膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用

田金华

（山东公用环保科技集团有限公司，山东 济宁 272000）

引言

传统的污水处理技术虽然能够处理大部分污水，但是由于其处理效率低、占地面积大、运行成本高等问题，已经无法满足现代社会对污水处理的需求。因此，开发新型、高效、环保的污水处理技术，已经成为当前环境保护工程领域的重要课题。膜生物反应器是一种新型的污水处理技术，能够将生物处理技术和膜分离技术相结合，具有众多的优势特点，如今已被广泛应用于各种污水处理领域。

1 膜生物反应器的工作原理

膜生物反应器是一种新型的污水处理技术，该技术是利用膜的过滤作用分离污水中的悬浮物、有机物、氨氮等物质。膜生物反应器主要是由生物反应器和膜组件组成，生物反应器是培养微生物的装置，能够将污水中的有机物分解成二氧化碳和水；膜组件则用来过滤污水中的悬浮物和氨氮等物质[1]。在膜生物反应器中，微生物附着在膜的表面，形成一层生物膜，这层生物膜能够有效地吸附和分解污水中的有机物，并利用膜的过滤作用，有效去除污水中的悬浮物、氨氮等物质。

2 膜生物反应器的特点

2.1 处理效率高

膜生物反应器是一种先进的污水处理技术，其独特的膜过滤作用，使该技术能够高效地去除污水中的各种有害物质[2]。经过膜生物反应器处理后的污水，其悬浮物、有机物、氨氮等物质的含量均显著降低。相比传统的生物处理技术，膜生物反应器处理效率更高，操作更简便，占地面积更小。

2.2 占地面积小

膜生物反应器的反应器和膜组件，通常集成在同一个装置中，这种设计使整个系统更加紧凑，减少了装置的占地面积。相比传统的生物反应器和膜组件分开设置的方式，这种集成化的设计更加高效、节能，也更容易维护和管理[3]。此外，由于膜生物反应器中的生物反应器和膜组件紧密相连，所以可以更好地控制反应过程和分离效果，从而提高了生产效率和产品质量。

2.3 剩余污泥量少

由于微生物附着在膜表面，形成了一层厚厚的生物膜，这层生物膜能够有效地吸附和分解污水中的各种有机物，因此剩余污泥量相对较少。这层生物膜的组成包括多种微生物，如细菌、真菌、原生动物等，通过这些微生物的共同作用，使得污水中的有机物得到有效地分解和转化[4]。同时，生物膜还能够抑制污泥中细菌的生长，从而减少污泥的产量。这种处理方式具有高效、稳定、安全等优点，因此在污水处理领域得到了广泛的应用。

2.4 操作简单

膜生物反应器是一种高效、环保的废水处理设备，其操作相对简单，只需要定期更换膜组件并进行维护即可。这种设备是利用膜分离技术，将废水中的悬浮物、细菌、病毒等杂质分离出来，同时实现污泥的浓缩和脱水[5]。由于其操作简单、易于管理，而且具有高效、环保等优点，因此膜生物反应器在国内外得到了广泛应用。

2.5 环保节能

膜生物反应器是一种先进的、节能环保的污水处理技术，通过高效分离膜组件与生物反应器相结合，能够将污水中的有害物质进行高效降解，同时实现污水的净化、分离和浓缩。该技术不仅具有高效的处理能力，还能够显著地减少污水对环境的影响[6]。此外，膜生物反应器采用了高效的膜组件和生物反应器相结合的方式，使污水处理所需的能源和化学药剂用量较少，从而降低了运行成本。相比传统的污水处理技术，膜生物反应器具有更高的处理效率、更低的能耗和更好的环保性能，因而成为一种理想的污水处理技术。

3 膜生物反应器的应用领域

环境工程污水处理的内容有很多，主要是利用各种技术和设备，对所排放的废水进行处理和消毒，以去除其中的有害物质，使水体达到再利用标准，显著降低其污染程度，对环境造成的影响也较小[7]。水的自然循环是具有组织结构的非平衡开放系统，水的社会循环，是具有人工组织结构的平衡系统。通过对污水进行处理，可以促进水循环系统的正常运行，从而保证水资源的可持续利用，所以膜生物反应器在环境工程污水处理中，具有非常广泛的应用领域。

3.1 生活污水处理

生活污水是城市中一个重要的污染源，由于其中含有大量有机物和氨氮等有害物质，未经处理就直接排放，将会对环境和人体健康造成严重影响。为了解决这一问题，膜生物反应器（MBR）技术被引入到污水处理领域。该技术是一种新型生物污水处理技术，是通过高效分离和过滤作用去除污水中的有害物质[8]。在膜生物反应器中，微生物能够附着在膜上生长，形成一层生物膜。当污水流经生物膜时，微生物会通过新陈代谢作用，将污水中的有机物和氨氮等有害物质，转化为二氧化碳和水等无害物质，从而实现对污水的净化处理。

与传统的污水处理技术相比，膜生物反应器具有更高的净化效率，更好的处理效果。经膜生物反应器处理的污水水质能够达到国家排放标准，因而可以回用。例如，处理后的污水可以用于冲洗厕所、浇花、清洗车辆等，这样不仅可以减少对环境的污染，还可以实现水资源的节约利用。然而，膜生物反应器也存在一些问题：首先，由于膜的孔径较小，容易堵塞和污染，需要定期清洗和维护。其次，由于生物膜的生长速度较慢，需要一定的时间才能达到最佳的处理效果。此外，膜生物反应器的建设成本和运行成本较高，一些经济欠发达地区可能难以承受。尽管如此，随着科学技术的不断进步和膜材料的发展，相信未来膜生物反应器技术将会得到进一步改进和完善。例如，开发新型的膜材料和结构，提高膜的通量和抗污染能力；优化生物反应器的设计和运行条件，提高处理效率；探索新的应用领域和用途，拓展膜生物反应器的应用范围。膜生物反应器技术在生活污水处理领域具有广阔的应用前景。

3.2 工业污水处理

工业污水中含有大量有机物和悬浮物等，通过膜生物反应器的处理，能够有效地去除这些物质，使水质达到国家排放标准[9]。膜生物反应器（MBR）是一种结合超滤膜组件和生物反应器的污水处理系统，其处理工业污水的流程如下：首先，废水需要经过格栅，去除其中较大的漂浮物，以保证后续构筑物和设备的正常运行。其次，污水需要在调节池内进行水质和水量的调节，污水通过水泵输送到混凝池，在混凝池内进行加药混凝反应，然后进入沉淀池或气浮池，去除水中的悬浮物、胶体和部分大分子污染物质，降低水中SS、COD等的浓度，系统出水进入水解池。在水解池中，大分子物质降解为小分子物质，提高了废水中的B/C比，废水自流进入膜生物反应器中，在膜池中进行好氧反应，利用膜池中的微生物降解有机污染物。最后，膜生物反应器的出水可以直接达标排放。其中，MBR工艺可以利用膜系统有效拦截生化反应池中的活性污泥等悬浮杂质和胶体，节省二沉池，并且还可以分别控制水力停留时间和污泥停留时间，从而增强生物反应器的功能。而MBR膜生物反应器系统处理废水的过程，是利用微生物在自身生长增殖过程中，与水中的污染物发生反应，进而实现废水净化的过程。

3.3 医院污水处理

医院污水中含有大量细菌和病毒等有害物质，通过膜生物反应器的处理，能够有效杀死这些有害物质，达到国家排放标准。膜生物反应器技术（MBR）是一种新型的水处理技术，可以将生物处理单元与膜分离单元结合起来，有效地进行医院污水处理。首先要进行预处理，对医院污水进行预处理包括去除大颗粒杂质、油脂、悬浮物等，为后续的膜生物反应器处理提供较为清洁的进水。其次是借助膜生物反应器，将生物处理单元与膜分离单元结合起来，用膜组件代替传统的二沉池，实现固体和液体的有效分离。在此过程中，生物处理单元中的微生物可以将污水中的有机物分解为二氧化碳和水，并将污水中的悬浮物和杂质沉降在反应器中。然后再进利用膜分离单元，将反应器中的液体和固体分离。膜分离单元可以有效地截留反应器中的固体物质，包括微生物、悬浮物和杂质等，同时将液体排出。通过对经过膜分离后的液体进行后处理，包括消毒、除臭、除色等，使出水达到国家或地方的相关排放标准。最后，再妥善地处理或处置反应器中产生的污泥，避免产生二次污染。

膜生物反应器技术可以有效地处理医院污水，且具有处理效率高、避免二次污染、密封性强、占地面积小、成效快等特点。

3.4 海水淡化

膜生物反应技术在海水淡化中得到了广泛应用，这种技术是利用膜的截留作用将微生物与海水分离，从而有效地防止膜污染，并将盐分浓缩在海水侧，从而实现了淡化海水的目的。传统的海水淡化方法，如蒸馏和离子交换等技术，存在能耗高、设备占地面积大、维护困难等问题，而采用膜生物技术既降低了能耗，还节省了设备的占地面积。

膜生物反应技术淡化海水主要包括三个阶段，第一阶段是预处理阶段，主要是为了去除海水中的悬浮物、有机物和微生物等杂质，以保护膜材料的使用寿命，提高海水的处理效果。预处理通常包括砂滤、活性炭过滤、颗粒物沉淀和消毒等步骤。第二阶段是膜分离阶段，主要是利用反渗透原理，对海水施加压力，使海水中的水透过膜，而盐分截留在膜侧。第三阶段是后处理阶段，主要是对经膜分离后的海水进行进一步地处理，以达到海水淡化的目的。膜生物反应技术应用于海水淡化，具有造价低、运行成本低以及占地面积小等优势。

3.5 资源回收

将膜生物反应器应用于资源回收，能够有效地回收污水中的有用物质，如氮、磷等元素，实现资源的循环利用。在污水处理过程中，膜生物反应器表现出了极高的应用价值。利用MBR膜分离技术，可以有效分离微生物和水，并使污泥的体积大大减小，同时也提高了污水处理效率。在资源回收方面，膜生物反应器技术表现得尤为出色[10]。以氮、磷等元素的回收为例，应用膜生物反应器，可以有效地将这些有用的物质从污水中提取出来，且在处理过程中，膜生物反应器能够根据物质的大小和形状，进行选择性分离。这样，大分子物质如氮、磷等就会被截留，而小分子物质则可以通过膜继续进行下游的处理。经过膜生物反应器处理后，污水中的氮、磷等元素得到有效回收，而且可以应用于农业、工业等领域，从而实现了资源的循环利用。例如，回收的氮可用于制造化肥，而磷则可用于制造洗涤剂等。此外，膜生物反应器在污水处理过程中，还具有净化效果佳、污泥产量少等优点。因此，在资源回收领域，膜生物反应器的应用前景非常广阔，不仅能够帮助人们实现资源的循环利用，还能创造出更多的经济效益和环境效益。

4 结语

综上所述，膜生物反应技术可以应用于各类污水的处理，提高了水资源利用率，实现了对水资源的保护，并有力地推动了环境工程污水处理工作的高效开展。其中膜生物反应器是一种新型的、高效的、环保的污水处理技术，具有处理效率高、占地面积小、剩余污泥量少等优点，被广泛应用于各种污水处理领域。然而，在应用膜生物反应器时，必须要有针对性地与传统的污水预处理及其他处理手段有机地结合，才能最大程度地发挥其效能。随着科学技术的不断发展和完善，相信膜生物反应器在未来的环境工程污水处理中，将会发挥更加重要的作用。