曾海防

（廈門綠灣環(huán)保科技有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，生態(tài)保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展的理念深入人心。因此，我國越來越關(guān)注環(huán)境工程的建設(shè)，其中用到的先進(jìn)技術(shù)，為環(huán)境工程的建設(shè)做出了突出的貢獻(xiàn)。膜生物反應(yīng)技術(shù)是近年來先進(jìn)的污水處理技術(shù)，在各類環(huán)境工程中得到了大量的應(yīng)用，充分展現(xiàn)了該技術(shù)高效和可靠的優(yōu)勢。為了進(jìn)一步提高環(huán)境工程污水處理的效率，研究人員應(yīng)該對膜生物反應(yīng)技術(shù)進(jìn)行深入的探究。

1 膜生物反應(yīng)技術(shù)

1.1 技術(shù)原理

膜生物反應(yīng)技術(shù)主要是指利用膜生物反應(yīng)器（MBR），對廢水進(jìn)行深度凈化的技術(shù)。在當(dāng)前的污水處理系統(tǒng)中，可以用膜生物反應(yīng)器取代傳統(tǒng)的末端沉淀池，該反應(yīng)器能提高活性污泥的濃度?？傮w來講，膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種基于生物技術(shù)而研發(fā)出來的分離技術(shù)，該技術(shù)是在傳統(tǒng)活性泥污水處理技術(shù)的基礎(chǔ)上改良而來的。膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理系統(tǒng)的基本原理是：將定制的MBR安裝在曝氣池中，污水經(jīng)過好氧曝氣和生物處理之后，通過過濾膜被專用泵抽出來，如圖1所示。在這個過程中，污水中的活性污泥和大分子有機物質(zhì)將被截留，再進(jìn)行深度處理。而被抽出的水，經(jīng)過簡單消毒凈化之后，不僅可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，還可以作為再生水進(jìn)行二次利用。該技術(shù)的核心特征在于不需要再進(jìn)行二次沉淀，可以在提高污水處理效率的同時，節(jié)省了污水處理系統(tǒng)所占用的空間。

圖1 基于膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 膜生物反應(yīng)系統(tǒng)運行流程

膜生物反應(yīng)技術(shù)是一種基于膜分離技術(shù)，將超微濾組件和生物反應(yīng)器有機結(jié)合，構(gòu)成膜生物反應(yīng)器，應(yīng)用于污水處理方面的技術(shù)。膜生物反應(yīng)器的主要構(gòu)件包括膜組件、鼓風(fēng)曝氣設(shè)施和污水池等[1]。在實際運行中，污水儲蓄在污水池中，進(jìn)入生物反應(yīng)器后，由污水的內(nèi)部微生物對其進(jìn)行降解。同時利用膜分離技術(shù)，將水中分子較大的污泥和細(xì)菌截留下來，從而實現(xiàn)對污水的有效處理和凈化。在膜生物反應(yīng)器工作運行中，截留下來的污泥也可以作為生化反應(yīng)的催化因素，進(jìn)而可以提高污水處理效率，使污水處理系統(tǒng)可以持續(xù)地進(jìn)行處理工作。膜生物反應(yīng)器一般有分體式和一體式2種結(jié)構(gòu)，主要的區(qū)別在于分離膜配置位置的不同。根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)氧環(huán)境的不同，膜生物反應(yīng)器還分為厭氧式和好氧式，兩者所適用的污水環(huán)境及處理要求是不同的，需要結(jié)合實際情況進(jìn)行合理配置。近年來，膜生物反應(yīng)技術(shù)在我國環(huán)境工程中的污水處理方面逐步得到重視，并且集中應(yīng)用在生活污水的處理方面。

2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的特點分析

作為一種新型的污水處理技術(shù)，膜生物反應(yīng)技術(shù)很好地利用了現(xiàn)代生物科技和物理學(xué)技術(shù)，可以很好地在污水處理方面發(fā)揮重要的作用?？傮w來講，基于膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理系統(tǒng)，有以下4個典型的特征：1）占用空間小。如前文所述，應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)之后，污水系統(tǒng)本身不需要設(shè)置二次沉淀池，極大地減少了空間需求。同時，應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，尤其是該系統(tǒng)中的污泥濃度較高，這有助于減少污泥儲池的占用空間，進(jìn)而使整個系統(tǒng)的空間規(guī)劃和設(shè)計靈活度更高。2）出水水質(zhì)優(yōu)質(zhì)。膜生物反應(yīng)技術(shù)具有非常高效的分離能力，與傳統(tǒng)污水沉淀分離的方法相比，該技術(shù)的分離效果更好。經(jīng)過膜生物反應(yīng)器處理之后，水中的懸浮物非常少，同時其含有的各類病毒、細(xì)菌也得到了有效清除。在實際應(yīng)用中，經(jīng)過膜生物反應(yīng)器處理之后，出水水質(zhì)更好，這不僅達(dá)到了我國對污水處理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，還對處理以后的水進(jìn)行合理的二次利用，提高了水資源的利用率。3）污泥剩余量少。在新技術(shù)的影響下，使用膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理設(shè)備可以根據(jù)污泥產(chǎn)量進(jìn)行差異化處理，進(jìn)一步降低污泥剩余量，甚至部分情況下還可以做到零污泥排放。不僅提高了污水處理的效率，還降低了剩余污泥的處理成本，減少對環(huán)境的污染。4）性價比高。從實際處理效果的角度來講，采用膜生物反應(yīng)技術(shù)不僅可以提升污水處理效率，還能增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，無需耗費大量能源，后期維護(hù)難度更低，是一種具有高性價比、高環(huán)保價值的污水處理技術(shù)。

3 環(huán)境工程污水處理中的膜生物反應(yīng)技術(shù)改造

大量的實際案例證明，膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中有很好的應(yīng)用前景，考慮成本因素，在環(huán)境工程污水處理系統(tǒng)中應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)的最佳方式是工程改造。下面，將分析環(huán)境工程污水處理中的膜生物反應(yīng)技術(shù)改造要點。

3.1 普通曝氣池改造

在傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)中，普通曝氣池的水力一般停留時間為5 h左右，在改造過程中，主要是將原本的普通曝氣池改為曝氣池和缺氧池2個部分。在污水處理過程中，污水在缺氧池中的停留時間控制在 2 h～3 h，具體時間受到水中含氮量的影響。同時，缺氧池中要安裝潛水?dāng)嚢铏C，進(jìn)一步發(fā)揮缺氧池作用。在二沉池的基礎(chǔ)上改建MBR池，在其中安裝膜生物反應(yīng)器，并加裝抽水泵和鼓風(fēng)機等烹調(diào)設(shè)備。除此之外，要根據(jù)膜生物反應(yīng)器污水處理系統(tǒng)的實際運行要求，安裝相配套的儀表、回流泵、膜清洗裝置等。

3.2 A/O工藝及氧化溝改造

在實際應(yīng)用中，MBR的防堵措施尤為重要，通常需要安裝3 mm過濾格柵。由于污泥池中的污泥濃度很高，所以需要根據(jù)實際需求在氧化溝中加裝潛水推進(jìn)器以及曝氣轉(zhuǎn)碟。同時，改裝二沉池，加裝膜生物反應(yīng)器、鼓風(fēng)機以及抽水泵。

4 膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用策略

某污水處理廠工程項目位于廈門市翔安區(qū)，項目占地面積約1 329.67 m2，污水處理系統(tǒng)建成投入使用后，預(yù)計每天可以處理污水1 300 m3。該工程關(guān)于污水處理的設(shè)計符合我國《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838—2002中的地表水Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)。該工程的建設(shè)核心系統(tǒng)為水解-AAO-MBR池，同時配置了格柵井、調(diào)節(jié)池、出水井以及輔助用房在內(nèi)的相關(guān)工程設(shè)施。污水處理系統(tǒng)處理完的尾水通過水泵房，排放至蓮溪。而污泥通過濃縮和脫水處理達(dá)到含水率＜80%的標(biāo)準(zhǔn)后，集中運輸?shù)街付ǖ攸c進(jìn)行填埋處理，或者在農(nóng)業(yè)種植和環(huán)境工程等方面進(jìn)行合理的綜合利用。在該工程的設(shè)計應(yīng)用中，膜生物技術(shù)得到了重點應(yīng)用，下面從3個方面進(jìn)行具體探討。

4.1 動態(tài)型內(nèi)循環(huán)的反應(yīng)技術(shù)應(yīng)用

這是一種在膜生物反應(yīng)技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化的污水處理技術(shù)，通過構(gòu)建動態(tài)式循環(huán)反應(yīng)器，將濾膜升級為有機過濾動態(tài)模[2]。在該技術(shù)中，由于濾膜材料孔徑比較大，所以可以很好地控制反應(yīng)器系統(tǒng)的建造成本。在該工程的應(yīng)用中，設(shè)計人員通過模擬分析發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)器準(zhǔn)備約20 min之后，就可以正式進(jìn)入運行狀態(tài)，并且將濾餅層的作用全面發(fā)揮出來。在運行中，可以將污水中比較主要的TN、COD等污染物質(zhì)降解和處理。經(jīng)過實際測算，該反應(yīng)器的COD去除率高達(dá)95.6%，TN、TP等有害物質(zhì)的去除率也超過90%。使用這種技術(shù)概念的反應(yīng)器，真正實現(xiàn)了內(nèi)循環(huán)的生成，可以提升反應(yīng)器的內(nèi)流性，進(jìn)而可以將混合液進(jìn)一步混合。

4.2 曝氣濾池的凈化污水技術(shù)應(yīng)用

曝氣濾池技術(shù)是一種經(jīng)過膜反應(yīng)技術(shù)地優(yōu)化而應(yīng)用于污水處理工程中的新型技術(shù)。該技術(shù)主要是通過應(yīng)用氣浮工藝，將專用洗滌劑和膠體投入曝氣生物反應(yīng)器中，讓其與污水進(jìn)行反應(yīng)。可以快速沉淀和凈化污水，尤其對相應(yīng)污染物的分離效果非常出色。

4.3 應(yīng)用彈性填料的組合式技術(shù)

隨著膜生物反應(yīng)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代污水處理技術(shù)的研究也在不斷深入，各類技術(shù)的融合應(yīng)用也是主要的研究方向。在實際的環(huán)境污水處理工程中，將MBR技術(shù)和其他技術(shù)進(jìn)行融合，充分做到揚長避短，發(fā)揮膜生物反應(yīng)技術(shù)在實際應(yīng)用中的優(yōu)勢。MBR技術(shù)可以在保持反應(yīng)系統(tǒng)中污泥的活性的基礎(chǔ)上，截留大于膜孔徑的分子以及絮狀物和微生物等。在此基礎(chǔ)上，加入生物彈性填料，可以進(jìn)一步提高污水處理的效率，處理之后的水品質(zhì)較高，可以直接回收利用。生物彈性填料主要是將聚烯烴和聚酰胺中的相關(guān)元素進(jìn)行處理，加入抗熱氧和親水等助劑，再結(jié)合拉絲工藝，排列加工出來的材料。將該材料鋪設(shè)在膜生物反應(yīng)器中，可以讓膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)保持很好的活性和空隙可變性，加快新陳代謝，提升污水處理質(zhì)量。

5 基于膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理工程建設(shè)要點

在該工程的具體設(shè)置方面，產(chǎn)區(qū)的前端位置設(shè)置了調(diào)節(jié)池，并且設(shè)置運行邏輯：如果進(jìn)水量大于水處理廠負(fù)荷，或者系統(tǒng)在特殊情況下（如檢修、故障）無法正常運行，將污水儲蓄在調(diào)節(jié)池中，該環(huán)節(jié)還能起到沉淀污水的作用。格柵井的設(shè)計方面，將格柵井和調(diào)節(jié)池合并為一個整體，配置了1臺循環(huán)齒把式格柵除污機，系統(tǒng)濾水道的寬度為0.75 m，格柵寬度為0.65 m。系統(tǒng)過濾裝置內(nèi)的污水流速控制在0.7 m/s。將水解-AAO-MBR池、調(diào)節(jié)池和出水井等布置在產(chǎn)區(qū)的西側(cè)區(qū)域，而生產(chǎn)輔助區(qū)布置在廠區(qū)東側(cè)區(qū)域。污泥處置房布置在輔助用房內(nèi)部，與膜生物反應(yīng)污水處理系統(tǒng)連通。其中，在水解-AAO-MBR池的施工建設(shè)方面，處理池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。配置有2座水解-AAO-MBR池，每座占地面積為204.85 m2，高度約為5.30 m。在水解酸化池中安裝填料，底部配置了曝氣管道。采用膜生物反應(yīng)技術(shù)的污水處理系統(tǒng)在運行一段時間后，生物膜會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，影響污水處理效率[3]。為了有效解決該問題，該工程技術(shù)人員利用了曝氣濾池技術(shù)，配置了曝氣管道閥門。在該系統(tǒng)投入運行之后，管理人員定期結(jié)合實際觀測結(jié)果，開啟曝氣管道上閥門，進(jìn)行曝氣處理。在執(zhí)行該操作時，技術(shù)人員根據(jù)裝置內(nèi)生物膜的脫落情況，對曝氣時間進(jìn)行合理控制。正常情況下，曝氣時間控制在5 min～15 min。

同時，該工程設(shè)置了2座AAO池，并分別配置了1臺厭氧池潛水?dāng)嚢杵骱?臺缺氧池潛水?dāng)嚢杵鳌Ｔ诤醚鯀^(qū)分別配備了8組膜組件，并通過招標(biāo)的方式尋求具有專業(yè)技術(shù)的設(shè)計和施工單位。在該污水處理廠工程項目的污泥處理系統(tǒng)設(shè)計與施工中，配置了2臺污泥回流泵，對污泥進(jìn)行過濾處理，并額外配備了2臺剩余污泥處理泵，1臺作為日常使用，另一臺備用。

6 效果分析

為了評估膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用效果，取翔安區(qū)當(dāng)?shù)啬承^(qū)化糞池污水，測得的水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 實驗原水水質(zhì)檢測表

將該實驗原水通入該污水處理廠，然后根據(jù)系統(tǒng)運行時間，對各個階段的污水、膜池上清液進(jìn)行抽樣檢測，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，再參照《水和廢水檢測分析方法（第四版）》進(jìn)行對比分析。以NH4+-N這一指標(biāo)為例，圖2為該污水處理工程運行過程中NH4+-N（mg/L）的變化曲線圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，進(jìn)水氨氮量為 25.1 mg/L～43.3 mg/L，平均濃度約為35.1 mg/L。同時，上清液氨氮平均濃度為1.73 mg/L，可以計算出氨氮去除率為95.1%。同時，出水氨氮含量比較穩(wěn)定，僅為1.47 mg/L左右。

圖2 實驗污水NH4+-N去除率變化趨勢圖

在實驗過程中，可以發(fā)現(xiàn)該污水處理系統(tǒng)有很強的抗負(fù)荷能力、較高的有害物質(zhì)清除率以及穩(wěn)定的出水水質(zhì)，使污水經(jīng)過該裝置處理之后，其具有更高的回收價值。而通過對處理過程中的各項數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)在NH4+-N和TP等有害物質(zhì)的去除過程中，膜生物反應(yīng)器中的微生物發(fā)揮了極大的作用，而膜主要是對污水中膠體、較大分子有機物以及懸浮物進(jìn)行截留。像氨氮這樣的物質(zhì)，無法被膜截留，而是在進(jìn)入反應(yīng)器之后受到微生物活動的影響被處理?？偟膩碚f，膜生物反應(yīng)器中的微生物和膜各司其職，都在污水處理中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

工作人員對經(jīng)過環(huán)境工程 MBR污水處理系統(tǒng)處理之后的出水進(jìn)行檢測，可以發(fā)現(xiàn)其氨氮指標(biāo)和總氮指標(biāo)等都達(dá)到了國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)，同時關(guān)于大腸桿菌和表面活性劑的處理率也達(dá)到了城市雜用水標(biāo)準(zhǔn)。這說明對處理之后的污水進(jìn)行回收利用，存在可行性，該檢測數(shù)據(jù)為該地區(qū)的污水處理回收以及環(huán)境工程建設(shè)提供了參考。

7 結(jié)語

人們越來越關(guān)注生態(tài)保護(hù)和社會可持續(xù)發(fā)展，各類環(huán)境工程的建設(shè)熱度空前高漲。而現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，給環(huán)境保護(hù)工程的建設(shè)和運用提供了技術(shù)支持。其中基于膜分離技術(shù)和生物技術(shù)的膜生物反應(yīng)技術(shù)，在環(huán)境工程污水處理方面得到了大量應(yīng)用。膜分離技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對污水中有機物和有害物的快速分離，同時通過生物技術(shù)可以實現(xiàn)對污水的進(jìn)一步凈化。在實際使用中，需要根據(jù)實際情況和需求，合理應(yīng)用膜生物反應(yīng)技術(shù)，并采用一些相關(guān)的技術(shù)手段，進(jìn)一步發(fā)揮該技術(shù)在污水處理中快捷、高效以及穩(wěn)定的優(yōu)勢，為社會的可持續(xù)發(fā)展做貢獻(xiàn)。