膜生物反应技术在污水处理中的运用分析

李荣

北京中铁生态环境设计院有限公司 北京 102600

1 膜生物反应的基本原理

在大规模环境建设的背景下，环境保护已成为科技发展的重要领域。如今，膜技术得到了广泛的应用，特别是在污水处理工程中，已日趋成熟。总的来说，膜生物反应技术是膜技术和生物污水处理技术共同发展的产物，与传统的污水处理技术相比，膜生物反应技术效率更高，受到了人们的广泛关注。膜分离组件及生物反应器两部分是膜生物反应器的主要构成，污水的处理过程依托生物化学反应。分离式生物反应器与集成式膜生物反应器是反应膜为适合不同的污水处理需求而设计出来的。好氧型生物反应器和厌氧型生物反应器的膜种类有所区别，适应氧含量有差别的各种污水处理环境，上述生物反应膜净化器应对各有差异的工程条件，都存在自己的独特优势，必须从科学的角度进行选择。

2 膜生物反应技术的优劣势分析

2.1 膜生物反应技术的优势分析

膜生物反应技术不仅能够适应不同类型的工作环境，也能在很大程度上达到资源节约的目的。该技术具有其他技术类型不能比拟的优势：第一、在污水处理的过程中应用此技术能够将污泥量控制在一定范围内，确保池内环境与要求相符合；第二、此技术在应用过程中消耗的成本相对来说比较低。第三、可以有效分离微生物与有机废水。膜生物反应器可以对微生物与有机废水进行有效分离，使有机废水仅在膜生物反应器内部进行流动，连接进水槽与出水槽，使生物细菌在膜生物反应器外部区域流动，对有机废水与微生物进行有效分离，进一步确保能够达到先前预期的效果。第四、有利于硝化细菌在膜生物反应器内的滞留生长。生物膜可以有效防止污水中硝化细菌的减少，可以使膜生物反应器中的硝化细菌在长时间内处于高浓度状态，使硝化效率得到有效提高。在选择生物膜时，要选取通透性高的生物膜，选取的生物膜需能够承受住高压环境对于微生物的影响，需确保在微生物反应过程能够提供充足的氧气浓度[1]。

2.2 膜生物反应技术的劣势分析

尽管该技术具有很多突出的优势，但在具体的应用过程中也不可避免的会遇到很多问题，例如在具体的操作过程中渗透孔容易发生堵塞现象，随着时间的推移无论是出水效率还是质量都会受到一定程度的影响等。这些都是常见的现象，需要引起注意并针对具体问题提出行之有效的解决方案。

3 膜生物反应技术在污水处理中的具体应用

3.1 MBR 方法

MBR 又称膜生物反应器，指的是膜分离单元与生物处理单元有机结合的新型污水处理技术。MBR 工艺利用膜对生化反应系统内的含泥污水进行过滤，取代传统的二沉池，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的悬浮物和胶体，使池中的活性污泥浓度大大增加，提高了生物降解的速率；另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。MBR 系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8-10g/L，甚至更高。就具体的技术利用来看，因为MBR膜有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内充分繁殖，硝化效果明显，为深度脱氮除磷提供解决方案[2]。

对MBR 工艺的具体利用分析，因为其是一个综合性的系统，所以包括了较多组成要素，主要有：

（1）调节池。主要作用是对流入膜系统的水质和水量进行有效的调节，从而保证 系统稳定连续的运行。

（2）膜格栅。对拦截固体杂物，特别是毛发纤维类污物效果明显，大大降低了后续工序的负荷。

（3）MBR 反应池。在MBR 反应池里进行着有机污染物的降解和泥水的分离。作为处理系统的核心部分，反应池里面包括活性污泥、膜组件、回流池、出水系统、曝气系统等。

（4）消毒装置。该装置设置主要是为提高污水处理的效果，降低出水中病毒、细菌等对水体的污染。

（5）在线分析仪表。MBR 工艺配套设置的浊度仪、流量计等仪表目的是为了强化对系统运行参数的控制，保障系统出水的稳定性。

（6）电气装置。电气装置是MBR 工艺发挥作用的核心设备之一，其能够实现反应系统的自动化控制，从而提升系统的综合作用效果[3]。

在膜污染控制中，为了减轻膜的污染，尤其是可逆污染，使膜的通量得到恢复，可以使用膜表面清洗法。所谓的膜表面清洗法是在膜的应用周期内，对膜的表面进行有效清洗，从而实现污染控制和膜通量的恢复。在表面清洗的过程中，针对不同的废水情况可以采用不同的清洗方法，一般的方法有物理法、化学法和物理化学结合法。对三种方法的利用效果对比发现，效果最好的是两种方法的结合。膜清洗需根据跨膜压差（TMP）以及运行时间来进行判断是否需要清洗，根据工程经验，一般设置自动在线反冲洗、化学清洗。为了保证MBR 工艺连续稳定运行，并且延长超滤膜使用寿命，化学药剂清洗必须要实现周期性，一旦超过了清洗周期，部分膜出现了不可逆污染之后再清洗也不会获得良好的效果。

3.2 DMBR 技术

DMBR 技术是指在生物膜相互作用技术的基础上进一步改进的具有动态内旋的反应器。在实际的传导过程中，以有机过滤为主的动态膜模拟了超滤膜过滤等方法，给污水处理工作带来了极大的提升。因此，具有动态内旋转的反应器的主要部件是大孔径微网，生产成本很低，并且具有很好的活性污泥过滤性能，能够完成污染物质的深度处理。据相关科研人员介绍，采用动态内旋转清洗反应器的准备周期很短，大约20min 就可以完成，COD 过滤效果可达90%以上[4]。

3.3 气浮与膜生物反应组合技术

气浮等膜生物反应组合技术采用组合工艺，气浮可以有效处理胶体等难溶物质，降低污水的污染物含量。同时，气浮可以减少生物膜污染，保证污水处理设施正常运行。汽浮等膜生物反应组合技术可以适应多种应用环境，满足不同性质污水的处理要求。在经过工艺方面的组合以后，气浮等膜生物反应组合技术可有效降低污水当中洗涤剂、胶体一类污染物的含量，将其中不可降解的胶体与难以溶解的物 质去除，减轻下一步生物处理的负荷，具有十分显著的膜污染延缓效果。

3.4 曝气滤池与膜生物反应组合技术

曝气滤池技术属于生物膜技术之一，在工业使用过程中，通过采用分离反应器对污水进行过滤，特别是胶体、洗涤剂等物质通过蒸发工艺，将空气注入生物反应滤池，实现化学中和废水沉淀，最后污染物余留下来，满足废水的基本清洗要求。污水处理工艺随当前化工工业的进步，逐步得到了发展。曝气滤池技术同生物膜技术的共同应用能够对生物膜降解问题进行有效解决，并解决生物膜降解引起的各种问题，如吸附过度。由于原料、时间等因素的影响，加工效率的提升，最终改善和提高了反应器的流动性，增加了其经济优势。在生物膜相互作用过程中，可以用曝气滤池来支持反应。作为联合工艺的一部分，膜生物过滤器还可以从源头上减少污染物的总量。在正常情况下，膜的清洗处理容易消耗大量负荷，如果改为曝气滤池的处理方法，可以减少工作量，延缓生物膜的污染。

4 膜生物反应技术的发展前景

膜生物反应器作为一种水污染控制与水回用的高新技术而受到越来越多的重视。由于其具有适应性强、降解效率高、水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）可分别控制、装置紧凑等优点，随着膜材料和膜制造技术的发展、膜分离工艺研究的完善和膜清洗方法的改进，膜生物反应器必定会有很大的发展。近年来，我国膜生物反应技术的市场在不断扩大，工程数量及处理规模也在不断增加。未来，膜生物反应技术将被应用于高浓度、难降解的有毒工业污水处理中，以及现有的污水处理厂的升级改造中。

5 结语

工农业发展以及城镇化进程的加快，我国水环境形势日趋严峻，相对而言集中体现在水少、水脏两个方面。资源性缺水、水质性缺水与工程性缺水加剧水资源的供求矛盾；地表水、地下水与饮用水污染在制约经济社会前迚的同时也威胁着人体健康。在获取政策和资金支持、加大污水处理资金投入的同时，还要注重污水处理技术的创新和提升。膜生物反应技术具有运行安全、稳定的优势，广泛应用在污水处理中。膜生物反应技术存在部分缺陷，需要加大研究力度，不断改进膜生物反应技术，有效处理污水，构建人与自然和谐相处的生态环境。