污水处理中膜生物反应器工艺的探讨

2004年4月炼油技术与工程PEn0LEUMRE兀NERYENGINEERING第34卷第4期环境保护污水处理中膜生物反应器工艺的探讨胡建东完颜华兰州交通大学环境科学与市政工程学院(甘肃省兰州市730070)摘要：膜生物反应器(MBR)是一种新型高效的污水处理工艺。通过对大量文献的分析，综述了MBR的构形与特点，指明了MBR的优缺点和存在问题，分析了膜污染的影响因素，并探讨了膜污染的防治措施。关键词：污水处理膜生物反应器膜污染述评污水处理中的膜生物反应器(MBR)是指将膜分离技术中的超、微滤膜组件与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的一个新系统，它把膜分离技术与生物处理技术的优点结合起来，以超、微滤膜组件代替了传统生物处理系统的二沉池，从而得到高效的固液分离效果。MBR作为一种新型高效的污水处理技术，日益受到国内外水处理技术研究者的关注。1传统生物处理反应器的不足长期以来，以活性污泥为代表的传统好氧生物处理工艺在生活污水以及工业废水处理中得到广泛应用。由于采用重力式固液分离，由此带来一系列问题：由于二沉池固液分离效率不高，反应器内的微生物难以维持较高的浓度，致使处理装置容积负荷低、占地面积大；处理出水的水质不够理想且不稳定；传氧效率低，能耗高；过剩污泥产量大；管理操作复杂等_】j。为了提高反应器处理效率，近年来国内外进行了大量的研究，所做的努力集中于：一是通过投加生物载体以提高生物反应器内的污泥浓度；二是用高效膜分离技术代替传统生物处理中的二沉池，以提高固液分离效率[2l。2MBR的工艺特点MBR集膜的优良分离性能和生物法对有机物氧化降解效率高的特性于一身，与常规的活性污泥法相比，主要有以下优点_3．4J：①能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的二沉池，出水水质好，出水悬浮物和浊度接近零，且可以去除细菌病毒等，可直接回用，实现了污水资源化。②膜的高效截留作用使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间(HRT)和固体停留时间(SRT)的完全分离，使运行控制更加灵活、稳定。③反应器内微生物浓度高，耐冲击负荷。④有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高，通过运行方式的改变亦有脱氮除磷的功能。⑤泥龄长。膜分离使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。⑥反应器在低F／M(有机物量与活性污泥量比值)条件下运行，剩余活性污泥量远低于传统活性污泥工艺，且无污泥膨胀，降低了对剩余污泥的处置费用。⑦系统易于实现自动化控制，操作管理方便。⑧占地面积小，工艺设备集中。但是MBR也存在投资费用高、膜污染、膜需清洗和更换以及能耗高等问题。而能耗高主要是由于膜污染引起的J。3MBR处理工艺MBR实际上是三类生物反应器的总称。①膜．曝生物反应器(MABR)；②萃取膜生物反应器(EM．BR)；③膜分离生物反应器(BSMBR，简称MBR)。收稿日期：2003一lO一31；修改稿收到日期：2oo4—0l一05。作者简介：胡建东，工程师，兰州交通大学环境工程专业硕士研究生。维普资讯http://www.cqvip.com一60一炼油技术与工程2OO4年第34卷其结构示意见图1，其运行机理特征分别阐述如下[3，5l。3．1M【ABR无泡曝气采用透气性致密膜(硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点的情况下可实现MBR无泡曝气，由于反应器巨大的膜表面为氧的传质以及生物膜的生长创造了非常有利的条件，从而使这种曝气器效率非常高，氧的利用率(OUE)接近100％。同时由于气液两相被膜分开，有利于曝气工艺的更好控制，有效地将曝气和混合功能分开。因为供氧面积一定，所以该工艺不受传统曝气系统中气泡大小及停留时间等因素的影响。由于是无泡供氧，该曝气器可用于含挥发性有毒有机物或发泡剂的工业废水处理系统。3．2EMBR在处理高碱度、高盐度废水或含有毒、溶解性差的污染物的污水时，传统的效果很不理想。EM．BR由一个传统的生物反应器连接一个具有萃取作用的管壳式膜组件构成，硅橡胶膜按束排列于管内，选择性的将有毒工业废水中有毒的、溶解性差的污染物从废水中优先萃取出来，转移至一个经曝气的生物介质相，然后用专性菌对其进行单独的生物降解，从而使专性菌不受废水中离子强度和pH值的影响，而其传质推动力(即所需浓度梯度)是通过在生物介质相中污染物降解来维持的。生物反应器的功能得到了优化而确保高的生物降解速率。英国的研究者成功采用EMBR处理盐含量高和极端pH值的有害工业废水中的氯苯、氯乙烷、氯苯胺和苯胺。3。3MBR用MBR代替传统的二沉池进行固液分离是目前该反应器应用最普遍的一种形式。由于膜的高截留率，固形物和大分子物质随浓缩液回流到生物反应器内，而使生物