性污泥濃度，促進(jìn)難降解物質(zhì)的反應(yīng)與降解。目前，各個(gè)國家都在大力推廣膜生物技術(shù)，相較而言，膜生物技術(shù)的污水處理效果更為理想。本文針對(duì)環(huán)境工程污水處理中膜生物技術(shù)的應(yīng)用做出闡述與分析。

關(guān)鍵詞：環(huán)境工程? 污水處理? 膜生物技術(shù)? 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）10（b）-0071-03

Abstract： Environmental engineering sewage has a wide range of sources， and the traditional treatment methods have limited effects. Membrane biotechnology can build a combination of biological units under the combination of separation membrane modules and biological pools to improve the quality and efficiency of sewage treatment. Compared with traditional sewage treatment technology， membrane biotechnology can intercept macromolecular organic matter and activated sludge in sewage in a timely manner， thereby increasing the concentration of activated sludge and promoting the reaction and degradation of refractory substances. At present， various countries are vigorously promoting membrane biotechnology. Compared with membrane biotechnology， the sewage treatment effect is more ideal. This article describes and analyzes the application of membrane biotechnology in environmental engineering wastewater treatment.

Key Words： Environmental engineering; Sewage treatment; Membrane biotechnology;? Application

在社會(huì)發(fā)展下，我國的環(huán)境工程污水污染問題日益嚴(yán)重，不僅嚴(yán)重影響著水質(zhì)，也嚴(yán)重威脅著人體健康，環(huán)境工程污水處理的技術(shù)多種多樣，不同技術(shù)，各具優(yōu)勢(shì)。在環(huán)境工程的污水處理中，膜生物技術(shù)占據(jù)著重要地位，與傳統(tǒng)污水處理技術(shù)相比，膜生物技術(shù)具有突出特征，也有更為完整的組合單元，該種技術(shù)設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡單，處理的水質(zhì)質(zhì)量更高，使用范圍也十分廣泛。

1? 膜生物技術(shù)的發(fā)展

膜生物技術(shù)將生物反應(yīng)器、膜分離技術(shù)相結(jié)合，利用膜分離裝置取代了傳統(tǒng)污水處理技術(shù)中的二沉池，從而提升分離效果。關(guān)于膜生物技術(shù)的應(yīng)用，最早可以追溯至20世紀(jì)60年代的美國，在1968年，Smith將超濾膜、好氧活性污泥法應(yīng)用在城市污水的處理中，這一技術(shù)占地面積小、能夠減少污泥產(chǎn)量，但是在當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制下，水通透量不大，壽命較短。進(jìn)入了20世紀(jì)70年代后，日本開始推廣新型膜生物技術(shù)，并建立了包括淀粉廠廢水、蛋白工廠廢水、造紙術(shù)廢水、酒精發(fā)酵廢水等在內(nèi)的污水MBR處理系統(tǒng)，取得了良好效果。后來，法國、澳大利亞等國家也大力發(fā)展膜生物技術(shù)，對(duì)于相關(guān)內(nèi)容的研究更為全面。

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，膜生物技術(shù)在各個(gè)國家都得到了推廣，也誕生了新型膜組件，如加拿大Zenon公司的超濾管式膜生物反應(yīng)器、淹沒式中空纖維膜絲膜組件，進(jìn)一步減小了污染。日本Kubota公司則研發(fā)出板式膜，具有工藝簡單、耐污染、流通量大的優(yōu)勢(shì)，將其置入混合液后，出水更加穩(wěn)定。我國在膜生物技術(shù)的研究上，起步相對(duì)較晚，于20世紀(jì)90年代末期開始，目前，這一技術(shù)已經(jīng)在石化污水、生活廢水、食品廢水、港口污水、印染廢水的處理中得到了應(yīng)用，但是在膜組件、膜材料的自主開發(fā)能力上，還相對(duì)較弱，膜性能還有待提升。

2? 膜生物技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與不足

膜生物技術(shù)在環(huán)境工程污水中的處理價(jià)值，表現(xiàn)在幾個(gè)層面：首先，提高了分離效率，膜生物部件不會(huì)涉及沉淀池、過濾單元，設(shè)備占地面積小，其MISS濃度較高，提高了系統(tǒng)的抗負(fù)荷能力，進(jìn)一步提高了污水的處理效率;其次，活性污泥濃度更高，應(yīng)用膜生物技術(shù)，可以優(yōu)化生物反應(yīng)能力，提高M(jìn)ISS濃度，適合高濃度有機(jī)廢水的處理，可以大幅減少污水懸浮物，提高降解率;再次，對(duì)微生物、有機(jī)廢水的分離具有很好的效果，可以有效提升處理效果，污泥的產(chǎn)率也不高，滿足了零排放要求。在實(shí)際運(yùn)行中，剩余污泥總量不多，比起傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)，污泥產(chǎn)率顯著降低;最后，有助于硝化細(xì)菌的生長，能夠避免硝化細(xì)菌數(shù)量減少，使得硝化細(xì)菌長期維持高濃度，提高了硝化效率。

而膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用也存在一些不足，生物膜的性質(zhì)獨(dú)特，在處理污水時(shí)，也可能吸附各類有害因素與混合顆粒，因此，為了充分發(fā)揮出膜生物反應(yīng)技術(shù)的價(jià)值，需要做好清理工作，如果清理操作不恰當(dāng)，可能會(huì)帶來新的污染，降低透水量，這一問題，也是當(dāng)前研究的重中之重。

3? 膜生物技術(shù)的常見類型

3.1 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池屬于膜生物技術(shù)的常見技術(shù)，對(duì)于污水處理具有重要的輔助作用，膜生物技術(shù)融合了諸多技術(shù)類型，而曝氣生物濾池將生物濾池、氣浮工藝融合，提高了污水處理質(zhì)量，能夠從源頭上凈化污染物，提高處理質(zhì)量。不同的膜生物反應(yīng)技術(shù)，適合應(yīng)用的污水類型各有差異，相較而言，曝氣生物濾池技術(shù)適合應(yīng)用在洗滌劑、膠體污染水體中，應(yīng)用這一技術(shù)，在優(yōu)化處理技術(shù)的同時(shí)，提高了處理效率，負(fù)荷消耗也不大。

3.2 動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)

動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)也十分常見，這一技術(shù)將環(huán)境工程污水技術(shù)與新型技術(shù)充分融合，借助膜生物反應(yīng)裝置，降低了制造成本，通過對(duì)生物膜材料的改進(jìn)，能夠制作出全新的微網(wǎng)材料，構(gòu)建動(dòng)態(tài)化的凈化處理系統(tǒng)。當(dāng)前，在污水處理中，曝氣法是十分常見的處理方式，但是從技術(shù)層面來看，存在各種各樣的缺陷，對(duì)此，需要進(jìn)一步優(yōu)化曝氣裝置，解決傳統(tǒng)裝置中存在的缺陷。

3.3 生物流化床

生物流化床是利用活性炭、砂礫、焦炭等小顆粒物質(zhì)作為附著載體，主要應(yīng)用懸浮式填料，讓微生物處于流化狀態(tài)，讓生物膜、有機(jī)物、氧氣之間可以充分接觸。生物流化床適合應(yīng)用在不同類型污水的處理，傳質(zhì)效率高，能夠迅速降解污染物質(zhì)，但是，這一工藝涉及的流化狀態(tài)水力特征復(fù)雜，如果反應(yīng)器規(guī)格發(fā)生變化，就會(huì)增加反映能耗，為了提高傳質(zhì)效率，對(duì)能耗的消耗也較高。

3.4 組合式處理技術(shù)

在膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用上，可選的技術(shù)類型較多，除了上述兩種技術(shù)之外，還可以采用組合式的處理技術(shù)，將曝氣生物濾池、動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，充分發(fā)揮出膜生物反應(yīng)器的作用。膜生物反應(yīng)器的污水處理實(shí)效非常高，同時(shí)，借助膨脹顆粒污泥床，在污水處理上，通過膨脹顆粒污泥床，能夠第一時(shí)間處理有機(jī)廢水，效果非常理想，膨脹污泥床的污水去除效應(yīng)非常好，再借助膜生物反應(yīng)技術(shù)，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)技術(shù)的不足，進(jìn)一步提升污水處理質(zhì)量。

4? 環(huán)境工程污水處理中膜生物技術(shù)的應(yīng)用

4.1 膜曝氣膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)的應(yīng)用

膜曝氣膜生物反應(yīng)器屬于當(dāng)前新型的膜生物技術(shù)，氣體分離膜的存在為微生物生長提供了有效的氧源支持，提高了氧氣利用率，適合應(yīng)用在高濃度有機(jī)廢水中。研究顯示，在溶解氧為0.8mg/L時(shí)，這一技術(shù)對(duì)于污水中氮、氨、COD去除率可以達(dá)到86.6%、87.9%、87.6%，這就顯示，膜曝氣膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)的負(fù)載率性能、脫氮能力理想。

在技術(shù)的成熟下，各類新型膜曝氣膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)也相繼誕生，處理效率也更高，如，鐵-碳微電解-芬頓-膜曝氣膜生物反應(yīng)器-臭氧耦合技術(shù)，利用鐵-碳微電解作用可以將有機(jī)物 分解，利用芬頓反應(yīng)，能夠?qū)⒒旌先诤现械挠袡C(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)，將其中的難降解物質(zhì)去除。

4.2 厭氧膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)的應(yīng)用

厭氧膜生物反應(yīng)器由膜分離、厭氧反應(yīng)器之間耦合而成，是一種高效、新型的污水處理技術(shù)，利用這一技術(shù)，既能夠凈化污水，也可以生產(chǎn)沼氣，在膜的作用下，實(shí)現(xiàn)了污泥停留、水力停留的分離，大幅提升了負(fù)荷，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，其出水水質(zhì)更加優(yōu)良，顯著降低了污泥產(chǎn)量，也提高了資源的利用率。就當(dāng)前來看，制約厭氧膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)推廣和應(yīng)用的主要因素就是對(duì)氮、磷的去除率不高，因此，將其與厭氧氨氧化技術(shù)結(jié)合也是下一階段的研究熱點(diǎn)，這一新型技術(shù)能夠在缺氧環(huán)境下將氨轉(zhuǎn)化為氮?dú)馀c硝酸鹽，有著降低能源消耗、耗氧量低、工藝成本低廉的優(yōu)勢(shì)，有研究人員應(yīng)用厭氧膜生物反應(yīng)器耦合系統(tǒng)與厭氧氨氧化技術(shù)成功啟動(dòng)了厭氧氨氧化，總氮去除負(fù)荷可以達(dá)到0.49ks（m3·d），具有理想的預(yù)期脫氮效果，非常適合應(yīng)用在高濃度氨氮廢水處理中。

4.3 移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器的應(yīng)用

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器是一種復(fù)合性的處理工藝，在填料作用下，與污水接觸，讓污水微生物附著在填料上，并形成生物膜，將污水中的污染物吸附、降解，以達(dá)到凈化水體的作用。與傳統(tǒng)處理工藝相比，移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器不易堵塞、擴(kuò)容簡單、空間小、維護(hù)難度低，在污水的處理和回收中，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。有研究人員將移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器應(yīng)用在印染工業(yè)廢水中，結(jié)果顯示，COD顯著下降。盡管該種技術(shù)對(duì)氨氮、COD的去除效果明顯，但在應(yīng)用環(huán)節(jié)，啟動(dòng)速度慢、處理量小、生物膜容易脫落等問題，因此，學(xué)界也在針對(duì)移動(dòng)床生物膜進(jìn)行改性研究。當(dāng)前的主流研究認(rèn)為，將碳纖維球填料與移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器結(jié)合，可以優(yōu)化生物膜形成速度，在不同的污水中，氨氮去除率也得以顯著提升。還有研究人員嘗試推廣改良蜂細(xì)胞媒介，在介質(zhì)孔隙中置入了核桃殼、杏仁殼活性炭顆粒，有效優(yōu)化了污水的處理效果。另外，研究顯示，利用外磁場作用，也能夠進(jìn)一步提高污染物降解速率，形成的生物膜也更加穩(wěn)定，在氨氮與COD去除率上，比傳統(tǒng)的載體要高出5%以上。

4.4 微生物代謝產(chǎn)物胞外聚合物的應(yīng)用

微生物代謝產(chǎn)物胞外聚合物是由蛋白質(zhì)、多糖組成，在側(cè)鏈中，有大量負(fù)電性基團(tuán)，在中性條件下，能夠讓污染物水解，利用高價(jià)金屬離子絮凝劑，可以有效強(qiáng)化生物絮凝作用，改善污染物的處理效果，降低膜過濾阻力。近年來，將微生物代謝產(chǎn)物胞外聚合物與高價(jià)金屬離子的結(jié)合應(yīng)用已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，但是，對(duì)于不同價(jià)態(tài)、不同類型金屬離子之間的協(xié)同和拮抗作用，現(xiàn)有的研究還不夠深入。相信在分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步成熟和發(fā)展下，現(xiàn)有的研究必然能取得突破性進(jìn)展。

5? 結(jié)語

環(huán)境工程污水是我國污水的主要類型，包括工業(yè)污水污染、生活垃圾污染、城市徑流污染。在工業(yè)發(fā)展下，城市工業(yè)污水問題日益嚴(yán)重，工業(yè)污水類型較多、處理技術(shù)要求也較高;在生活垃圾方面，多數(shù)地區(qū)并未制定出完善的排水系統(tǒng)，大量污水直接排入河道、溝渠，致使水體惡化嚴(yán)重;而城市徑流污染則是由雨、雪沖洗地面、建筑物、廢渣、垃圾形成，有明顯的季節(jié)性，成分十分復(fù)雜。作為一種新型污水處理技術(shù)，膜生物反應(yīng)技術(shù)受到了業(yè)界關(guān)注，膜生物反應(yīng)技術(shù)融合生物處理單元與膜分離單元，有效提升了污水轉(zhuǎn)化率，彌補(bǔ)傳統(tǒng)污水處理技術(shù)的不足。本文針對(duì)膜生物反應(yīng)技術(shù)的概念、優(yōu)勢(shì)、不足以及具體的應(yīng)用進(jìn)行了闡述與分析，從當(dāng)前的研究來看，膜生物反應(yīng)技術(shù)在城市工業(yè)污水處理上，表現(xiàn)出良好的前景，但是從技術(shù)層面來看，還有一些部分尚未突破，在下一階段，需要結(jié)合環(huán)節(jié)工程污水處理要求進(jìn)一步改善現(xiàn)有技術(shù)，以提高處理效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪婧，張翔，黃樂，等.曝氣沖刷對(duì)膜生物反應(yīng)器膜污染的控制機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境污染與防治，2020，5（19）：93-95.

[2] 龍世平.鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水處理現(xiàn)狀分析與發(fā)展對(duì)策——以渝東北地區(qū)為例[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020， 48（11）：82-84.

[3] 趙群英，田芝瑞.西安臨潼新農(nóng)村污水處理方案探討[J].西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，2（19）：67-69.

[4] 李嘉穎，姜應(yīng)和，龔樹毅，等.瓦池污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)特征及其對(duì)出水水質(zhì)的影響分析[J].凈水技術(shù)，2020， 39（5）：86-91.

[5] 劉質(zhì)偉，譚艷忠，張羽，等.東莞市石馬河流域綜合治理工程謝崗鎮(zhèn)典型河涌水環(huán)境治理論述[J].中國水運(yùn)（下半月），2020，20（5）：109-113.

[6] 任麗燕.BOT模式下污水處理項(xiàng)目后評(píng)價(jià)研究[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2020，46（6）：236-237.

[7] 張冰.膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用[J].中國資源綜合利用，2020，17（5）：181-183.

[8] 任鴻梅，任龍飛.萃取式膜生物反應(yīng)器在水處理中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2017，18（S2）：90-92，141.

[9] 張慶然.關(guān)于城市環(huán)境工程污水治理的對(duì)策分析[J].低碳世界，2019，8（2）：7-8.