膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用

      膜生物反應(yīng)技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于污水處理，其處理后的水質(zhì)可達到國家污水排放一級A標準，可用于綠化澆灌、景觀補充水、洗車、馬路降塵和沖廁、消防、沖洗等非飲用水場所。其技術(shù)可以在環(huán)境工程中用于汽車清洗水的循環(huán)使用、垃圾滲瀝液的處理、含油廢水的處理、生活污水處理、地表水的純化等方面。

1、膜生物反應(yīng)技術(shù)

      膜生物反應(yīng)技術(shù)是膜技術(shù)和生物降解作用相結(jié)合的產(chǎn)物，膜生物反應(yīng)器(MBＲ)是其技術(shù)的具體實現(xiàn)形式，被廣泛的用于污水處理和水資源回收利用上。

      膜技術(shù)是指利用膜的通透性對液體進行“篩分”，實現(xiàn)物質(zhì)的濃縮和分離。膜過濾有微濾(MF)、超濾(UF)和納濾(NF)。微濾(MF)主要用于較大顆粒的分離濃縮;超濾(UF)膜孔徑在0．1～5μm之間可實現(xiàn)從液相中分離大分子或顆粒狀物質(zhì)，如粘土、礦物料、顏料、乳液粒子、微生物以及乳液，通過金屬離子、高分子物質(zhì)和可溶性溶質(zhì)先與合適的大分子結(jié)合，也可以從水溶液中把這些物質(zhì)分離，可達到凈化、濃縮的目的，污水處理主要采用超濾膜;納濾主要用于海水淡化脫鹽。

      我們知道在常規(guī)的污水處理過程中，微生物通過其對有機物降解作用，實現(xiàn)有機物氧化和分解，實現(xiàn)水處理COD指標。

      膜生物反應(yīng)器實現(xiàn)了膜過濾和生物降解的功能，由于超濾膜對微生物的截留過濾作用，使得MLSS—混合液懸浮固體濃度尤其有意義的是降解微生物濃度增加，可實現(xiàn)有機物快速降解，從而提高污水處理效率。

2、膜生物反應(yīng)器的分類和特點

      目前膜生物反應(yīng)器可分為三類：

      (1)膜分離生物反應(yīng)器，用于污水處理固液分離。

      (2)膜曝氣生物反應(yīng)器，用于氣體質(zhì)量傳遞，為需氧降解工藝供氧，可以實現(xiàn)處理工藝無泡曝氣，可實現(xiàn)提高反應(yīng)器的傳氧效率。

      (3)萃取膜生物反應(yīng)器，主要用于處理收回工業(yè)廢液中優(yōu)先污染物。通過膜選擇性通透，用于提取特定的污染物。

      三種膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖：

      按膜組件放置方式膜生物反應(yīng)器可分為：一體式和分體式膜生物反應(yīng)器;按照是否需氧可分為：需氧和厭氧兩種類型膜生物反應(yīng)器。

      分體式把生物反應(yīng)器與膜組件分別放置，混合液經(jīng)泵壓進入膜組件，在壓差作用下液體透過膜形成系統(tǒng)出水，活性污泥被膜截留回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。

      一體式是將膜組件放置于反應(yīng)器中，通過真空泵抽吸或自然虹吸得到過濾液，清洗膜所需的錯流是空氣攪動所產(chǎn)生，空氣加入于膜的正下方，混合液伴隨氣流向上，膜表面形成混合液剪切力，減少膜表面物質(zhì)沉降，從而減低膜的污染。一體式膜生物反應(yīng)器，其工藝是常規(guī)污水生物降解技術(shù)與膜分離過濾技術(shù)的結(jié)合。有機污水在經(jīng)生物降解后，利用微濾膜或超濾膜完成污水的固液分離，達到污水的凈化。膜組件在這里的作用是取代常規(guī)污水處理工藝中的二沉池、沉降過濾單元，使水力停留時間和污泥齡不再關(guān)聯(lián)，可保證出水的穩(wěn)定和水質(zhì)的優(yōu)良。一體式優(yōu)點是占地面積少，低能耗，可模塊化建設(shè)成系列能力的污水處理站或污水處理廠。

      需氧膜生物反應(yīng)器主要應(yīng)用在城市和工業(yè)污水處理上，可實現(xiàn)城市污水處理水資源回收利用，在工業(yè)中可去除特定污染物，如處理工業(yè)含油脂類的廢水。

      厭氧膜生物反應(yīng)器是一種低能耗、易操作、更高效的膜生物反應(yīng)器。其保持了高污泥濃度和長污泥時間停留，縮短了水力停留時間，改善了出水水質(zhì)。如我們把膜單元和UASB結(jié)合，使固、液分離不再需要設(shè)計三相分離器，膜分離過濾作用可使兩相厭氧膜生物反應(yīng)器產(chǎn)酸菌濃度增加，可實現(xiàn)產(chǎn)酸發(fā)酵反應(yīng)能力速度加快，實現(xiàn)高酸化率。由于厭氧膜生物反應(yīng)器沒有曝氣過程，可采用分體式來實現(xiàn)厭氧污泥的懸浮狀態(tài)，實現(xiàn)高濃度有機污水的厭氧處理。

      通過膜生物反應(yīng)器的分類和敘述，可見膜生物反應(yīng)器具有高分離效率，高活性污泥的濃度(反應(yīng)池中的MISS可以達到10000mg/L)，可實現(xiàn)理想的水質(zhì)處理效果(達到國家污水排放一級A標準)，系統(tǒng)傳氧效率由于膜而得到提高，污泥產(chǎn)率低理論上零排放。

3、膜生物反應(yīng)技術(shù)的發(fā)展局限

      膜生物反應(yīng)技術(shù)有其局限性，概括的說就是膜組件的價格高昂，膜壽命有限和膜容易受污染造成生產(chǎn)能力下降，現(xiàn)代技術(shù)還未能完全解決。

      膜的材料和生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格昂貴，屬高科技。目前商品化的UF膜的制作是由相轉(zhuǎn)化法采用聚合物材料制備的，材料有有機和無機兩種，包括：聚砜(PSF)/聚醚砜/(PES)磺化聚砜/聚砜酰胺(PSA)，聚丙烯腈(PAN)，聚脂肪酰胺，聚偏二氟乙烯(PVDF)，復(fù)合UF膜，聚酰亞胺(PI)/芳香聚酰胺(PA)，纖維素(CA，CTA及再生纖維素)，聚醚醚酮(PEEK)，陶瓷膜(氧化鋁、氧化鋯，［其皮層通過溶膠———凝膠法制備］)。不同的膜具有不同的特性和耐性，如陶瓷膜可耐溫。在污水處理工程中可根據(jù)污水的成分特征和具體工況選擇膜的材質(zhì)，對膜來說可根據(jù)要求做成各種形狀：管式、板式、板框式、中空纖維式，來適合不同的結(jié)構(gòu)要求。

      膜很容易被污染，造成膜孔隙阻塞，生產(chǎn)能力會下降，當膜孔隙阻塞到一定程度且不能清洗恢復(fù)時，膜就要被廢棄，這也是使用膜生物反應(yīng)技術(shù)因使用成本高，推廣受限的原因。

      現(xiàn)階段膜生物反應(yīng)器主要用于原有污水處理系統(tǒng)擴容、提標，中水回用，市政生活污水處理新建，農(nóng)村生活污水處理及中水回用，受場地限制、水資源缺乏地區(qū)、工礦企業(yè)、旅游景區(qū)、邊防哨所等的生活污水處理和回用。

4、技術(shù)應(yīng)用展望

      隨著科技進步和膜技術(shù)的成熟，膜的質(zhì)量、壽命將會得到提升，膜組件價格將會進一步降低，使用膜生物反應(yīng)技術(shù)處理污水成本會越來越低。同時，由于國家對環(huán)境污水治理力度加大，水資源的日漸枯竭，膜生物反應(yīng)技術(shù)必將被廣泛使用來處理污水和進行水資源回收利用。