膜生物反应器技术在水处理中的应用

陈洁(盐城鹤翔环境科技有限公司，江苏盐城224001)

膜生物反应器技术在水处理中的应用

陈洁(盐城鹤翔环境科技有限公司，江苏盐城224001)

膜生物反应器(MBR)是一种污水处理新技术,近十几年来我国对该技术进行了系统的研究，并在实际工程中进行了一定的运用。本文主要从MBR构型、发展历程、优缺点等综述了MBR新工艺，并就未来MBR技术研究中面对的挑战进行了概括；同时，对水处理工业应用中的发展方向进行了展望。

膜生物反应器；水处理；膜污染；展望

基于我国当前水污染严重的现实，加强水污染控制和实现污水资源化是目前也是未来相当长时期内我国水环境领域的工作重点。近十多年来，许多机构对MBR污水处理工艺开展了大量的研究,取得了令人瞩目的成绩。本文主要对膜生物反应器技术及其在中国的发展与应用概况作一定的总结、分析，并对该技术的未来发展进行展望。

1 膜生物反应器

膜生物反应器（简称MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型废水处理系统。基于膜的用途不同,MBR工艺类型可分为固液分离MBR、无泡曝气MBR和萃取MBR三类。按其膜组件的设置位置可分为浸没式(一体式或淹没式)和外置式(分置式)两种。浸没式MBR与外置式MBR相比,因省略了循环泵而降低了能耗、占地紧凑等优点,逐步在研究和工程应用中受到重视。

1.1 膜生物反应器的发展历程

膜生物反应器是膜分离技术与生物反应器相结合的一种工艺，起源于二十世纪60年代的美国，1966年Dorr-Oliver公司开发了第一个商业化的外置式膜生物反应器污水处理系统。

膜生物反应器取得较快发展的阶段是在1980年至1995年。在日本，膜生物反应器技术具有占地面积小、出水水质好以及设备布局较为紧凑等的优点，因此，受到国土面积较小，地面水体由于流程较短而导致水体自净能力差以及易受污染等突出问题困扰的日本对膜生物反应器工艺尤为关注。1985年日本建设省组织实施了“水综合再生利用系统90年代计划”，其中心课题就是膜生物反应器的开发，其主要目的为开发能高浓度地保持甲烷发酵菌等微生物，能有效分析城市污水和工业废水中的有机物，能生成甲烷气体的生物反应器。在该计划的刺激下，日本农业机械公司久保田开发了平板式微滤膜组件iM⁃BR技术。1990年和1992年分别在Hiroshima和Sakai-Rinkai进行了中试研究，处理量分别为25m3/d，110m3/d，1996年，Kubota已经在日本建成了60余座粪便水、生活污水、工业废水处理厂，总安装容量为5500m3/d。与此同时，在加拿大等国家膜生物反应器也有了较快进步，在20世纪80年代后期到90年代初，Ze⁃non公司开发了用于生活污水好氧处理和工业废水处理的膜生物反应器。MBR工艺在南非也取得了相应发展，Weir Envig公司开发了商业化的厌氧消化超滤MBR，用于高浓度工业废水的处理。

1.2 膜生物反应器的优缺点

膜生物反应器最大的优点是膜的分离作用彻底解决了二沉池中污泥沉降性能影响出水水质的问题。另外，由于膜的分离作用解决了传统活性污泥法的污泥浓度问题，膜分离单元增加了曝气池中高活性污泥的浓度，大大提高了生物降解的速率，同时也降低了比负荷率，并减少了剩余污泥的产生量。正因膜分离单元替代了传统活性污泥法的二沉池功能，既节省了基建费用，又使得各处理单元布局紧凑，大大节省了土地使用面积。另一方面，膜生物反应器易于实现自动化控制，操作、管理都较为方便。

虽然膜生物反应器在国内外都取得了长足的发展，但在其研究和应用过程中仍有着一定的挑战。其主要不足之处有：长期运行过程中膜污染及其控制、清洗方式等；系统成本、日常运行能耗与维护等费用过高。

2 MBR技术发展的挑战及其趋势

2.1 MBR技术发展的挑战

2.1.1 开发新的膜材料和膜组件

目前在中国市场上应用较多的还是国外膜材料和膜组件。国产膜材料和膜组件在价格上有优势,但性能方面仍有待提高,今后应加强膜材料方面的研发工作。开发使用寿命长、强度高、抗污染能力强、价格低的膜材料。膜组件的研究应朝着处理能力大、能耗低的方向发展。

2.1.2 膜污染及其控制技术

膜污染问题是所有膜技术工艺中一个普遍问题，它需要继续深入研究,尤其是针对成分复杂的工业废水。利用分子生物学、分形动力学、显微可视化方法等技术深入研究膜污染机理,探索更为有效和简便的方法控制或减缓膜污染的产生与发展。

2.2 MBR的应用领域

2.2.1 工业废水处理与回用

目前主要在某些工业废水处理中得到了应用,今后需要对更多种类的工业废水的进行处理研究。在工业废水处理中,应注意组合工艺的开发和应用,如混凝—-MBR、活性炭+MBR、高效菌种+MBR等。由于工业废水成份的复杂性,研究应更加倾向于膜污染控制技术。

2.2.2 饮用水源水净化

MBR用于微污染水的研究还较少，今后需要对微污染水源水净化、地下水脱氮等进行更多的研究，并可结合相关技术进行联用。

3 结语

随着我国的科技不断地进步，膜生物反应器的理论也会一步步的走向成熟，开发高能廉价膜材料，一定能够在未来有着更广泛的应用前景。

[1]郑祥,朱小龙,张绍园,张坤,樊耀波.膜生物反应器在水处理中的研究及应用.

[2]环境污染治理技术与设备,2000,05:12-20.

[3]郑根江.膜生物反应器在水处理中的应用[J].水处理技术,2008,10:10-12.