MBR 膜处理工艺在大型污水处理厂中的运用分析

王雪

（山西潞安矿业（集团）有限责任公司聚创分公司，山西 长治 046204）

Membrane Bio-Reactor 是MBR 的总称，它是一种先进的、高效的水处理工艺，它能够充分结合生物处理单元和膜分离单元，以此强化处理水效果。国外在20 世纪90 年代期间，就已经在污水处理厂中应用这种工艺，根据实践证明，效果较好。本文将从MBR 工艺介绍、MBR 工艺用膜、MBR 工艺处理水质特征分析、MBR 膜处理工艺在大型污水处理厂中的运用、MBR 工艺在运用中所暴露的问题、MBR 工艺未来的研究方向六大方面来进行深入剖析。

一、MBR 工艺介绍

MBR 翻译成中文来说是膜生物反应器，是一种新型水处理工艺，充分结合了生物处理技术和膜分离技术。一般情况下，MBR 分为三种类型，即复合式、分置式、一体式。从形式上来说，复合式属于一体式范围之内，但是有所差异的是加入了填料于生物膜反应器中，以此对膜反应器的一些性状进行了改变。分置式指的是分开设置生物反应器和膜组件，依据循环泵打至膜组件的顺序，生物反应器之中混合液的过滤端在压力的影响下，其中的液体会穿过膜，以此实现水处理的效果。一体式指的是在生物反应器内安置膜组件，在膜生物反应器成功进入污水后，混合液中的活性污泥会全部去除水中的绝大多数污染物，而后在出水泵的影响下，水透过膜，以此达到污水处理的效果。

二、MBR 工艺用膜

在MBR 工艺中，所用的膜可以分为无机膜和高分子有机膜两种类型。无机膜组成内容有陶瓷、无机高分子材料、金属氧化物、多孔玻璃等，它的优点是有较高的耐酸抗温能力并且低能耗，缺点是造价成本较高，制作膜工艺还没有步入成熟阶段，以此难以大规模、大范围的应用。高分子有机膜组成内容有聚丙烯腈、聚烯烃类、聚乙烯类等，优点是投入成本不高、有着十分成熟的制造膜工艺，能够大范围、大规模地进行使用。缺点是，在实际运行期间，会造成污染问题，不仅如此，高分子有机膜存在较低的强度，且使用年限不长。

三、MBR 工艺处理水质特征分析

针对于MBR 工艺处理水质特征分析，笔者整理了两点，分别是：MBR出水常规水质特征、MBR 出水溶解性有机物特征，本章将一一进行论述。

四、MBR 出水常规水质特征

根据相关调查研究发现，采用MBR 工艺处理普通洗浴类废水，出来的水无异味无颜色，主要污染物5mg/L ＞NH3-N；10mg/L ＞BOD5，40mg/L ＞CODCr，不仅如此，也会显著降低粪大肠杆菌群的数量，一般情况下，680个/L 为降低的具体值。按照以上相关数据发现，使用MBR 能够对各种污染物的浓度进行有效降低，提高出水后的质量。不仅如此，对比传统二级活性污泥工艺和MBR 工艺处理效果得知，由于MBR 膜组件具有截留高效效果，能够保持反应器中的生物量较高，尤其是能够聚集生产滞缓的硝化菌，从而对各种处理生物效果进行有效提高，包括：脱氮等。

五、MBR 出水溶解性有机物特征

根据相关调查研究发现，在使用MBR 膜处理工艺处理城市生活污水的过程中，不同有机物在膜组件的影响下，会发生滞留现象，以此引发污染，其中的主要物质是SMP（溶解性微生物代谢产物），它的成分包括蛋白质、肽类等，容易堵塞模孔，弱化最终出水的效果，若是情节严重，还会损坏膜组件功能。根据相关调查分析得知，SRT（污泥泥龄）是影响SMP 产出的主要因素，为此，在处理污水使用MBR 期间，要提高重视程度。

六、MBR 膜处理工艺在大型污水处理厂中的运用

（一）相较于膜组件来说，安装抽吸水泵的位置要高一些，在建设处理系统期间，为了便于收集污水，一般情况下，会建设成半地下式或者是地下式，而后在地面安装抽吸水泵，一般设计工作人员会普遍认为，液面与水泵之间的高差会小于抽吸水泵吸程，通常不会影响出水，而后在运行系统期间，操作工作人员会察觉到系统在上水期间会十分艰难，并且在系统停止运行到再次启动后，都会存在相似的问题。产生这种情况的原因是由于管道内空气的体积大于泵体容积，水泵排出泵体中的水后，在泵体进入空气后，会破坏整个吸水过程。

想要处理解决上诉问题有两个方法：对抽吸水泵标高进行降低，使其比膜池正常运转时最低水位还要低，保证系统停止运行后，管道内不会出现倒流水回到池内的情况；对灌进出水管高差间进行稳定，对破坏倒流稳压罐进行增加为稳压罐后至膜组件稳定2.5-3 倍的管道容积，倒流管道中的水时，会对虹吸产生破坏效果。

（二）在建设期间，为了节约经费，通常会将膜架制作成一体式，在模框中固定围护结构，此种方法能够对初期投资进行有效降低，但是这种系统会大大提高平日里清洗维护工作的难度，减少清洗的次数，缩短使用膜的年限。应当分治导轨以及维护结构、曝气系统、膜系统，在池低固定围护结构，沿着导轨，安装膜系统，在污染膜系统后，会降低产水率，清洗时，可以采用单独吊起方法，对清洗工作量进行大大降低，从而彻底清洗。

（三）操作工作人员会易于轻视污水处理系统受到温度的影响，在冬季，正常运行的处理污水系统会降低污泥活性，不仅如此，还会造成全面死亡的局面，除去污水变化水质方面的影响，通常会受到温度因素的作用，不仅包括污水本身存在的低温有助于为污泥营造适合生长的温度，根据相关实验发现，如若对鼓风温度进行提高，具体达到18 摄氏度-25 摄氏度之间，污泥活性恢复的速度就会加快。降低温度会加快膜污染的速度，通过多次实验证明，在大于一度的污染速度，水温会是20 度-22 度的八倍左右，膜污染有着较快的速率，会对系统出水水质和正常运行产生严重影响，可以采用曝气调节、投加载体、反洗周期缩短等方法，减少和避免膜污染速度受到温度的不良影响。

（四）通常情况下，操作工作人员会普遍认为污水中含有越高的溶解氧，去除污染物的效率便越高，在实际运行系统期间，随意对曝气量进行增加，处理污水能耗加大，在其他层面造成严重污染，并不是明智的选择，根据长时间管理运行积累的经验得知，1-2mg/L 为最佳溶解氧浓度，在1-2mg/L 为溶解氧浓度工况运行背景之下，95% 以上是COD 去除效率得以达到的具体程度，60%-70%是TN 能够达到的去除效率程度，通过对多项指标去除效率的综合分析得知，控制溶解氧能够达到1-2mg/L 的溶解氧浓度，这是去除污染物和能耗最好的分界点，可以在系统中，对溶解氧测定仪进行增加，结合不同环境和不同季节的曝气量，能够控制溶解氧在最佳范围之内。

（五）在运行维护系统期间，没有重视膜清洗的重要性和意义，常用的膜清洗处理方法为：一，海绵球清洗，指的是使用棉布或者是海绵将膜原件表面进行擦洗，小型污水处理系统比较适合使用这种方法。二，使用水力展开清洗工作，暂停系统产水，将水泵进行反洗，吊起膜组件或者是在膜生物反应器中泵入清水，在膜表面采用清水冲洗。上诉方法可以组合使用，也可以单一使用。

（六）运行操作工作人员和建设企业没有全面了解污水处理系统运行产品，特别是针对于此，非生产型企事业企业认知不足，投资建设处理污水系统的目标是贯穿落实国家相关政策需要，完成环保部门的交代的任务，仅仅是为了应付检查，没有从根源上意识到此类处理污水系统的社会经济价值，为此，在完成建设之后，各个领导没有高度重视污水处理系统，从而引发了绝大多数污水处理系统低负荷运行和不运行的不良情况。为此，要加强各级领导的重视程度，必要时，可以采取强制性手段。

MBR 工艺在运用中所暴露的问题

近几年，伴随着MBR 工艺的广泛使用，也发现MBR 工艺之中存在许多问题。主要有：在MBR 工艺中，涉及较大的投资，较高的能耗，膜污染问题，膜使用寿命问题等。上诉这些问题，为发展和运行MBR工艺带来了严重影响。

根据MBR 工艺中使用最为广泛的两种膜特征能够明确MBR 工艺中存在的问题，高分子有机膜虽然成本较为低，且制造工艺已经步入成熟阶段，但是由于高分子有机膜没有较久的使用年限，使得易于造成众多污染问题，这种情况不容忽视。无机膜虽然不会造成严重的污染，有着较强的强度，但是其成本较高，使得在众多行业和领域中，大大限制和制约了MBR 工艺的使用。根据我国市政污水处理厂MBR 工艺应用的相关数据资料表明，含有膜系统、土建以及其他设备投资时，2 500～5000 元/(m3/d)为MBR 工艺最终的投资成本，3800 元/(m3/d)为平均值，相较于全国城镇污水处理厂投资的平均水平来说较高。CAS 工艺想要实现与MBR 出水水质相同的情况，就需要对三级过滤系统进行增加，但是，就算是这样，增加三级过滤系统后的CAS 工艺投资依旧低于MBR 工艺，由此得知，造价问题，一直以来都是制约和阻碍MBR 工艺发展的根本要素。

如若大范围、大规模的使用高分子有机膜，虽然造价低，但是肯定会产生一系列污染问题。即使相较于以往来说，膜的清洗技术有了一定程度的改善和优化，但是并不能对膜污染问题进行彻底解决，如若经常清洗膜，就会大大缩短膜的使用年限，这样不单单会提高成本，还会造成更加严重的污染。

MBR 工艺未来的研究方向

从实际运行来说，依旧存在较多问题，有待健全和完善MBR 工艺。在未来，研究MBR 工艺方向可以从以下三方面展开：一在膜的改良、制造或者是生产膜的工艺方面，要主动积极地寻找新型材料，最大程度达到廉价的同时，还能实现环保的效果。二要对MBR工艺运行条件以及形式进行优化，在现阶段组合工艺的情况之下，勇于尝试组合工艺，以此实现互补的情况。三要对膜清洗技术进行大力发展，力求在滤通量增加的情况下，最大程度的降低损耗模的几率。针对于MBR 工艺适应的良好菌种进行努力驯化和培养。不断加大力度研发先进的膜生物反应器，以此实现稳定运行、处理效果佳、高效节能的效果。

七、结语

总而言之，将传统设施替代后，例如常规污水处理工艺的二沉池等，MBR 工艺能够达到分离泥水固液，对污水出水水质进行提高的效果，与此同时，由于MBR 工艺拥有多种优势，包括：可回用出水、不需要较大的占地面积等，使得在升级和改造传统大型城市污水处理厂期间，市场应用前景广阔。但是，MBR 工艺也存在较多制约因素，包括：耗能高、易于堵塞、成本高等，在选择MBR 工艺期间，大型污水处理厂要综合考虑多个方面，包括：经济性、出水标准等。