郭芳芳

摘 要：膜生物反應(yīng)器（MBR）結(jié)合膜分離與生物處理，與常規(guī)污水處理工藝相比，MBR的優(yōu)勢(shì)明顯。探討了膜生物反應(yīng)技術(shù)的原理及類型，分析了膜生物反應(yīng)技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了膜生物反應(yīng)技術(shù)的缺陷及處理對(duì)策，具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：污水處理;膜生物反應(yīng)技術(shù);膜污染

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，污水處理項(xiàng)目所受到的關(guān)注也越來(lái)越高，在此過(guò)程中，膜生物反應(yīng)技術(shù)逐漸步入人們的視野，成為了一項(xiàng)非常熱門的污水處理技術(shù)，并逐漸取代了以往傳統(tǒng)污的水處理工藝[1]。

一、膜生物反應(yīng)技術(shù)

1.膜生物反應(yīng)的原理

膜生物反應(yīng)器結(jié)合生物反應(yīng)器與膜技術(shù)，在特定載體表面附著微生物，污水經(jīng)過(guò)反應(yīng)器時(shí)，微生物吸附降解污染物，形成比較完備的微生物降解體系。膜的截留作用能保留一些周期比較長(zhǎng)的微生物，明顯提高污水處理效率、出水質(zhì)量。

2.MBR主要類型

MBR為控制系統(tǒng)、膜組件、微生物反應(yīng)器組成。根據(jù)膜組件的作用，可以將MBR劃分為萃取、膜曝氣、固液分離MBR這三種，就當(dāng)前而言固液分離MBR的優(yōu)勢(shì)最為明顯。

2.1 生物反應(yīng)器與膜組件劃分

可以將MBR劃分為一體式、分體式這兩種。分體式MBR的生物反應(yīng)器與膜組件相互獨(dú)立，分開(kāi)設(shè)置，調(diào)節(jié)控制方便，由于膜組件在反應(yīng)器外部，方便對(duì)膜進(jìn)行維護(hù)。分體式MBR在有毒、高有機(jī)濃度、難以通過(guò)生物降解等污水中應(yīng)用較多，在工業(yè)廢水的處理中應(yīng)用最為廣泛。

一體式MBR的膜組件在生物反應(yīng)器內(nèi)部，過(guò)濾液經(jīng)泵吸出。這種MBR通過(guò)曝氣帶來(lái)的攪拌作用來(lái)實(shí)現(xiàn)膜面錯(cuò)流，也可以依靠膜件宣傳、葉輪攪拌等方式實(shí)現(xiàn)膜面錯(cuò)流。此類MBR的特點(diǎn)在于對(duì)占地面積要求不高，系統(tǒng)能耗低。一體式MBR處理膜污染時(shí)比較麻煩，為了減少膜污染，泵抽吸為間斷運(yùn)行。就使用場(chǎng)景上，一體式MBR主要應(yīng)用于城市污水處理中。

將含有大量微生物的填料加裝于生物反應(yīng)器中可得到復(fù)合型一體式MBR，通過(guò)微生物來(lái)提高污水處理效果，也能提高對(duì)沖擊負(fù)荷的抵抗能力，可控制懸浮固體濃度，減少膜通量受到的影響[2]。

2.2 需氧情況

以微生物需氧情況劃分，可以將MBR劃分為厭氧、好氧兩種。好氧MBR在生活污水及城市污水的處理中應(yīng)用較多。厭氧MBR在高濃度有機(jī)廢水中應(yīng)用較多。厭氧過(guò)程能提高廢水的可生化性，可改變一些有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，方便好氧MBR處理從而有效去除有機(jī)物。

二、膜生物反應(yīng)技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用

當(dāng)前膜生物反應(yīng)技術(shù)在生活污水、工業(yè)廢水及醫(yī)院污水處理中均應(yīng)用廣泛。膜曝氣膜生物反應(yīng)器（MABR）結(jié)合生化處理技術(shù)與膜技術(shù)，氣體分離膜能為微生物生長(zhǎng)提供氧氣及載體，MABR對(duì)氧氣的利用率高于常規(guī)MBR相比，在高濃度有機(jī)廢水的處理中效果明顯?；旌螹ABR工藝的應(yīng)用效果明顯，鐵-碳微電解-芬頓-MABR-臭氧耦合技術(shù)中，通過(guò)鐵-碳微電解可以對(duì)長(zhǎng)鏈有機(jī)物進(jìn)行分解，通過(guò)芬頓反應(yīng)可以將脂類、醇類、羧酸等有機(jī)化合物氧化成為有機(jī)物，通過(guò)臭氧氧化進(jìn)行深度處理以去除COD，從而滿足出水要求[3]。

移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器（MBBR）的曝氣過(guò)程中，通過(guò)外力作用來(lái)讓污水與填料充分接觸，填料表面微生物不斷生長(zhǎng)，之后填料表面可形成生物膜，通過(guò)生物膜來(lái)吸附、降解污水中的污染物。與常規(guī)MBR工藝相比，MBBR工藝容易操作、管理、不會(huì)出現(xiàn)堵塞、容易擴(kuò)容、占用空間也比較硝，在污水處理回收中得到了比較廣泛的應(yīng)用。MBBR去除污水中的氨氮、COD能取得良好的效果，但是這一技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一系列問(wèn)題如啟動(dòng)時(shí)間比較長(zhǎng)、不能處理大量污水、生物膜容易脫落等，因此仍然需要對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行研究，開(kāi)發(fā)新型反應(yīng)器。碳纖維球填料能迅速形成生物膜，就去除氨氮方面的效果要比聚乙烯塑料填料的效果更優(yōu)。也有研究證實(shí)通過(guò)對(duì)填料表面施加外加磁場(chǎng)可以提高為微生物的活性，從而加快微生物的降解。

厭氧膜生物反應(yīng)耦合系統(tǒng)（ANMBR）為膜分離與厭氧反應(yīng)器耦合而成。這一工藝中的厭氧反應(yīng)器同時(shí)具有凈化污水、產(chǎn)生沼氣的作用，通過(guò)膜的攔截作用來(lái)分離污泥停留與水力停留，有機(jī)溶劑負(fù)荷得到明顯提高，與常規(guī)厭氧生物處理技術(shù)相比，這一技術(shù)可以減少污泥產(chǎn)量、出水水質(zhì)優(yōu)良、啟動(dòng)迅速、能回收沼氣能源[4]。

三、膜生物反應(yīng)技術(shù)存在的缺陷及處理對(duì)策

盡管膜生物反應(yīng)技術(shù)存在眾多優(yōu)勢(shì)，但這一技術(shù)也存在一定局限性，包括投資及運(yùn)行費(fèi)用高、膜污染等。膜污染可造成膜通量降低甚至膜不能繼續(xù)使用，這就要求定期維護(hù)，而定期維護(hù)、更換必然會(huì)增加運(yùn)行費(fèi)用，可見(jiàn)膜污染制約著膜生物反應(yīng)技術(shù)的推廣。解決膜污染時(shí)，可從以下方面著手。

1.清洗膜組件

當(dāng)膜污染達(dá)到閾值時(shí)，這時(shí)就要清洗膜組件以恢復(fù)膜的性能，可通過(guò)離線、在線方式將膜表面污染物去除，從而恢復(fù)其通量，減少折舊費(fèi)用。通過(guò)超聲進(jìn)行在線清洗，能比較理想地控制膜污染，但是超聲在線清洗會(huì)對(duì)污泥的活性受到影響，引起污泥粒徑減小從而影響過(guò)濾性能，因此需要嚴(yán)格控制清洗時(shí)間，不超過(guò)5min。采用水力清洗能將膜表面的活性污泥濾餅層去除，空氣-水混合沖洗、海綿球機(jī)械擦洗、高速流水沖洗等都比較常用，但是水力沖洗在恢復(fù)膜通量的效果上不高?；瘜W(xué)清洗采用酸、堿、鹽將膜表面及孔徑內(nèi)的生物膜、無(wú)機(jī)鹽及膠體等去除，在恢復(fù)膜通量方面非常重要。當(dāng)前主要是聯(lián)合應(yīng)用水力清洗及化學(xué)清洗的方法恢復(fù)膜通量。

2.預(yù)處理混合液

活性污泥混合液是膜污染的主要物質(zhì)來(lái)源，預(yù)處理混合液以提高混合液的過(guò)濾性能，這能有效防止膜污染。可采用以下方法進(jìn)行處理：第一，加入一定量的粉末活性炭，維持有效濃度。通過(guò)粉末活性炭可以結(jié)合油性污泥，改善濾餅層結(jié)構(gòu)，延緩膜污染，還能降低COD含量。第二，加入絮凝劑如三氯化鐵等，通過(guò)絮凝劑凝集細(xì)小污泥顆粒從而減少對(duì)膜造成的污染。第三，細(xì)格柵、網(wǎng)篩過(guò)濾可去除紙纖維、頭發(fā)等污染物，能減少膜纖維纏繞。

3.優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及操作條件

將曝氣裝置設(shè)置于浸沒(méi)式膜組件下方，曝氣可在膜表面形成水流剪切作用，引起膜表面污染物脫落，除此以外曝氣會(huì)對(duì)膜組件周圍水流造成影響，振動(dòng)膜絲從而減少污染。將填料加入生物反應(yīng)器中，通過(guò)填料吸附懸浮物，可提高微生物去除有機(jī)物的效果，降低懸浮物濃度。分體式MBR采用回流增加膜的錯(cuò)流速率，延長(zhǎng)清洗周期。間歇出水，停止出水周期時(shí)將膜表面污染物吹脫，從而減輕膜污染程度?？刂颇さ墓ぷ魍?，降低顆粒物的沉積速率從而延長(zhǎng)膜的過(guò)濾周期。可增加曝氣量來(lái)增加混合液循環(huán)流速，減少膜表面污染物的沉積。

結(jié)束語(yǔ)

污水處理中膜生物反應(yīng)技術(shù)盡管存在運(yùn)行費(fèi)用高、膜污染等問(wèn)題，但當(dāng)前水污染形式越加嚴(yán)峻、水資源不斷減少、水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，膜生物反應(yīng)技術(shù)具有自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此這一技術(shù)仍然是非常重要的污水處理技術(shù)。膜生物反應(yīng)技術(shù)要在污水處理中得到更廣泛的應(yīng)用，需要從以下方面著手：第一，探尋更有效的預(yù)防及控制膜污染的技術(shù)，如膜再生及清洗技術(shù);第二，開(kāi)發(fā)耐污染、高通量的廉價(jià)膜材料;第三，MBR組合工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]張軒，宋小三，王三反，等.分散式生活污水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用化工，2021，50（1）：155-158.

[2]朱強(qiáng).膜生物反應(yīng)器與臭氧活性炭組合工藝在高品質(zhì)再生水廠的應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2020，39（12）：30-35.

[3]安鑫悅，張嵩浩，張妍，等.MBR處理公共建筑混合污水及微生物群落分析[J].水處理技術(shù)，2018，44（7）：95-99.

[4]楊春雪，施春紅，張喜玲.膜生物反應(yīng)器處理農(nóng)村生活污水研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2020，46（8）：1-5.