MBR膜生物反应技术在水处理中的应用

MBR膜生物反应技术在水处理中的应用

李易麟

陕西环保集团水环境有限公司   陕西省西安市710000

摘要：本文主要介绍了膜生物反应技术中的MBR膜生物反应器的原理和技术优势，以及在生活污水、工业废水以及中水回用等水处理领域中的应用，提出了未来的发展方向。

关键词：污水处理；膜生物反应技术；MBR膜生物反应器

近年来，国家对于生态环保的意识不断加强，为了实现可持续发展战略目标，对水环境质量的要求也越来越高，传统的水处理技术难以满足不断提高的污水排放要求，因此污水处理技术也在不断升级，新型污水处理工艺应运而生，膜生物反应技术在水处理中发挥着重要的作用，其中的MBR膜生物反应器由于其先进的技术和优越的性能，早在20世纪90年代，就已在国外污水处理厂得到广泛应用，随着技术不断推广，该技术目前在国内污水处理中也得到了较好的发展和应用。

1.MBR膜生物反应技术原理和优势

1.1技术原理

膜生物反应技术主要是运用微生物对水中有机物等污染物进行降解，再通过沉淀、过滤等方法将其分离出来，达到较好的净化效果。

MBR膜生物反应器是膜生物反应技术的核心组成部分，是一种将膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术。污水进入反应器中，通过膜组件进行固液分离，微生物全部截留在反应器中，采用位差式出水，出水采用抽吸泵排出[1]。在整个处理过程中，污水中的活性污泥和分子较大的有机物质将会被进行有效的拦截，可以有效去除有机物、氨氮等污染物，能够对废水进行较为彻底的净化，对于难降解的工业废水也有一定的处理效果。

1.2应用优势

传统的生物处理法采用活性污泥法或生物接触氧化法等工艺，缺点在于需要较大的曝气池，并且后端需要设置二沉池，导致该工艺能耗高、占地面积大。相比较而言，MBR膜生物反应器具有非常明显的优势。

（1）能维持较高的微生物浓度。在传统的污水处理过程中，硝化细菌的增长速度较为缓慢，且流失率较高，而利用膜生物反应器，可以对硝化细菌进行有效拦截和获取，悬浮固体浓度维持在较高的水平，使分解速度慢的有机物韵停留时间变长，可以有效提升污水处理系统的体积负荷，保障污水处理的有效性[2]，有利于难生物降解的有机物的分解。

（2）固液分离效率高。生物反应器中的膜组件能够高效截留水中的固体颗粒、细菌和大分子有机物，在使用时不会受到污泥膨胀的影响，不需要进行二次沉淀，因此可以降低占地面积和土建提资。

（3）处理稳定性高。与传统水处理技术相比，膜生物反应器在截留水中微生物时具有较高的效率，能够通过调整污泥龄的形式，将具有较长生长周期的微生物转变为优势菌种，受到水质的影响较小，具有良好的稳定性和出水效果。同时，膜生物处理器的剩余污泥量少，降低后续污泥处理量，有利于节约运行成本。

（4）操作便利。膜生物反应器可以实现自动化运行，设备集中，为操作管理带来便利，同时利用膜组件的特性，可以实现模块化安装，间接运行的功能，以减少对能源的消耗，保障企业的经济效益，符合可持续发展的战略目标。

2.MBR膜生物反应器在污水处理中的应用

MBR膜生物反应器可以广泛应用于污水处理的各个领域，在市政污水，医院废水，工业废水，中水回用处理中都有较多的应用，在高浓度难降解有机废水、垃圾渗滤液等处理中也得到了有效的应用。

2.1生活污水处理中的应用

生活污水主要以城市市政污水厂为主，随着城镇化推进，还包括乡镇、农村等中小规模的污水处理。我国从20世纪末开始全面发展膜生物反应污水处理及回用技术，不论是大型的市政污水厂，还是农村小型一体化污水站，MBR膜生物反应器都有大量的工程应用，已经是一种比较成熟的工艺。

2.2中水回用系统中的应用

我国有巨大的水资源缺口，为保证环境可持续发展，节约用水，中水回用势在必行。现在很多城市已经建立了大中型生活污水中水回用系统，经工程验证，生活污水经MBR工艺出水水质可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中一级标准要求，可回用于城市绿化、车辆冲洗、建筑施工、冲厕、道路清扫、消防等。工业废水的中水回用处理主要应用在冷却水和洗涤用水、锅炉补给用水、冷凝水回用、工艺与产品用水方面，必要时MBR膜生物反应器可以和超滤或者反渗透联合使用，以达到用户要求。应用范围也逐步拓宽，由开始主要在火电厂、煤化工行业等拓展到如今的多种行业，如处理焦化污水、农药污水、精细化工生产污水、化妆品生产污水、纺织印染污水、油墨染料污水、造纸污水、养殖污水等，均获得了良好的处理效果。

2.3工业污水处理中的应用

在工业中，由于其行业特点，废水成分复杂，污染物浓度高，废水的处理要求更高，难度更大，MBR膜生物反应器既能对废水进行有效的净化，又具有节能、设备简单、操作方便等特点，在造纸废水、重金属废水、含油废水、印染废水、食品废水等工业废水处理中都得到了广泛的应用，并显示了广阔的发展前景。

高浓度、难降解、有毒有害的工业废水，一直是工业废水处理领域的难点。随着技术发展，近年来，膜生物反应器在难降解有机废水的处理上也得到一定研究。据试验数据表明，膜生物反应器作为养殖废水的好氧段处理工艺是可行的，COD去除率可达到81.2%

[3]。印染废水经过AO+MBR膜生物反应器联合系统处理后，COD、BOD去除率分别为92.1%、98.4%，技术可行，操作简单[4]。采用UASB+MBR联合工艺对城市垃圾填埋场渗滤液处理，对COD、BOD5的平均去除率分别达到73%、98.3%，取得了较好的处理效果[5]。膜生物反应器处理蜜糖酒精废液，可以降解可溶性有机物，使难降解物质（焦糖）获得一定程度去除，降低水中细菌、悬浮物含量，提高出水水质[6]。膜生物反应器在处理合成制药废水中COD的去除率可达到74.3%，对有机物的去除效率高，运行稳定[7]。

3.MBR膜生物反应技术发展前瞻

（1）现有城市污水处理厂的改造升级。MBR膜生物反应器的占地优势，非常利于现有城市污水厂的改造，可在有限的占地面积下，满足水质的提升要求。

（2）地下污水厂。地下污水厂对于自动化控制、通风、除臭等方面的要求更高，传统的生化处理难以满足地下污水厂的要求，MBR膜生物反应器自动化程度高，集约化、模块式的设计更便于管理，非常适合地下式污水厂。

（3）小规模污水站。小规模污水站由于水量小，土建单元施工难度大，通常采用钢制一体化设备，MBR膜生物反应器便于集约成一体化集装箱式设备，现场仅需要安装管道，节约了土建投资。

（4）无集中排水管网系统的地区污水处理，如旅游度假区、风景区等。没有系统收集管网的地区，通常以分散建站为主，一体化MBR膜生物反应器设备可实现快速简单安装，低噪音、低臭味，出水水质好。

（5）有中水回用需求的场所，如宾馆、洗车业、流动厕所等。MBR膜生物反应器出水水质良好且稳定，能够满足一般的回用水要求。

（6）高浓度、有毒、难降解工业废水处理，如造纸、制糖、皮革等行业、垃圾渗滤液处理等。

现阶段污水处理中MBR膜生物技术已得到广泛应用，但在使用的过程中也有很多限制因素，比如膜污染的情况会经常发生，或者生物膜使用年限短等问题，还需要不断改进技术，保障污水处理实现循环再利用。

参考文献：

[1]张书洁,张政武,王宗华.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].化工设计通讯,2019,45(6):101-102.

[2]孙瑞磊.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用[J].中国资源综合利用,2020,38(2):189-190+196.

[3]豆小敏,董红敏,黄宏坤.膜生物反应器处理猪场污水研究[J].农业工程学报,2005（21）：136-139.

[4]郑祥,朱小龙,樊耀波.膜生物反应器处理毛纺废水的中试研究[J].环境科学,2001（22）：91-94.

[5]王坚,季民,李征.UASB+MBR工艺处理城市垃圾填埋场渗滤液试验研究与问题讨论[J].城市环境与城市生态,2003（6）：215-217.

[6]张虹,王臻,张振家.膜生物反应器处理糖蜜酒精废水的试验研究[J].环境科学与技术,2004（27）：20-21.

[7]相震,陈淑娟,王连军.膜生物反应器联合工艺处理合成制药废水的中试[J].环境科学与技术,2005：99-100.