王雪

（山西潞安礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司聚創(chuàng)分公司，山西 長(zhǎng)治 046204）

Membrane Bio-Reactor 是MBR 的總稱，它是一種先進(jìn)的、高效的水處理工藝，它能夠充分結(jié)合生物處理單元和膜分離單元，以此強(qiáng)化處理水效果。國(guó)外在20 世紀(jì)90 年代期間，就已經(jīng)在污水處理廠中應(yīng)用這種工藝，根據(jù)實(shí)踐證明，效果較好。本文將從MBR 工藝介紹、MBR 工藝用膜、MBR 工藝處理水質(zhì)特征分析、MBR 膜處理工藝在大型污水處理廠中的運(yùn)用、MBR 工藝在運(yùn)用中所暴露的問(wèn)題、MBR 工藝未來(lái)的研究方向六大方面來(lái)進(jìn)行深入剖析。

一、MBR 工藝介紹

MBR 翻譯成中文來(lái)說(shuō)是膜生物反應(yīng)器，是一種新型水處理工藝，充分結(jié)合了生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)。一般情況下，MBR 分為三種類(lèi)型，即復(fù)合式、分置式、一體式。從形式上來(lái)說(shuō)，復(fù)合式屬于一體式范圍之內(nèi)，但是有所差異的是加入了填料于生物膜反應(yīng)器中，以此對(duì)膜反應(yīng)器的一些性狀進(jìn)行了改變。分置式指的是分開(kāi)設(shè)置生物反應(yīng)器和膜組件，依據(jù)循環(huán)泵打至膜組件的順序，生物反應(yīng)器之中混合液的過(guò)濾端在壓力的影響下，其中的液體會(huì)穿過(guò)膜，以此實(shí)現(xiàn)水處理的效果。一體式指的是在生物反應(yīng)器內(nèi)安置膜組件，在膜生物反應(yīng)器成功進(jìn)入污水后，混合液中的活性污泥會(huì)全部去除水中的絕大多數(shù)污染物，而后在出水泵的影響下，水透過(guò)膜，以此達(dá)到污水處理的效果。

二、MBR 工藝用膜

在MBR 工藝中，所用的膜可以分為無(wú)機(jī)膜和高分子有機(jī)膜兩種類(lèi)型。無(wú)機(jī)膜組成內(nèi)容有陶瓷、無(wú)機(jī)高分子材料、金屬氧化物、多孔玻璃等，它的優(yōu)點(diǎn)是有較高的耐酸抗溫能力并且低能耗，缺點(diǎn)是造價(jià)成本較高，制作膜工藝還沒(méi)有步入成熟階段，以此難以大規(guī)模、大范圍的應(yīng)用。高分子有機(jī)膜組成內(nèi)容有聚丙烯腈、聚烯烴類(lèi)、聚乙烯類(lèi)等，優(yōu)點(diǎn)是投入成本不高、有著十分成熟的制造膜工藝，能夠大范圍、大規(guī)模地進(jìn)行使用。缺點(diǎn)是，在實(shí)際運(yùn)行期間，會(huì)造成污染問(wèn)題，不僅如此，高分子有機(jī)膜存在較低的強(qiáng)度，且使用年限不長(zhǎng)。

三、MBR 工藝處理水質(zhì)特征分析

針對(duì)于MBR 工藝處理水質(zhì)特征分析，筆者整理了兩點(diǎn)，分別是：MBR出水常規(guī)水質(zhì)特征、MBR 出水溶解性有機(jī)物特征，本章將一一進(jìn)行論述。

四、MBR 出水常規(guī)水質(zhì)特征

根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，采用MBR 工藝處理普通洗浴類(lèi)廢水，出來(lái)的水無(wú)異味無(wú)顏色，主要污染物5mg/L ＞NH3-N；10mg/L ＞BOD5，40mg/L ＞CODCr，不僅如此，也會(huì)顯著降低糞大腸桿菌群的數(shù)量，一般情況下，680個(gè)/L 為降低的具體值。按照以上相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，使用MBR 能夠?qū)Ω鞣N污染物的濃度進(jìn)行有效降低，提高出水后的質(zhì)量。不僅如此，對(duì)比傳統(tǒng)二級(jí)活性污泥工藝和MBR 工藝處理效果得知，由于MBR 膜組件具有截留高效效果，能夠保持反應(yīng)器中的生物量較高，尤其是能夠聚集生產(chǎn)滯緩的硝化菌，從而對(duì)各種處理生物效果進(jìn)行有效提高，包括：脫氮等。

五、MBR 出水溶解性有機(jī)物特征

根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在使用MBR 膜處理工藝處理城市生活污水的過(guò)程中，不同有機(jī)物在膜組件的影響下，會(huì)發(fā)生滯留現(xiàn)象，以此引發(fā)污染，其中的主要物質(zhì)是SMP（溶解性微生物代謝產(chǎn)物），它的成分包括蛋白質(zhì)、肽類(lèi)等，容易堵塞模孔，弱化最終出水的效果，若是情節(jié)嚴(yán)重，還會(huì)損壞膜組件功能。根據(jù)相關(guān)調(diào)查分析得知，SRT（污泥泥齡）是影響SMP 產(chǎn)出的主要因素，為此，在處理污水使用MBR 期間，要提高重視程度。

六、MBR 膜處理工藝在大型污水處理廠中的運(yùn)用

（一）相較于膜組件來(lái)說(shuō)，安裝抽吸水泵的位置要高一些，在建設(shè)處理系統(tǒng)期間，為了便于收集污水，一般情況下，會(huì)建設(shè)成半地下式或者是地下式，而后在地面安裝抽吸水泵，一般設(shè)計(jì)工作人員會(huì)普遍認(rèn)為，液面與水泵之間的高差會(huì)小于抽吸水泵吸程，通常不會(huì)影響出水，而后在運(yùn)行系統(tǒng)期間，操作工作人員會(huì)察覺(jué)到系統(tǒng)在上水期間會(huì)十分艱難，并且在系統(tǒng)停止運(yùn)行到再次啟動(dòng)后，都會(huì)存在相似的問(wèn)題。產(chǎn)生這種情況的原因是由于管道內(nèi)空氣的體積大于泵體容積，水泵排出泵體中的水后，在泵體進(jìn)入空氣后，會(huì)破壞整個(gè)吸水過(guò)程。

想要處理解決上訴問(wèn)題有兩個(gè)方法：對(duì)抽吸水泵標(biāo)高進(jìn)行降低，使其比膜池正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最低水位還要低，保證系統(tǒng)停止運(yùn)行后，管道內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)倒流水回到池內(nèi)的情況；對(duì)灌進(jìn)出水管高差間進(jìn)行穩(wěn)定，對(duì)破壞倒流穩(wěn)壓罐進(jìn)行增加為穩(wěn)壓罐后至膜組件穩(wěn)定2.5-3 倍的管道容積，倒流管道中的水時(shí)，會(huì)對(duì)虹吸產(chǎn)生破壞效果。

（二）在建設(shè)期間，為了節(jié)約經(jīng)費(fèi)，通常會(huì)將膜架制作成一體式，在模框中固定圍護(hù)結(jié)構(gòu)，此種方法能夠?qū)Τ跗谕顿Y進(jìn)行有效降低，但是這種系統(tǒng)會(huì)大大提高平日里清洗維護(hù)工作的難度，減少清洗的次數(shù)，縮短使用膜的年限。應(yīng)當(dāng)分治導(dǎo)軌以及維護(hù)結(jié)構(gòu)、曝氣系統(tǒng)、膜系統(tǒng)，在池低固定圍護(hù)結(jié)構(gòu)，沿著導(dǎo)軌，安裝膜系統(tǒng)，在污染膜系統(tǒng)后，會(huì)降低產(chǎn)水率，清洗時(shí)，可以采用單獨(dú)吊起方法，對(duì)清洗工作量進(jìn)行大大降低，從而徹底清洗。

（三）操作工作人員會(huì)易于輕視污水處理系統(tǒng)受到溫度的影響，在冬季，正常運(yùn)行的處理污水系統(tǒng)會(huì)降低污泥活性，不僅如此，還會(huì)造成全面死亡的局面，除去污水變化水質(zhì)方面的影響，通常會(huì)受到溫度因素的作用，不僅包括污水本身存在的低溫有助于為污泥營(yíng)造適合生長(zhǎng)的溫度，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如若對(duì)鼓風(fēng)溫度進(jìn)行提高，具體達(dá)到18 攝氏度-25 攝氏度之間，污泥活性恢復(fù)的速度就會(huì)加快。降低溫度會(huì)加快膜污染的速度，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，在大于一度的污染速度，水溫會(huì)是20 度-22 度的八倍左右，膜污染有著較快的速率，會(huì)對(duì)系統(tǒng)出水水質(zhì)和正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，可以采用曝氣調(diào)節(jié)、投加載體、反洗周期縮短等方法，減少和避免膜污染速度受到溫度的不良影響。

（四）通常情況下，操作工作人員會(huì)普遍認(rèn)為污水中含有越高的溶解氧，去除污染物的效率便越高，在實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)期間，隨意對(duì)曝氣量進(jìn)行增加，處理污水能耗加大，在其他層面造成嚴(yán)重污染，并不是明智的選擇，根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間管理運(yùn)行積累的經(jīng)驗(yàn)得知，1-2mg/L 為最佳溶解氧濃度，在1-2mg/L 為溶解氧濃度工況運(yùn)行背景之下，95% 以上是COD 去除效率得以達(dá)到的具體程度，60%-70%是TN 能夠達(dá)到的去除效率程度，通過(guò)對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)去除效率的綜合分析得知，控制溶解氧能夠達(dá)到1-2mg/L 的溶解氧濃度，這是去除污染物和能耗最好的分界點(diǎn)，可以在系統(tǒng)中，對(duì)溶解氧測(cè)定儀進(jìn)行增加，結(jié)合不同環(huán)境和不同季節(jié)的曝氣量，能夠控制溶解氧在最佳范圍之內(nèi)。

（五）在運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)期間，沒(méi)有重視膜清洗的重要性和意義，常用的膜清洗處理方法為：一，海綿球清洗，指的是使用棉布或者是海綿將膜原件表面進(jìn)行擦洗，小型污水處理系統(tǒng)比較適合使用這種方法。二，使用水力展開(kāi)清洗工作，暫停系統(tǒng)產(chǎn)水，將水泵進(jìn)行反洗，吊起膜組件或者是在膜生物反應(yīng)器中泵入清水，在膜表面采用清水沖洗。上訴方法可以組合使用，也可以單一使用。

（六）運(yùn)行操作工作人員和建設(shè)企業(yè)沒(méi)有全面了解污水處理系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)品，特別是針對(duì)于此，非生產(chǎn)型企事業(yè)企業(yè)認(rèn)知不足，投資建設(shè)處理污水系統(tǒng)的目標(biāo)是貫穿落實(shí)國(guó)家相關(guān)政策需要，完成環(huán)保部門(mén)的交代的任務(wù)，僅僅是為了應(yīng)付檢查，沒(méi)有從根源上意識(shí)到此類(lèi)處理污水系統(tǒng)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為此，在完成建設(shè)之后，各個(gè)領(lǐng)導(dǎo)沒(méi)有高度重視污水處理系統(tǒng)，從而引發(fā)了絕大多數(shù)污水處理系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行和不運(yùn)行的不良情況。為此，要加強(qiáng)各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的重視程度，必要時(shí)，可以采取強(qiáng)制性手段。

MBR 工藝在運(yùn)用中所暴露的問(wèn)題

近幾年，伴隨著MBR 工藝的廣泛使用，也發(fā)現(xiàn)MBR 工藝之中存在許多問(wèn)題。主要有：在MBR 工藝中，涉及較大的投資，較高的能耗，膜污染問(wèn)題，膜使用壽命問(wèn)題等。上訴這些問(wèn)題，為發(fā)展和運(yùn)行MBR工藝帶來(lái)了嚴(yán)重影響。

根據(jù)MBR 工藝中使用最為廣泛的兩種膜特征能夠明確MBR 工藝中存在的問(wèn)題，高分子有機(jī)膜雖然成本較為低，且制造工藝已經(jīng)步入成熟階段，但是由于高分子有機(jī)膜沒(méi)有較久的使用年限，使得易于造成眾多污染問(wèn)題，這種情況不容忽視。無(wú)機(jī)膜雖然不會(huì)造成嚴(yán)重的污染，有著較強(qiáng)的強(qiáng)度，但是其成本較高，使得在眾多行業(yè)和領(lǐng)域中，大大限制和制約了MBR 工藝的使用。根據(jù)我國(guó)市政污水處理廠MBR 工藝應(yīng)用的相關(guān)數(shù)據(jù)資料表明，含有膜系統(tǒng)、土建以及其他設(shè)備投資時(shí)，2 500～5000 元/(m3/d)為MBR 工藝最終的投資成本，3800 元/(m3/d)為平均值，相較于全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理廠投資的平均水平來(lái)說(shuō)較高。CAS 工藝想要實(shí)現(xiàn)與MBR 出水水質(zhì)相同的情況，就需要對(duì)三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行增加，但是，就算是這樣，增加三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)后的CAS 工藝投資依舊低于MBR 工藝，由此得知，造價(jià)問(wèn)題，一直以來(lái)都是制約和阻礙MBR 工藝發(fā)展的根本要素。

如若大范圍、大規(guī)模的使用高分子有機(jī)膜，雖然造價(jià)低，但是肯定會(huì)產(chǎn)生一系列污染問(wèn)題。即使相較于以往來(lái)說(shuō)，膜的清洗技術(shù)有了一定程度的改善和優(yōu)化，但是并不能對(duì)膜污染問(wèn)題進(jìn)行徹底解決，如若經(jīng)常清洗膜，就會(huì)大大縮短膜的使用年限，這樣不單單會(huì)提高成本，還會(huì)造成更加嚴(yán)重的污染。

MBR 工藝未來(lái)的研究方向

從實(shí)際運(yùn)行來(lái)說(shuō)，依舊存在較多問(wèn)題，有待健全和完善MBR 工藝。在未來(lái)，研究MBR 工藝方向可以從以下三方面展開(kāi)：一在膜的改良、制造或者是生產(chǎn)膜的工藝方面，要主動(dòng)積極地尋找新型材料，最大程度達(dá)到廉價(jià)的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)環(huán)保的效果。二要對(duì)MBR工藝運(yùn)行條件以及形式進(jìn)行優(yōu)化，在現(xiàn)階段組合工藝的情況之下，勇于嘗試組合工藝，以此實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)的情況。三要對(duì)膜清洗技術(shù)進(jìn)行大力發(fā)展，力求在濾通量增加的情況下，最大程度的降低損耗模的幾率。針對(duì)于MBR 工藝適應(yīng)的良好菌種進(jìn)行努力馴化和培養(yǎng)。不斷加大力度研發(fā)先進(jìn)的膜生物反應(yīng)器，以此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行、處理效果佳、高效節(jié)能的效果。

七、結(jié)語(yǔ)

總而言之，將傳統(tǒng)設(shè)施替代后，例如常規(guī)污水處理工藝的二沉池等，MBR 工藝能夠達(dá)到分離泥水固液，對(duì)污水出水水質(zhì)進(jìn)行提高的效果，與此同時(shí)，由于MBR 工藝擁有多種優(yōu)勢(shì)，包括：可回用出水、不需要較大的占地面積等，使得在升級(jí)和改造傳統(tǒng)大型城市污水處理廠期間，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。但是，MBR 工藝也存在較多制約因素，包括：耗能高、易于堵塞、成本高等，在選擇MBR 工藝期間，大型污水處理廠要綜合考慮多個(gè)方面，包括：經(jīng)濟(jì)性、出水標(biāo)準(zhǔn)等。