膜生物反应器在污水处理中的应用_王震

膜生物反应器在污水处理中的应用王震黄武胡程月刘子仪郭青鹏（四川大学建筑与环境学院，四川成都，６１００６５）摘要近年来，随着废水排放量的飞速增长，膜生物反应器以其出水水质高、用地面积小、易于控制等优点得到迅速的推广。本文综述了膜生物反应器的类型、研究历程、应用以及膜生物反应器的优缺点，着重介绍了膜生物反应器存在的最大问题即膜污染以及膜污染的防治，希望能给膜生物反应器的进一步研究应用提供参考。关键词：膜生物反应器应用膜污染防治随着经济建设发展，现代化城市进程加快，废水排量也迅速增长。据统计，２０１５年全国废水排放总量为７３５．３亿吨。大量未经处理的废水肆意排放，不仅加重了水环境的污染程度，更危害了人们的身体健康，同时也会限制城市的发展。因此城市排放污水的处理对改善城市环境，保障社会经济发展起着至关重要的作用。近年来各种改良和高效的废水处理技术应运而生，其中膜处理技术，特别是膜生物反应器（ＭｅｍｂｒａｎｅＢｉｏｒｅａｃｔｏｒ，ＭＢＲ）技术在废水处理中的应用格外引人关注。１膜生物反应器简介膜生物反应器是膜分离技术与生物污水处理技术相结合的新型态废水处理系统。其主要组成部分是生物反应器、膜组件和控制系统。其中，生物反应器主要发生污染物降解，为该降解过程提供场所。膜组件由膜和其支撑部分组成，是整个反应器的核心部分［１］。由于膜组件的不同及膜组件与生物反应器不同的结合方式，ＭＢＲ可以有多种分类方法［２］：（１）根据生物反应器中膜组件膜的孔径大小，ＭＢＲ反应器可分为微滤、超滤、纳滤、渗透汽化等反应器。（２）根据生物反应器反应过程是否需要曝气可以分为好氧型膜生物反应器和厌氧型膜生物反应器。其中好氧型主要用于处理城市废水和生活污水，厌氧型主要处理高浓度有机废水。（３）根据膜组件中膜的形式及排列方法，ＭＢＲ可以分为板框式、螺旋卷式、圆管式、毛细管式和中空纤维式膜组件。其中，常见的有板框式和中空纤维式。（４）根据膜组件作用效果，其可以分为分离式ＭＢＲ、曝气式ＭＢＲ和萃取式ＭＢＲ，分离式主要用来去除污水中的悬浮颗粒，高效地完成固液分离。曝气式主要应用于高需氧量废水的处理。萃取式主要用于工业废水处理中，用来完成废水中污染物的萃取收集。（５）根据膜组件与生物反应器的位置摆放不同，ＭＢＲ可分为分置式和一体式膜生物反应器。分置式膜生物反应器又称循环式膜生物反应器，混合液通过增压进入组件内部，在压力作用下，液体透过膜而固体颗粒被截留，浓缩液回流至生物反应器进行循环。而一体式则是直接将膜组件放在反应器内部。２ＭＢＲ研究历程及应用２．１ＭＢＲ的研究历程二十世纪六十年代，Ｄｏｒｒ－ＯｌｉｖｉｅｒＩｎｃ．等［３］将活性污泥生物反应器与错流膜过滤相结合，首次实现了ＭＢＲ在废水处理中的应用。１９８９年，Ｙａｍａｍｏ－ｔｏ等［４］提出将膜组件放在生物反应器内部，突破了一体式ＭＢＲ反应器的进展。九十年代以来，由于９１第６期膜生物反应器在污水处理中的应用膜通量的不断提高，膜污染控制技术和膜材料也有了很大的改进，膜生物反应器的成本越来越低，该工艺逐步受到关注。截止到２００６年，全世界使用膜生物反应器的总值达到２．１６亿美元［５］。相对而言，我国发展起步较晚，１９９１年上岑运华［６］首次研究探讨了膜生物反应器。虽然仅仅二十几年时间，但其发展趋势迅猛，增长速度远超于世界平均增速，目前在许多实际污水处理中得到良好的应用。２．２ＭＢＲ的应用２．２．１ＭＢＲ在城市污水处理中的应用２０世纪９０年代末，随着一体式ＭＢＲ的出现，膜反应器在城市污水处理中的应用得到了快速的发展，截止２００５年，北美地区已建成２１９个ＭＢＲ城市污水处理工程［７］。我国虽然起步较晚，但发展迅速，目前国内已经有较多正在运行或建设中的工程项目，表１列举了部分ＭＢＲ的应用情况［８］。表１ＭＢＲ在我国城市污水处理中的应用情况序号应用地点处理规模（ｍ３／ｄ）投产时间（年）１密云污水处理厂４５０００２００５２内蒙古金桥污水处理厂３１０００２００６３北小河污水处理厂６００００２００８４湖北再生水厂１６５０００２００８２．２．２ＭＢＲ在工业废水处理中的应用相比于城市污水处理，ＭＢＲ在工业废水处理领域更具优势。据统计，目前ＭＢＲ在工业废水处理中已占４１％，广泛用于印染、焦化、电镀、炼油、食品、石化、啤酒、医药以及垃圾渗滤液等处理中。四川某中药厂采用ＭＢＲ工艺处理制药工艺废水，设置４０片中空纤维超滤膜，采用厌氧及一体式设备，结果表明，ＣＯＤ去除率达到９７．５％，ＳＳ可被完全去除，且由于ＭＢＲ的稳定运行，其处理效果受进水水质影响不大。广州某药厂采用水解酸化＋ＭＢＲ＋臭氧驼色工艺处理中等浓度的有机废水，对ＣＯＤ及色度的去除率高达９６％、８３％以上［９］。广州工业园污水处理厂采用内置式膜生物反应器处理石化工业废水，处理后的废水ＣＯＤ低至４０ｍｇ／