MBR膜生物反应器在干旱区小城镇污水资源化利用中的研究与实践

刘生宝　刘芬　孙志华

摘 要：MBR膜生物反应器是污水资源化利用的重要手段，可以提升污水的处理效率。文章主要结合干旱区小城镇的污水性质，对MBR膜生物反应器的相关概述、应用研究以及发展趋势进行探讨，以期相关部门可以针对干旱区小城镇的环境特点，设计科学的膜生物反应器，以便促进干旱区小城镇环境的可持续发展。

关键词：MBR膜生物反应器；干旱区；污水资源化

前言

随着经济社会的不断发展，水资源短缺已经成为制约人们发展的重要问题之一，为了提升水资源的利用效率，国际上已经逐渐开始对污水资源化的应用进行研究，其已经在城市中得到了较好的发展，但是在干旱区的小镇发展中仍然有待进一步研究。因此，加强对MBR膜生物反应器在干旱区小城镇污水资源化的研究与实践具有重要的意义。

1 MBR膜生物反应器的相关概述

膜生物反应器主要包括膜分离组件和生物反应器。膜生物反应器主要包括曝气膜生物反应器、萃取膜生物反应器和固液分离膜生物反应器。使用最为广泛的是固液分离膜使用器。与传统污水处理技术相比，膜生物反应器具有较高的污水处理能力，并且结构简单，已经成为国际上重点关注的技术之一。

2 MBR膜生物反应器的应用研究

2.1 MBR膜的应用研究

MBR膜是膜生物反应器的重要组成部分，其关系着膜生物反应器的整体功能，其主要作用是实现高效的固液分离。但是在MBR膜的运用中，其成本相对较高，而且寿命短，容易受到污染，在一定程度上限制了MBR膜的发展，针对这种情况，各国研究人员纷纷对MBR膜的材料进行研究，以便可以保证膜的高性能和耐污染性，以便可以最大程度的提升污水资源化的利用效率。

在目前的MBR膜材料使用中，主要包括有机膜和无机膜，有机膜成本相对较低，而且样式多种多样，但是容易受到污染，不适合适用于MBR膜生物反应器中。例如陶瓷膜，虽然使用性能较好，但是成本较高。有机膜的主要材料包括聚乙烯、聚丙烯和聚醚砜等。在有机膜材料的使用中，应用最为广泛的是聚偏氟乙烯，但是其价格相对较高[1]。

经过研究人员的不断努力，已经将两种以上的材料混合起来作为膜材料，通过材料的不同性质来改善膜的化学性质。如通过氧化和等离子处理等。相信MBR膜生物反应器经过研究人员的努力，必将会创造出成本较低且具有实用性的分离膜。

2.2 MBR膜的制备技术研究

膜的制备技术主要有湿法和热致相分离法。湿法容易获取中空纤维式或者平板式微孔膜，但是膜的强度较低。热致相分离法具有较高的水通性和机械强度，适合应用于MBR膜生物反应器中，但是其技术指标相对较高。主要是由于在MBR膜生物反应器中，孔的结构关系着膜的通量，大孔径的膜孔更加容易发生堵塞，从而产生污染，而小孔径却具有较高的通量。总而言之，膜的材料和制备技术关系着MBR膜生物反应器的发展，其需要科研部门逐渐加大研究力度，以便可以加强对污水的处理效率。

2.3 膜组件技术研究

在MBR膜生物反应器的制作中，通常将其组装在膜组件内，以便可以提升系统的使用效率。目前的膜组件主要包括中空纤维式、平板式和管式。空中纤维式由于结构简单，性能较好，被广泛应用。而我国在膜组件技术的研究中，起步较晚，对技术掌握不足，部分产品还需要依赖于国外的进口。因此，在MBR膜生物反应器的制作中，我国仍然需要加强对膜组件技术的研究[2]。

2.4 MBR膜生物反应器工艺研究

MBR膜生物反应器主要包括外置式、浸没式两种类型。外置式主要是将膜组件和生物反应器分离，生物反应器中的混合液经过系统输送到膜组件，最终完成污水处理，而固体污染物被带回到反应器中。其性能稳定，容易清洁，但是需要水流的循环较大，不利于应用于干旱区的小城镇中。浸没式的膜生物反应器主要是将膜组件置入生物反应器，将污染物中的污泥去除，最终通过泵的作用产水。其能耗较低，适用于使用在干旱区的小城镇中。在膜生物反应器的使用中，通常将其与其他工艺联合使用，可以提升MBR膜生物反应器的使用性能。例如将MBR膜生物反应器与RO技术联合使用，可以提升水的重复利用率，适合应用在干旱区的污水处理。

2.5 膜污染控制技术研究

膜污染是目前膜生物反应器使用中存在的最大问题。其影响因素主要包括以下几点：第一点是膜的结构和特性对膜污染的影响，如孔的直径和分布等。第二点是膜的运行条件，如污水和污泥的性质等。第三点是膜生物反应器的操作系数，如压力和膜通量等。在膜生物反应器的研究中，利用有效的手段可以提升膜生物反应器的使用性质，如通过设计膜组件与反应器，可以改善对污泥的处理效率，同时通过间歇操作和反洗等技术可以控制膜污染的发展，其对于MBR膜生物反应器的使用具有重要的价值。

2.6 膜的清洗技术研究

膜的清洗技术是膜生物反应器应用的最后手段，可以提升膜的使用效率，其清洗技术主要包括物理清洗和化学清洗。物理清洗的主要方式有高速水冲洗和超声波冲洗等，但是对于干旱区的小城镇而言，适用于使用超声波清洗方式。但是经过反复的清洗后，物理清洗难以达到膜的使用需求，这时候需要运用化学清洗，其通过化学反应可以较好的改善膜的性能，但是化学清洗可能会对膜产生新的污染物质。例如在用氢氧化钠的清洗过程中，可能会给膜带来蛋白质和微生物的污染。因此，研究人员必须通过多种化学试剂的组合来对膜进行清洗，以便可以提升膜的使用效率，并且可以最大程度的减少对膜的污染。

3 MBR膜生物反应器的发展前景

在MBR膜生物反应器的使用中，其具有较高的使用性能和经济效益，对于污水的处理具有重要的价值。但是在干旱区的小城镇污水处理中，研究人员对膜生物反应器的使用仍然需要注意以下问题：第一点是对膜材料的选择，要使其符合干旱区的环境特点；第二点是要根据干旱区的特点研究膜组件的工艺技术，使其可以更好的发挥其性能；第三点是在膜生物反应器的使用中，要根据具体环境对膜生物反应器的操作系数进行分析，例如根据温度、污水和污泥的使用性质来设定膜生物反应器的操作系数。最后，在膜生物反应器的使用中，研究人员需要选择合理的防治污染技术和膜清洗技术，使膜生物反应器可以达到最佳的使用性能，并且可以提升干旱区污水的处理效率。

4 结束语

在科技日益发展的今天，污水处理技术已经成为人们重点关注的问题之一，传统的污水处理技术已经难以满足新时期的发展需求，MBR膜生物反应器已经成为重要的污水处理技术。但是在干旱区小城镇的污水处理中，仍然存在较多的问题需要相关部门进行处理。希望通过文章的相关介绍，科研部门可以在膜的材料选择、膜组件的工艺技术、膜生物反应器的操作系数、膜的防污染技术和清洗技术等方面进行深入的研究，继而可以针对干旱區的小城镇环境特点制定出符合污水处理的膜生物反应器，以便可以最大程度的提升污水的处理效率。

参考文献

[1]徐东耀，姜志琛，赵曙光，等.一体化脱氮除磷反应器研究进展[J].水处理技术，2014，8（2）：1-5.

[2]孙长虹，潘涛，薛念涛，等.膜生物反应器在我国的研究现状与趋势：文献计量分析[J].膜科学与技术，2015，2（6）：113-119.