试论膜生物反应器在污水处理中的应用

郭 宇，梅 梅（重庆地质矿产研究院，重庆400000）

试论膜生物反应器在污水处理中的应用

郭 宇，梅 梅（重庆地质矿产研究院，重庆400000）

膜生物反应器是膜分离技术与生物降解技术相结合的一种污水处理与回用新技术，其具有处理效率高、出水水质好、占地面积小等特点，在污水处理方面具有良好的应用前景。本文首先阐述了膜生物反应器的分类，并对膜生物反应器在污水处理中的应用进行详细分析，仅供参考。

膜生物反应器；污水处理；应用

1 引言

在水环境质量严重恶化的背景下，膜生物反应器是一种符合时代发展的污水处理技术，是当前污水处理领域中最具发展潜力的技术之一，对缓解水资源短缺具有重要作用。该技术主要将膜分离中的超、微滤膜软件与污水生物处理工程中的生物反应器结合起来，以膜组件来强化生化反应，将污水中的微生物截留在生物反应器中，可大大提高生物污泥的浓度，降低出水中的有机污染物含量。可见，膜生物反应器已成为污水处理与回用的有效手段，加强对该新型技术的研究是非常必要的。

2 膜生物反应器分类

2.1 分离膜生物反应器

分离膜生物反应器具有处理效率高、处理设备占地面积小等特点，传统的污水泥沙处理方法为了得到提高生化速率，需要较高的活性污泥浓度，但同时也会降低二沉池中的沉降性能，对出水水质造成影响，且剩余污泥处理费用约占总运行费用的一半。若将分离工程中的膜技术应用于污水处理中，将二沉池所构成的分离膜生物反应器用膜组件代替掉，由于膜组件对混合液具有较高的分离能力，在消除污泥的同时，还能使生物反应器保持10～20g/L的浓度，可有效解决上述问题。另外，膜生物反应器在高污泥浓度下也能较好的保证出水水质，且由于污泥的停留时间较长，利于消化菌繁殖，大大提高了污水处理装置的脱氮能力。

2.2 无泡膜生物反应器

无泡膜生物反应器主要适用于需氧量较高的污水处理中。一般情况下，无泡膜生物反应器中的污泥浓度相对较高，微生物生长需要较高的含氧量，无泡膜生物反应器可实现对氧的充分利用，当空气或氧气进入传质阻力较小的透气膜后，在浓差推动力的作用下逐渐向膜外的活性污泥扩散，这种情况下，氧气会在膜组件上停留较长时间，有效提高了氧气的传质效率，且氧气分压被控制在小于泡点内，导致氧气无法进入大气，从而实现了氧气利用率的最大化。

相对而言，无泡膜生物反应器在含挥发性有毒有机物或发泡剂的工业废水处理中的应用具有显著效果，不会将挥发性有毒气体释放到空气中造成二次污染。由于膜具有较高的传质速率，在氧气中混入可生物降解的有机气体后，会大大提高有机物的降解效果。

2.3 萃取膜生物反应器

萃取膜生物反应器主要适用于工业废水处理中。萃取膜生物反应器可将废水和活性污泥用组件隔离，膜组件主要构成物是硅胶及其它流水性聚合物，可针对性选择某些污染物透过膜腔，并使其进入膜外生物反应器作为专性细菌的底物而被降解，但不允许水或其它物质通过。污染物在生物反应器中被微生物吸附降解，同时在污染物进入生物反应器的根本传质推动力下，浓度呈不断下降的趋势，直至在废水和反应器之间形成一个浓度差。另外，萃取膜生物反应器中存在某些特殊物质，若将专门降解该物质的专性细菌投入到反应器中，可大大提高降解效率。

图1 萃取膜生物反应器

3 膜生物反应器在污水处理中的应用分析

3.1 在生活污水中的应用

目前，多将膜生物反应器所净化的水应用于道路清扫、洗车、绿化等方面，由于膜生物反应器的操作流程相对简单、占地面积小、净化效率高，故在一些中大型城市中将其作为示范工程应用于生活污水处理及回用中。虽然膜生物反应器的运行成本高于常规的生物处理方法，但可实现中水回用的目的，且随着近年来国家加大了对该技术的研究和开发力度，各种新型膜生物反应器逐渐涌现出来，其运行费用大幅度下降，可见膜生物反应器在污水处理中的应用具有经济和技术上的竞争优势。

某市污水厂将膜生物反应器应用于污水再生回用工程中，工程规模约400m3·d-1，和常规的砂滤及曝气生物滤池相结合的工艺相比，具有出水水质好、运行稳定、操作维护简单等优点，在进水水质相同的情况下，这两个出水水质情况如表1所示。在对表1进行分析后发现，膜生物反应器的出水水质要高于砂滤及曝气生物滤池相结合的工艺，同时也符合城市再生利用水质标准（GB/T18920-2002），另外，经济分析表明，中水的运行费用约0.57元·m-3，总成本约1.05元·m-3，可见，膜生物反应器在生活污水处理中具有较好的发展前景。

表1 膜生物反应器与砂滤及曝气生物滤池工艺出水水质比较

3.2 在工业废水处理中的应用

在工业废水处理领域内，膜分离装置可有效代替沉淀池于气浮池实现油水分离，同时还可以实现对废水中某一粒径范围内物质的回收。膜生物反应器处理含油工业废水时，在保证对氮需求满足的情况下，油和COD的去除率分别为99%、97%。膜生物反应器在处理30%浓度的含苯废水时，对苯的去除率可达到99.9%、苯酚的去除率为90%，且将渗透的AlCl3可作为废水絮凝剂进行售出。

①印染废水处理。目前，我国对膜生物反应器在印染废水处理方面的应用已趋于成熟阶段，厌氧-好氧反应器加膜分离装置是当前印染污水处理中最常见的装置。相关研究人员采用膜生物反应器对印染厂污水进行处理后，对COD的去除率高达90%、色度的平均去除率为95%，出水pH值为7～8，出水水质良好；②食品酿造废水处理。采用一体化膜生物氧化器对酱油废水进行处理后表明，在进水COD为505～1209mg·L-1、色度为180～200倍、浊度为251～471NTU时，COD、色度及浊度的平均去除率分别为90%、79%和98%，且出水水质相对稳定；③石油、化工废水处理。石化企业的用水量相对较大，对石化废水进行深度处理后，实现废水的回收再用可产生较高的经济效益和社会效益。采用膜生物反应器和超滤工艺对某石化企业二沉池出水分别进行深度处理，试验结果表明，采用膜生物反应器的出水水质比超滤工艺更为稳定，且具有较强的耐冲击负荷能力。

3.3 在医院污水处理中的应用

从可持续发展的角度出发，膜生物反应器在处理医院污水方面具有较为理想的消毒效果，可在源头上降低消毒后水体的毒性。采用膜生物反应器为主体的工艺对某医科大学总医院废水进行处理，水力停留时间HRT约为5h，出水COD在50mg·L-1，出水氨氮为4mg·L-1，出水水质良好，且工艺操作较为简单。

4 结语

综上所述，膜生物反应器具有较好的应用价值，在污水处理工艺不断改进和完善的过程中，膜生物反应器应用的可靠性在不断增强，有利于提高膜生物反应器在污水处理领域中的市场竞争力，以实现水资源的有效节约与利用。

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2095-2066（2016）33-0015-02

2016-11-12

郭 宇（1985-），男，工程师，硕士，主要从事环境工程相关工作。