废水处理中膜生物反应器的研究进展

第28卷第1期2008年2月膜科学与技术MEMI{RAESIENCEANDTECHoIOGYVo1．28NO．1Feb．20()8文章编号：1007—8924(2008)0l一0091—06废水处理中膜生物反应器的研究进展白玲，一，蓝伟光，严滨，万金保(1．南昌大学环境科学和工程学院教育部鄱阳湖生态及生物资源利用重点实验室，南昌330047；2．江西农业大学理学院，南昌330045；3．新加坡新达科技集团，新加坡569095)摘要：膜生物反应器作为一种新型高效的生物处理技术和绿色技术，在水处理领域中得到了广泛的应用．综述了膜生物反应器在全世界的研究现状，膜生物反应器的构型、好氧膜生物反应器和厌氧膜生物反应器及应用情况．膜污染控制技术，探讨和展望了膜生物反应器的应用前景，指出了今后的研究方向，关键词：废水处理；膜生物反应器的构型；好氧和厌氧膜生物反应器；膜污染控制中图分类号：X703，l文献标识码：A膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)技术是一种新型高效的生物处理技术和绿色技术_lJ，具有许多其他生物处理技术无法比拟的明显优势，其主要优点为：系统处理效率高；高负荷率；占地面积小，节省空间，因而得到了人们越来越多的重视2l2，已成为国外如水环境研究基金会(WERF)和国际水协会(IWA)的研究重点之一．MBR自开始研究和应用的近30年来，已经进化了几代MBR系统，已逐步应用于市政污水、工业废水的处理及回用之中．1膜生物反应器工作原理膜生物反应器是常规活性污泥法的进一步发展．它主要由膜组件和生物反应器两部分组成．大量的微生物(活性污泥)在膜生物反应器内与基质(废水中的可降解有机物等)充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时使有机污染物降解．膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离．生物处理系统和膜组件的有机结合，不仅提高了系统的出水水质和运行的稳定性，还延长了大分子物质在生物反应器中的水力停留时间，使之得到最大限度的降解，并加强了系统对难降解物质的去除效果．通常提到的膜生物反应器，实际是三类反应器的总称，它们分别是：1)膜一充氧生物反应器(MABR)；2)萃取膜生物反应器(EMBR)；3)膜分离生物反应器(BSMBR，简称MBR)，目前MABR和EMBR还处在实验室阶段，尚无实际的工程应用．应用最广泛的是膜分离生物反应器．1．1MBR的构型按膜组件和生物反应器的相对位置，MBR主要有两种构型：一体式(浸没式)和分置式(旁流式)膜生物反应器．1989年，日本学者Yamamoto等首先开发了一体式MBR，主要应用于市政和工业废水的处理，其最大特点是运行能耗低，且具有结构紧凑、体积小等优点；但单位膜的处理能力小，膜污染较重，透水率较低．分置式MBR的膜组件形式一般为平板式和管式，目前主要应用于工业废水的处理，其特点为：运行稳定可靠，操作管理容易，易于膜的清洗、更换及增设；但动力消耗较高．与分置式相比_3J，浸没式可用于大规模的废水处理厂．这也是浸没式膜组件得以广泛应用的原因．目前世界上约有55％使用浸没式MBR．近年出现的新型气升循环分体浸没式MBRE，其特点是膜单元与生物反应器分置，便于系统维修和膜清洗，膜清洗时对生物反应器工作状态影响很收稿日期：2006—09—15；修改稿收到日期：20061030作者简介：白玲(1964一)，女，山西省永和县人，博士生，副教授，从事废水处理和资源化．(bailing716@yahco．com．cn)维普资讯http://www.cqvip.com·92·膜科学与技术第28卷小；生物反应器与膜单元之间的循环无需循环泵；膜组件采用浸没式，保留了浸没式膜生物器低能耗的特点．该工艺可处理浓度较低的化粪池上清液，出水经简单后处理就可达到建设部颁布的生活杂用水回用标准．如Fan等5采用带有H一型循环导管气升循环分体浸没式MBR处理盥洗废水并回用，COD，BOD5，NI-I4一N，色度和浊度的平均去除率分别为90％，99％，95％，80％和99．7％，出水水质低于中国盥洗废水回用的标准要求．用于处理盥洗废水回用的能耗约为0．32～0．64kWh／m3，平均操作花费约为0．11美元／m．因此MBR构型的发展，应朝着经济、高效的方向发展．1．2好氧和厌氧MBR按生物反应器的需氧性又可分为好氧MBR和厌氧MBR．好氧MBR工艺的实际商业应用最早出现在20世纪70年代末期的北美，紧接着出现在80年代早期的日本．差不多也在这个时候，厌氧MBR工艺在南非和日本进人了工业污水处理市场．而在欧洲好氧MBR工艺直到80年代中期才第一次出现．好氧和厌氧系统比较见表1．表1好氧和厌氧系统比较Table1Comparisonofaerobicandanaerobic