膜生物反应器中水回用研究现状

王仲旭，郑艳芬，李国会，罗 朝，温 娟

（中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066004）

Wang Zhongxu， Zheng Yanfen， LiGuohui， Luo Zhao， Wen Juan

（Environmental Management College of China， Qinhuangdao Hebei 066004，China）

膜生物反应器中水回用研究现状

王仲旭，郑艳芬，李国会，罗 朝，温 娟

（中国环境管理干部学院，河北 秦皇岛 066004）

膜生物反应器（MBR）在中水回用中具有无可比拟的优势。通过分析我国中水回用的现状，指出中水回用的必要性，介绍了MBR在污水处理中的研究及应用，对膜生物反应器的环境效益和经济效益做了分析，并指出了今后膜生物反应器中水处理的应用前景。

膜生物反应器；中水；效益分析；发展前景

Wang Zhongxu， Zheng Yanfen， LiGuohui， Luo Zhao， Wen Juan

（Environmental Management College of China， Qinhuangdao Hebei 066004，China）

水资源短缺与水环境污染严重是全球淡水资源领域面临的主要问题，也是中国经济快速发展中遇到的严峻挑战。我国的平均水重复利用率在40%左右，而发达国家在75%～85%[1]，中水回用是目前缓解水资源短缺的重要方法之一。城市中水深度处理回用在严重缺水的中东、非洲地区和经济发达的北美、西欧已成功应用多年，研究成果颇丰。我国在城市污水回用方面的研究起步较晚。已经建成的中水回用工程多以传统处理工艺为主，应用膜生物反应器技术（MBR）的大型工程实例还较少。膜生物反应器技术自20世纪90年代引入我国后，受到业内的重视并开展了广泛的研究，是目前最具潜力的废水资源化再生利用技术之一。

1 MBR在中水回用中的优势

MBR在水处理中的优势主要表现在以下几个方面:

1.1 运行管理方便

用膜吸作用进行泥水分离，污泥膨胀不会影响泥水分离，运行方便。

1.2 占地面积小

活性污泥浓度一般在8 000～12 000mg/L，且不需生化沉淀池，大大减少了占地面积和土建投资。MBR工艺的土建占地约为传统工艺的1/3。

1.3 处理水质稳定

MBR能够截留几乎所有微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。

1.4 泥龄长

膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放[2]。

2 MBR中水回用的研究现状

2.1 液中膜MBR中水回用

液中膜MBR技术是板式膜与活性污泥生物反应器的高级组合，膜面附着一层主要由微生物及其代谢产物组成的二次动态膜，二次动态膜可以阻止污染物与膜面直接接触，截留一部分可引起膜孔污染的细小颗粒及溶解性物质，起到减少膜孔堵塞、缓解膜污染的作用。司亚安[3]等人采用日本板式微滤膜研究了液中膜MBR对小区生活污水进行处理。实验结果表明:系统出水BOD5、NH3-N含量分别低于5mg/L和2.4mg/L，悬浮物与总大肠菌含量已达检测不出的程度，出水无色无味，各项水质指标均优于GB/T 18920—2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》标准。废水处理运行总成本约为1.30元/m3。

2.2 BF-MBR组合工艺中水回用

一般采用传统好氧生物法作为前处理，后面加膜生物反应器进行处理。顾小红[4]等人利用BF-MBR对国电内蒙古东胜热电厂污水进行处理并回用于冷却水系统。利用生化过滤单元去除水中的大部分有机污染物和悬浮颗粒物，减轻后续膜过滤单元的运行负荷，提高膜通量。实验结果为:出水COD<20mg/L，BOD<10mg/L，氨氮<5mg/L，总磷<0.5mg/L，浊度<0.5mg/L。运行成本1.5元/m3。

2.3 PF-MBR组合工艺中水回用

铁氧体粉末膜生物反应器（PF-MBR） 主要利用铁氧体粉末吸附、磁场的效能和膜生物反应器的生物降解及过滤作用。赵如金[5]博士对PF-MBR处理生活污水的研究表明:加入铁氧体粉末能明显提高生物反应器对COD及NH3-N的去除率，但对TN和TP的去除效果影响不大；添加铁氧体粉末能在一定程度上延缓膜污染；出水可满足城市景观和农田灌溉用水。

2.4 A/O-MBR组合工艺中水回用

近年来随着生活水平的提高，生活污水含氮量越来越高，增加了生活污水处理的难度。王之晖[6]等人研究了膜生物反应器处理低碳氮比、高氨氮生活污水回用，主要对强化缺氧/好氧+膜生物反应器（A/O+MBR）组合工艺系统的运行稳定性和处理效果进行中试研究。结果表明:在A/O工艺中引入纤毛填料，强化了组合工艺去除有机物及氨氮的效果，缓解了膜组件污染。处理系统对BOD5、CODCr、氨氮及SS的平均去除率分别达97.4%，87.2%，97.5%和100%。TN和TP去除率较低，分别为28.5%和26.8%，处理水可作为城市绿化及农田灌溉用水。

综上，可以看出MBR对住宅小区、高校生活污水、工业清洁下水等的中水处理具有较好的效果，具备大规模推广的可行性。

3 MBR中水回用效益分析

3.1 经济效益

污水经过深度处理后用作杂用水，虽要增加工程建设投资，但中水就近回用，输送距离短，由于减少了城市供水量和排水量，从而减轻了城市给水排水管网和处理工程的负荷。使用中水就等于少用自来水，同时减少污水排出，这样一定程度上减少了取水和污水处理的费用以及上下水管道的建设及维护费用，对于城市给水排水建设的总投资是经济的。国内外实践证明，开辟再生污水水源，经济上低于开发其它水源。

MBR中水回用的费用主要包括:膜通量的高低、膜寿命的长短、膜价格的高低。就目前来说，膜还有相当大的降价空间，随着膜材料的改进和生产规模的扩大，膜价格有望降到目前的40%～60%。随着膜性能的提高、使用寿命的延长与膜价格的降低，MBR的运行费用有望降低到1.0元/m3左右。杨辉[7]对MBR在中水处理中的应用做了经济分析，得出在达到同等处理要求的情况下，影响MBR系统运行费用的主要因素是动力费用与膜的更换费用。同济大学的张明[8]等人对石家庄某高校MBR中水回用做了经济分析，污水量515m3/d，电费0.697元/m3，药剂费0.066元/m3，管理费 0.129元/m3，设备维修费0.025元/m3，折旧费按20 a为0.422元/m3，总运营成本为1.339元/m3，每年节约水费65.82万元，经济效益显著。

3.2 环境效益

中水回用的环境效益具体体现在:可减少地下水开采量，减轻对地下水的污染，有效缓解因地下水超采而引发的地表沉降等环境问题；有利于减轻对天然地表水的开发，缓解天然河流缺水、断流问题，进而减轻因河流缺水而造成的其它环境问题；可以减少污水的排放，减少COD和氨氮等污染物进入环境。

4 MBR中水回用的前景

目前国家已经出台相关政策和标准，鼓励并规范中水回用和膜生物反应器的设计和使用，比如建设部出台的《住宅性能评定技术标准》GB/T 50362－2005中要求建筑面积5万m2以上的住宅小区须有中水回用设施；《绿色建筑评价标准》GB 50378－2006关于住宅建筑等级评价中规定:要达到节水与水资源利用指标的优选项，中水利用率不小于30%。另外环境保护部科技标准司已经发布了《环境保护产品技术要求——膜生物反应器（征求意见稿）》，规定了膜生物反应器的制造加工、材料选用、部件配置、电气安全以及出水水质等要求，为指导性标准，适用于生活污水和可生化处理工业废水的处理或回用工程使用的膜生物反应器。《环境保护产品技术要求——中空纤维膜生物反应器组器（征求意见稿）》规定了中空纤维膜生物反应器组器技术要求、试验方法和检验规则等，适用规模为20～2 000m3/d。《膜生物反应器法污水处理工程技术规范（征求意见稿）》对整体的工程设计做了详细的规定。这些国家标准的不断出台，促进了膜生物反应器中水处理的规范化、规模化。

膜生物反应器自控水平高，操作简单，无需太多管理人员就能保证中水站运行良好，以膜生物反应器为核心的新型中水处理技术在中水回用领域将会拥有广阔的市场前景。

[1]宋俊红.中水回用技术研究进展[J].现代农业科技，2010（24）:309.

[2]马皆文，张雁秋，华素兰.MBR的工艺优势及应用发展[J].能源环境保护，2005，19（2）:20-23.

[3]司亚安，孙艳玲.液中膜MBR工艺在中水处理中的工程应用[J].环境工程，2011，29（1）:51-54.

[4]顾小红，徐志清，赵军，等.城市中水回用技术研究[J].技术与应用，2011（2）:59-61.

[5]赵如金.PF-MBR处理城市生活污水及其膜污染控制[D].江苏:江苏大学，2009.

[6]王之晖，宋乾武，王文君，等.组合MBR工艺中试系统处理高氨氮生活污水[J].环境科学研究，2010，23（12）:1535-1540.

[7]杨辉.MBR处理工艺及其在中水回用中的实践[J].山西建筑，2010，36（20）:176-177.

[8]张明，李伟英，方火明，等.高校建设中水回用系统的可行性研究[J].净水技术，2009，28（2）:57-59.

Research Status of Membrane Bioreactor in Reclaimed Water Reuse

There are incomparable advantages of membrane bioreactor in reclaimed water reuse.This paper analyzed the research and application of reclaimed water reuse in China,and introduced the necessity of water reuse,and analyzed the environmental and economic benefits of membrane bioreactor in reclaimed water reuse,and pointed out the prospect in reclaimed water reuse of membrane bioreactor.

membrane bioreactor； reclaimed water； benefit analysis； prospect

X703.1

A

1008-813X（2011）06-0069-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2011.06.018

2011-10-21

秦皇岛市科学技术研究与发展计划项目“膜生物反应器处理生活污水回用研究”（201001A177）；河北省教育厅科学研究项目“膜生物反应器与接触氧化组合工艺研究”（Z2007420）

王仲旭（1980-），男，河北辛集人，毕业于广东工业大学环境工程专业，硕士，讲师，研究方向:水污染控制工程。