MBR工艺处理校园生活污水的工程应用

杨林洋　刘月姣

【摘 要】 高校园区已经成为一个人口高度密集的社区，其日排放生活污水量相当大。MBR是将生物处理与膜分离技术相结合而成的一种高效污水处理新工艺。由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。MBR工艺处理校园生活污水，具有常规污水处理工艺无法比拟的优势，不仅可以节约宝贵的水资源，而且也对在国内高校中推广绿色生态校园，具有重要的意义。

【关键词】 膜生物反应器；MBR；校园生活污水；污水处理

随着高校的扩招，万人以上的高校已经非常普遍，高校园区已经成为一个人口高度密集的社区，其日排放生活污水量相当大，污水量的构成主要来自厨、卫、洗、浴。如果能把这部分废水处理后循环利用，不仅可以节约宝贵的水资源，而且也对在国内高校中推广绿色生态校园，将具有重要的意义。

膜生物反应器工艺（MBR工艺）是现代膜分离技术与生物技术有机结合的一种新型废水生物处理技术，它利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质有效截留，替代二沉池，使生化反应池中的活性污泥浓度（生物量）大大提高，实现水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的分别控制，将难降解的大分子有机物质截留在反应池中不断反应、降解。因此，膜—生物反应器工艺通过膜分离技术大大提高了生物反应器的处理效率，与传统的生物处理工艺相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质好且稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前在高浓度有机废水处理、中水回用处理等领域最有前途的废水生物处理技术之一。

一、MBR工艺概述

膜生物反应器（Membrane Bio-reactor，简称MBR）是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。MBR工艺一般由膜分离组件和生物反应器两部分组成。MBR工艺就是膜分离与生物处理工艺结合的污水处理工艺，即首先通过活性污泥去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜分离技术将净化后的水和活性污泥进行固液分离。

膜生物反应器（MBR）作为一种膜分离技术与活性污泥相结合的新型水处理技术，由于膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。MBR工艺应用于生活污水的回用，不仅出水水质稳定优质，而且具有耐冲击负荷，泥龄长，占地面积小，可实现全程自动化控制等特点。

二、膜生物反应器的工艺特点与优势

膜生物反应器工艺主要有以下特点：（1）污染物去除效率高，不仅对悬浮物、有机物去除效率高，且可以去除细菌、病毒等，设备占地小；（2）膜分离可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间和污泥泥龄的完全分离，使运行控制更加灵活、稳定；（3）生物反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷；（4）有利于增殖缓慢的微生物，如硝化细菌的截留和生长，系统硝化效率得以提高，同时可提高难降解有机物的降解效率；（5）传质效率高，氧转移效率高达26%-60%左右；（6）污泥产量低；（7）出水水质好，出水可直接回用；（8）易于实现自动控制，操作管理方便。

与传统工艺相比，MBR有以下明显优势：（1）由于取消了二沉池及将污泥浓度提高了2～5倍，减小了占地面积。（2） 出水水质好，可直接回用。出水中SS低于检测限；耐热大肠杆菌被完全除去，噬菌体数量比传统工艺出水低100～1000倍；对于重金属的去除很明显（尤其是Cu、Hg、Pb、Zn等），但其去除率取决于金属离子与污泥吸附的程度；有毒的微污染物（如杀虫剂、多环芳烃等）几乎全部吸附在污泥上，因此可与SS同时被去除。（3） 生物处理单元中污泥浓度高、泥龄长，对有机物的去除率高。（4）对于氮、磷污染物有较高的去除率，出水可满足TP<0.15mg/L、TN<2.2mg/L的环境最大容忍限度（Maximum Tolerable Risk，MTR）。（5）污泥产量少，降低了对剩余污泥处置的费用，但MBR污泥的絮体较小且粘度较高。也有试验发现，MBR污泥的浓缩性能和脱水性能与传统工艺产生的污泥并无大的差异。

三、MBR工艺处理校园生活污水的工程应用

MBR是高效膜分离技术和传统活性污泥法的结合，几乎能将所有的微生物截留在生物反应器中，这使反应器中的生物污泥浓度提高，理论上污泥泥龄可以无限长，使出水的有机污染物含量降到最低，能有效地去除氨氮，对难降解的工业废水也非常有效。

MBR工艺具有常规污水生化处理无法比拟的优势，因此在城市污水处理与回用、中水回用、生活污水以及高浓度工业废水等处理中得到了广泛的应用。MBR工艺处理校园生活污水工程使用的膜为中空丝膜，膜的孔径在0.4 mnq左右，能够截留活性污泥以及大多数悬浮物，得到清澈的出水。为了使膜能够连续、长期、稳定运行，在中空丝膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行抖动，既起到生物氧化的作用，又能防止活性污泥附着在膜的表面造成膜的污染。

MBR工艺处理技术应用于校园生活污水方面，能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开。分离工艺简单，占地面积小，出水水质好，一般不须经三级处理即可回用。可使生物处理单元内生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大的缩短，生物反应器的占地面积相应减少。由于可防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌的生长，从而使系统中各种代谢过程顺利进行。使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解。膜处理技术与其它的过滤分离技术一样，在长期的运转过程中，膜作为一种过滤介质堵塞，膜的通过水量运转时间而逐渐下降有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜通量的下降，维持MBR系统的有效使用寿命。MBR技术应用在城市污水处理中，由于其工艺简单，操作方便，可以实现全自动运行管理。

MBR技术由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准，可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。

MBR工艺采用膜生物反应器技术，是生物处理技术与膜分离技术相结合的一种新技术，取代了传统工艺中的二沉池，它可以高效地进行固液分离，得到直接使用的稳定中水，又可在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，极有效地去除氨氮，出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小。

总之，在校园污水处理中，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，从而达到较高的去除效果。高生物量浓度使MBR工艺能以紧凑的系统获得较高的有机物去除率。膜生物反应器（MBR）有效克服了与污泥沉降性能有关的限制，并起到了取代二沉池的作用，同时还能达到澄清和除菌的目的。MBR工艺处理校园生活污水具有常规污水处理工艺无法比拟的优势，不仅可以节约宝贵的水资源，而且也对在国内高校中推广绿色生态校园，具有重要的意义。

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