膜技术在生活污水处理中的应用研究

郝赟 首创爱华（天津）市政环境工程有限公司

一、技术背景

随着经济的发展，中国的水环境形势越来越严峻，对污水处理的排放标准要求越来越严，国内现有城镇污水处理设施要因地制宜进行改造，达到相应排放标准，“开展城镇污水处理提质增效”“污水处理厂提标改造”被大部分省区列为整改重要内容。

近年来，以预处理技术、生物脱氮除磷技术、深度处理技术等为代表的提标改造技术得到广泛的关注和深入的研究，但这些改造手段具有运行成本高、操作要求严、占地面积大、二次污染严重等缺点，不利于大面积推广和实施。

在北方冬季寒冷地区，由于排放标准的提高、低温下对活性污泥法污泥浓度的影响，导致生化处理系统不能很好的除氮。同时，国内很多污水处理厂在建设初期由于用地限制，并没有预留足够的扩建用地。对于污水处理工程的这一难点国内外均提出了不同的解决办法，如采用对低温更具有抵抗能力的生物膜工艺就能很好的解决污水中除氮的问题。

二、膜技术在生活污水深度处理中应用分析

膜法水处理工艺中的“膜”指的是一种薄凝聚物质，它能够对流体进行分离，起到一个介质性作用，可以将固态物质和液态物质二者分离，达到处理污水的作用，具有突出的渗透性与半渗透性特点。另外，膜技术离不开各种分离设备的支持，整体应用效果比较好，还具有处理难度低、自动化处理效率高等一系列优势，在实际应用中得到了广泛的认可和重视。目前比较常见的膜法水处理工艺主要包括微滤、纳滤、反渗透、超滤等处理技术，以及填料上生长有微生物的生物膜，它们有着截然不同的特点，因此也适用于不同的领域和方向。

1）超滤技术

超滤膜的孔径比微孔滤膜更小，让污水在通过大致过滤以后再通过超滤膜进行处理，可保证最终的处理效果。污水在受到外加压力的情况下，会通过超滤膜，而污水中存在的直径比超滤膜孔径大的污染物分子就会被分离出来，从而达到处理生活污水的目标。超滤膜的污水处理过程属于物理性质，因此不能对污水中含有的微生物进行过滤和处理，其属于通水量较大、应用难度比较低的过滤处理技术。同时，超滤膜系统的清洁难度非常低，定期进行一次反冲洗，将残留在孔径附近的污染物清洗掉即可保证超滤膜系统的正常使用。

2）反渗透技术

反渗透技术有别于传统渗透过滤技术，其过滤动力同样来自过滤膜两侧的压力差。然而反渗透技术的压力来自外部加压，从而在抵消过滤膜两侧原有压力的基础上使溶质停留在高压一侧，从而确保生活污水的处理效果。反渗透技术主要在海水淡化中发挥作用，后续被引入生活污水的处理中，经反渗透处理后，生活污水中溶解的有机物，悬浮物、胶体等都能够被分离出去，出水水质较好。

3）电渗析技术

电渗析技术是在外加电场影响下、推动阴阳离子定向移动的一种膜法水处理工艺，反渗透相比，它的价格便宜，但脱盐率低。，目前电渗析器应用范围广泛，它可用于水的淡化除盐、电子、医药等工业制取高纯水的前处理，以及锅炉给水的初级软化脱盐，苦咸水淡化等方面。

4）MBBR工艺技术

移动床生物膜反应器（Moving-bed biofilm reacter，MBBR），工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的度接近于水悬浮载体，曝气时，填料与水呈完全混合状态，增加了氧气的利用率高；同时反应器中的生物量及生物种类丰富，每个载体都为一个微型反应器，提高反应器的处理效率。该工艺既具有活性污泥法的高效性和运转灵活性，又具有传统生物膜法耐冲击负荷、污泥龄长、剩余污泥少的特点。

MBBR工艺能最大限度利用已有设施，特别适用于用地有限的污水处理厂提标改适或新建，在工艺性能、投资及运行成本等方面均拥有优势，具有广阔的应用前景。MBBR适用于城市污水、饮用水、垃圾渗滤液、石油化工废水、工业皮革废水等的处理。

三、存在的问题和建议

在北方冬季较长时间的低温条件下，可能会出现出水水质短暂轻度不达标的情况，通常采取的降低污泥负荷、延长水利停留时间、提高污泥回流量以及对构筑物采取保温等措施，这些措施并不能节省投资及运行费用，还常常会引起污泥膨胀等问题，因此可以对系统中的耐冷菌进行进一步的筛选分离的研究。

四、应用前景

1）市场方面：城镇污水处理厂脱氮除磷的市场需求巨大。随着我国城镇化的持续推进，污水处理厂的提标、扩建和新建也迫在眉睫。我国绝大多数污水处理厂需要提标改造，排放标准执行一级A标或更高标准。并且在工业废水领域如印染、化工、医药等也是现阶段国家重点减排的行业，在这些领域也有广泛的应用前景。

2）技术方面：膜工艺具有去除效率高、可原池提标扩容且运行简单稳定等优势，仅依靠传统的活性污泥法工艺，已很难实现污水处理厂废水的稳定达标，推进污水处理厂的节能减排工作迫切需要相关的技术支撑。

膜工艺能最大限度利用已有设施，在工艺性能、投资及运行成本等方面均拥有优势，市场应用前景广阔。