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        環境工程污水處理中的膜生物反應技術應用與探討日期:2015-09-22     人氣:59

          摘 要:隨著我國國民經濟的發展和人民生活水平的提高,膜生物反應技術作為高效、科學的城市污水處理的技術,也得到了廣泛的應用,為此,本文主要就膜生物反應器的類型及特點以及在城市環境工程的污水處理中的應用進行了相關的分析與探討,以供大家學習交流。
          關鍵詞:污水處理;膜生物反應器;應用;發展趨勢
          引 言:膜生物反應器(Membrane bioreactor,MBR)是將膜分離技術和生物反應器的生物降解作用集于一體的新型廢水處理系統。它以膜組件替代傳統活性污泥法中的沉淀池實現介質分離。目前,國際上膜技術產業已經初具規模,膜技術的應用領域也在不斷擴大。
          1膜生物反應器水處理技術概述
          1.1 膜生物反應器的基本原理
          膜生物反應器因其卓越的污水處理性能而受到廣泛關注,近年來發展迅速,該技術是在原有水處理領域發展應用比較成熟的膜分離技術和生物污水處理技術的基礎上發展起來的新型污水處理系統,在該系統中,傳統的工藝中的二沉池被膜分離技術所替代,將膜分離與生物處理手段進行了有效結合,工作效率更加高效,反應轉化率也顯著提高,相對于傳統水處理手段,其處理能力大大增強,并取得了較好的處理效果。
          1.2 膜生物反應器的分類
          膜生物反應器有膜分離組件和生物反應器兩部分組成。污染物降解過程主要在生物反應器中進行,而在膜分離組件中分離膜有各種類型,一般根據水處理的不同目的來選用。根據膜組件的使用方式及作用的不同,可將膜生物反應器分為膜分離式生物反應器、無泡曝氣式膜生物反應器以及萃取膜生物反應器等三種類型,這三種膜生物反應器應用范圍也有一些差別,其中膜分離生物反應器主要用于分離污水中的固體污染物,無泡曝氣膜生物反應器在處理高濃度的有機廢水方面表現較為突出,而萃取膜生物反應器一般用于處理工業廢水中的優先污染物。其中膜分離生物反應器理論成熟,實際應用較為廣泛,通常所說的膜生物反應器主要指的就是膜分離生物反應器。
          另外,按照膜組件與生物反應器結合方式的不同,又可將膜生物反應器分為一體式膜生物反應器、分離式膜生物反應器和隔離式膜生物反應器等三類。其中一體式膜生物反應器采用將膜組件浸沒于生物反應器中的方式,在生物反應器中主要進行有機污染物的降解工作。而分離式膜生物反應器,顧名思義,是將生物反應器和膜組件分開放置,兩者之間通過泵和管道連接,目前投入使用較多的是這種膜生物反應器。隔離式膜生物反應器利用具有選擇性膜將待處理污水與生物反應器隔開,只有被選擇的目標污染物才能通過膜組件而進入生物反應器中,進一步被降解,可根據不同的水處理需求,選擇不同過濾功能的膜組件,對不同的目標污染物進行處理降解。
          2 MBR 膜生物反應器工藝特點
          2.1 分離效率高
          各種研究表明,MBR出水水質均優于傳統生物處理工藝,經MBR處理后的生活污水,COD、BOD、濁度都很低、大部分細菌、病毒被截留,出水水質已達到或優于建設部生活水平雜用水水質標準。
          由于不需要沉淀池和專門的過濾單元,因而占地面積較小,并且無污泥沉降性問題。系統中 MLSS 濃度維持較高水平,大大提高了系統的容積負荷,使得系統的抗負荷沖擊能力增強,可有效處理高濃度有機廢水。
          膜在一定的操作壓力下,可以讓水和低分子溶解物質通過它,實現混合液的泥、水分離,使得污水處理構筑物結構緊湊。這種膜分離幾乎是一種強制的機械攔截作用,優于傳統法中二沉池的自由重力沉降作用,不會因為污泥膨脹現象而導致出水水質超標或惡化,同時這種膜可使膠體物質與已凈化的水分開,可攔截去除大部分致病菌,減少消毒藥劑用量,使懸浮物和濁度接近于零。由于污泥齡可以很長,出水中代謝物含量極低,所以水質良好而穩定。因此,適合用于中水回收,具有較高的水質安全性,實現了污水資源化。
          2.2 活性污泥濃度高
          膜生物反應器通過膜分離技術可最大限度地強化生物反應的功能,反應池內MLSS濃度可達10000mg/L以上,耐負荷沖擊能力強,有效處理高濃度有機廢水,出水水質良好,懸浮物和濁度低,可減少生物好氧污泥池的體積,提高了污水的大分子難降解的物質處理效率。
          2.3 可使某些專性細菌維持其原有活性
          在膜生物反應器中,廢水與活性污泥被膜隔離開來,廢水在膜腔內流動,與進水槽和出水槽相連,而含有某種專性細菌的活性污泥在膜外流動,廢水與微生物不直接接觸,這樣可獲得理想的處理效果。
          2.4 有利于生物反應器內硝化細菌的滯留生長
          膜的截留作用防止了硝化細菌的流失,保持了生物反應器內的高濃度硝化菌,從而大大提高了硝化效率。
          2.5 可提高系統的傳氧效率
          在膜生物反應器中,曝氣系統所采用的膜是一種透氣性膜,傳質阻力小,可以在高壓下運行;影響氣泡大小和停留時間的因素對其沒有影響,系統供氧更穩定;MBR 對氧的高利用效率及其間歇性運行方式,大大減少了曝氣設備的運行時間和用電量。
          2.6 污泥產率低
          理論上講,膜生物反應器能將污泥完全截留在生物反應器內,實現不排泥操作——污泥零排放。實際應用MBR工藝中,污泥負荷非常低,反應器內營養物質相對缺乏,微生物處在內源呼吸區,因而使得剩余污泥的產生量很少,污泥產率低。
          3 膜生物反應器的應用前景探討
          由于MBR具有獨特的優點,在城市污水、給水處理等方面得到廣泛的關注和應用,MBR在下列領域具有較大的應用前景:
          3.1 土地填埋場/堆肥瀝濾液處理、高層建筑的中水回用、高濃度有機廢水的處理、難降解有機廢水的處理和飲用水處理等。但MBR工藝投資與運行費用較高,在我國推廣應用還有一定困難。目前,隨著水資源短缺的日益加劇,人們的環保意識日益提高以及膜技術的發展和日益成熟,MBR技術在我國將作為一種實用技術而被廣泛應用。
          3.2 MBR在膜污染的防治、污泥產生量的減少、節能和降低造價、新型膜過濾技術等方面的開發研究將不斷深入,在大規模實用化工程開發方面具有廣闊的開發前景。
          3.3 膜生物反應器有效克服了與污泥沉降性能有關的限制,并取代二沉池,同時還能達到澄清和除菌的目的。在廢水處理中有利于微生物濃度的提高,可提高系統的傳氧效率并可使某些專性細菌維持原有的活性,對于已經建成的污水處理廠,若改用MBR工藝,在不增加反應器容積的情況下,可使處理水量大大提高。
          3.4 由于其具有出水水質優、占地少等許多常規工藝無法比擬的優勢,膜生物反應器在污水處理與中水回用事業中所起到的作用也越來越大,并具有非常廣闊的應用前景。
          3.5 膜生物反應器工藝的一大缺點是膜在運行一段時間以后會因為膜收到污染而導致膜通量的降低,如何減緩膜污染進程從而維持膜通量是應用膜工藝時所面臨的一大挑戰。
          3.6 雖然較高的污泥濃度能有效減小MBR體積,但過高的污泥濃度對MBR正常運行是不利的,在運行MBR時應控制適當的污泥濃度。
          4 結束語
          總之,隨著材料科學的發展及膜生物反應器理論應用實踐的成熟,廉價高效膜材料的開發,膜生物反應器在水處理領域必將得到更為深入和廣泛的應用。
          參考文獻:
          [1]黃霞.膜生物反應器在我國的研究與應用新進展[J].環境科學學報,2008,28(3).
          [2]徐振良.膠束強化超濾處理含鎘和鉛離子廢水的研究[J].膜科學與技術,2002, 22(3).
          [3]李志東.膜生物反應器(MBR) 處理廢水的研究進展[J].凈水技術,2007, 26(1).

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