污水处理技术中MBR的应用及进展研究

王永美

摘 要：进入新世纪以来，膜分离技术得到了迅速的发展，在污水處理领域发挥极其重要的作用，而薄膜生物处理系统更是有十分广阔的发展前景。在这种背景下，文章首先分析了现有的污水处理技术的薄弱部分，进而探讨了薄膜生物处理系统（MBR）的应用前景。

关键词：污水处理厂；污染控制；技术；进展

引言

MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor），是活性污泥法与膜分离技术相结合的一种新型污水处理技术。

如今大部分污水的处理方式大都以传统生物处理程序即活性污泥法为主，其在实际应用中存在许多不足，例如：占地面积广；废弃污泥在固、液分离时受沉降性影响极大，易导致污泥膨化造成处理效率不佳、污泥产生量庞大以致污泥处理成本高；由于进水低有机负荷使得处理效率低甚至降低污泥的活性等问题。

近年来各发达国家相继研究发展生物处理单元结合薄膜固液分离单元的生物薄膜程序。该程序将传统生物程序的二级沉淀池以薄膜单元取代，用以改善传统生物处理程序现今所面临的问题，并可有效提升处理水质，其优点包括良好固液分离、节省土地面积有效利用空间、增进生物处理单元的效能，提升氮、磷营养盐及有机物的去除效率、易达到操作稳定、可靠、自动控制及整合，最终提高污水处理效果，并减少污泥产量进而使污泥处理成本下降。MBR正是应对这一需求而发展出来的技术。

1 MBR技术优点

生活污水与工业废水经常利用微生物来分解有机污染物，最常使用的方法即为活性污泥程序。活性污泥程序不但需要较大的曝体积及沉淀池外，同时也会产生大量的生物污泥，且活性污泥程序常有污泥膨化（bulking）与泡沫问题。MBR技术的优点已有深入探讨，其优点包括：

1.1 出水水质好且稳定

膜具有较好的分离价值，能够使泥和水得到很好的分离处理。这种处理效果在使用上比传统意义的沉淀池的效果更好，出水的情况也十分透明，极大的降低了悬浮物的含有量，出水的品质基本能够符合生活用水的要求，可以以非饮用水的形式进行回收。与此同时，膜分离技术也可以确保废水中的微生物被完全截留在相关容器内，这使得该净水系统中具有更高的生物浓度，从而可以进一步提升对污染物的处理效果。通过这种方式进行净水处理，所得到净化的水的品质也能够具有较好的适应性水平，属于质量上较为稳定的水。

1.2 提高难降解的有机物的去除效率

MBR能截留微生物于处理槽中的能力比传统活性污泥法较好。由于微生物完全被截流在生物反应器内，从而有利生长速率缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，在较短的水力停留时间（HRT）下，可提高系统的硝化效率，提升氨氮的硝化作（nitrification）。同时，固体停留时间（Solid Retention Time，SRT）可相当长，可延长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机污染物的去除。

1.3 剩余污泥产量少

由于处理槽中的污泥活性高，因此，该工艺可维持低F/M比，剩余污泥产量低，降低了污泥处理费用。

1.4 占地面积小，不受场合限制

在所使用的生物反应器的内部，微生物的含量可以保持在较高的水平，这极大的提升了系统处理的活性水平，单位的容器内所能够承受的负荷水平会增高，从而最终减少了处理槽的数量与体积。在这一处理单元中，并不需要使用沉淀单元，这种模式可以进一步减少空间的使用，所占用的土地面积也大为减少。使用的工艺流程较为简单，总体结构较为节省，使用上不会因空间的限制而受到约束。

1.5 易于改造

MBR系统不但可以缩短HRT，又可以维持较长SRT操作的有效处理程序，较长的SRT有助于提升生物系统的稳定性，而较短的HRT可以节省反应槽建告体积，降低初设成本。该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元。在城市二级污水处理厂增加MBR工艺环节，既可使污水进行深度处理，从而实现污水的大量回用，又可以在不大幅扩建污水处理厂规模的情况下增加污水处理能力。

2 MBR的应用领域

MBR的技术特点让其有了广阔的应用领域。首先，膜技术的特点十分适合处理小规模污水。具体包括如下几个方面：一是没有配置很好的排水管网的住宿区，如居民小区、旅游景点等；二是在需要进行废水回收的区域加以使用，如酒店、洗车场所等，在这些地方使用能够很好的发挥出这种方式不受空间限制的优点，可以灵活运用；三是在一些垃圾处理场所所进行的过滤液的回收与处理。另一方面，随着当前关于城市废水回收的关注，以及提升生活用水品质的要求，这种方法能够有效的推进城市用水的品质提升，能够确保废水出水品质的提升，更能促进水厂的发展。在一些具有高浓度废水的工业场合，如造纸、皮革等，这种MBR方式也可以获得有效的利用，其通常能够解决其他通过其他处理方式很难达到标准的难题，有助于废水回收。

3 结束语

MBR正是为了应对传统生物处理程序的缺失发展而来，虽然有很多优点，但是也存在一些不足。首先是膜造价高，使膜——生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺。其次，仍面临薄膜积垢的原因，薄膜积垢是导致流通量衰减、增加清洗频率与缩短使用寿命，并增加操作成本，进而影响其操作效率。再有就是能耗高，MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，MBR池中MLSS浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。因此，MBR未来研究的着重点必须立足以下几个方面：（1）薄膜积垢的机理及防治。薄膜积垢主要是在于薄膜与微生物混合液的成份间的交互作用所造成，微生物混合液的成份包括基质的组成、细胞、细胞碎片、微生物代谢物如胞外高分子（EPS），该微生物混合液受废水成份与MBR系统操作条件的影响。（2）MBR工艺流程及运行条件的优化。（3）MBR的应用可以提升污泥的产出率，从而有效的降低污泥的产量，这有助于带来废水处理成本的下降。（4）MBR方法可以借助反应器内的生物含量及相应的代谢特征，对于污泥的活性水平与出水的总体质量加以控制，有助于确定适合微生物进行生长的环境与条件。（5）MBR的经济可行性问题。随着经济社会的不断快速发展，废水处理技术也必须考虑经济层面的问题，如何借助MBR思想，进行具有经济效益的废水处理技术开发应当引起关注。（6）以处理特殊水质兼具脱氮除磷，节能、操作维护简便并可以长期稳定运行为目标，研发新的膜生物反应器。

参考文献

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