膜生物反应器在水处理中的应用

第34卷第10期102008年lO月水处理技术TECHNOIOGⅣOFWATERTREATMENTV01．34NO．10Oct．．2008膜生物反应器在水处理中的应用郑根江(杭州水处理技术研究开发中心有限公司，浙江杭州310012)摘要：介绍了膜生物反应器的基本工作原理，从水处理工艺技术的角度对膜生物反应器的应用进行了探讨，并对其今后的发展进行了展望。关键词：膜生物反应器；水处理中圈分类号lTQ028．8文献标识码：A文章编号：1000—3770(2008)10．010-03随着世界经济的飞速发展、人口的日益增加，全球对水资源的需求也在快速增加，水资源的短缺已经在制约着一些城市的发展。在我国这一现象更加明显，我围的年平均降水量为648．2mm(19561976年平均值)，水资源的总量为2．8142x1012m3·a-i，人均水资源占有量为2716m3·a。I，为世界平均值的四分之一。我国水资源的分布在时间和空间上也很不平衡。夏季的径流量占全年的40％。从地区上讲，我国长江流域及以南地区的径流量占全国的81％，而北方地区为】9％。由于我国是发展中国家，在发展经济的同时造成环境的污染，由于水的污染造成河流污染，市政用水及工业用水面I临严重的短缺。因此，如何发现新的水资源成为人们探索的重要课题。膜生物反应器(MBR)是一种新型的水处理技术，它将膜技术与传统的生物降解技术有效的结合在一起，由于通过生物降解的小分子物质可以透过膜，而大分子物质不能透过，使得降解反应向一个方向进行，同时作为生物降解的微生物也不能透过膜，因此活性污泥指数(MLSS)可以到达一个很高的浓度，使的水力停留时间大大缩短，而出水的水质比传统的二沉池的出水水质好。l工作原理膜生物反应器这一新技术是将采用PVDF、PP、PE等材料制备的孔径在0．1¨m的中空纤维膜浸没在水或废水中，它不象传统的膜元件一样装在一个压力壳体内用于为抵抗渗透压而作用在膜上的压力。浸没式的膜生物反应器将膜片装在一个敞开的生物池中，在中空纤维的开口处施加一定的负压(0．02～0．08MPa)下将通过生物降解的水透过膜，达到纯化水质的目的。膜生物反应器具有以下特点：作用在膜上的压力较常规的压力小，因此单位体积产水量的能耗降低；单位膜面积产水量相对较小，因此膜面的污染有所降低；因而膜的使用寿命延长，更换频率减小，运行成本下降。整个MBR的系统结果紧凑，维护和管理容易。2浸没式膜组器的特性浸没式膜组器能在很高的固含量(10000～15000mg·L--)条件下使用，这是其他膜组器所不能的。它之所以能在如此恶劣的条件下使用源于作用在其底部的曝气装置，曝气装置是膜生物反应器的关键部位。曝气装置使得在降解池中的水及活性污泥、固体颗粒在膜表面产生一定的流动，从而减小活性污泥及固体颗粒在膜表面的吸附，降低了膜的污染程度。最为重要的是，与常规的膜不同，运用在膜生物反应器中的膜在多次污染的情况下可以使用一定量含氯的氧化剂进行化学清洗来恢复膜的性能。效果见图l，清洗条件见表l。裹1威清洗条件Fig．1Washingconditionsofmembranefouled收稿日期：2008-08．18作者简介：郑根江(1957．)，男，副教授，主要从事水处理技术管理工作联系电话：0571—88861787；E-maiheditorehinawater@126．c．om。郑根江，膜生物反应器在水处理中的应用80母磺}60划蔷·。明200清洗前NaCl0NaCl0图l(a)；_霾阑消?九前草酸NaCIO图l(b)圈1膜清洗通■的恢复Fig．IRecoveryofmembranefluxattcrwashing浸没式膜组器的特性还表现在膜元件的结构特性上。每一个膜元件可以按照产水量的要求简单的联合成一个膜单元。3常规水的回用典型的废水回用系统是在处理设备的终端使用反渗透装置，反渗透装置要求大量的前处理设备以使进水达到反渗透膜的进水要求，这样就要求有大量的场地用以放置设备，因此工程的造价及运行费用很高。操作如此复杂的设备存在许多的疑问。为了防止废水中的污泥及颗粒物在反渗透膜的表面的沉降造成膜的污染，膜元件的要求进水量及膜面流速将超过膜元件能承受的进水量及膜面流速的上限。一个重要的进水参数是淤塞指数(SDI)，能预计反渗透膜的污染率。由于前处理设备的存在整个水处理过程包含了复杂的流程，整个设备变得复杂，不易操作，造价昂贵，如图2所示。圈2常规水处厘过Fig．2Commonprocessofwatertreatment4I乃弧伍作为反渗透的前处理用于水的回用微孔过滤(Ⅷ)、超滤(UF)膜元件直接处理二级沉降池的排出水，简化了通常的水循环利用处理工艺，它操作简单，占地小，不大受到工艺干扰。尽管它不是浸没式膜组器的最有效的用途，但它的出水水