膜生物反应器在污水处理中的应用

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

​范静利

河北胜康工程设计有限公司 河北省邢台市信都区 054000

摘要

膜生物反应器(Membranebioreactor,MBR)是传统生物处理单元与膜分离技术有机结合的新型高效污水处理技术,相比于传统的污水处理技术在处理效率和经济效益上都有大幅提升.膜分离技术用于污水处理起源于20世纪60年代末,研究人员采用膜分离技术代替二沉池用于污水处理,形成了膜生物反应器的雏形.但由于当时技术的限制使得膜污染的问题无法得到有效解决,膜生物反应器因此并没有受到人们的广泛重视.进入20世纪80年代,随着膜材料的开发利用,膜清洗与再生技术的日趋成熟,膜生物反应器技术得到实质性的发展.


关键词

膜生物反应器:污水处理;工作原理

正文

    目前,世界水资源匮乏越来越严重,而且随着经济建设的发展需要,现代化城市进程加快,污水的排放量不断增加,导致水资源浪费严重,为了提高水资源的再利用率,需要加强对污水的处理。常规的污水处理办法主要是沉淀方法,这种方法对污水处理的效果较差,出水水质差,对水资源的再利用率低,而膜生物反应器是一种新型的污水处理技术,并且具有较高的优势,其应用价值高。膜生物反应器主要包括萃取膜生物反应器、固液分离型膜生物反应器及曝气膜生物反应器,而在实际应用中较多的是固液分离型膜生物反应器,其他两种类型的膜生物反应器的应用较少,目前还处于临床实验试验阶段。随着科技的不断发展,膜材料和膜组件的费用将会逐渐下降,但是膜污染仍旧是阻碍这项工艺进一步推广的重要瓶颈,因此对膜污染问题展开深入分析和研究,对于污水处理具有重要意义。

1 MRB的工作原理及应用优势

MBR主要是通过微滤膜分离技术,增加水力停留时间和污泥龄完全分离,这种技术能够有效分离固液,使其逐渐取代了传统工艺的沉淀池和常规过滤单元,而且MRB能够利用膜的特性让过滤后的水质更高,这是由于在过滤过程中活性污泥不会随着出水而流失,这样就能够保证生化池中的活性污泥浓度较高,对污水中的污染物分解更加彻底。随着社会的经济发展,我国的污水排放量不断上涨,传统的污水处理技术已经无法满足正常需求,而且缺点暴露更加明显。两者相比,MBR技术通过膜分离技术不但能够实现泥水分离,还有传统污水处理技术所不能比拟的优势:(1)膜组件的应用取代了传统生物处理末端二沉池,不仅占地面积小,还能够节约土地资源;(2)对污泥的处理较为彻底,能够在一定程度上实现零污泥排放;(3)能够从传统工艺改造而来,并作为传统污水处理工艺的深度处理单元,实现对城市污水的大量再利用。

2 MBR的主要类型

2.1 根据膜组件和生物反应器的组合方式来进行划分

按照膜组件和生物反应器的组和方式进行划分,主要有两种类型,即分置式(外置式)和一体式(浸没式)。(1)分置式是将膜分离装置与生物反应器进行分开设置,这种方式能够通过循环泵进行循环错流运行,其运行相对独立可靠,并且具有操作简便、易于更换等优势,但是对于组件的清洗难度较大,而且料液的循环流速高,需要更高的动力来维持运行,因此费用较高。分置式MBR主要适用于难处理的生物降解,高有机浓度和有毒污水的处理,常被应用于工业废水的处理中。(2)一体式是将膜组件浸没在生物反应器中,通过真空泵进行抽吸或者采用重力流出水。一体式MRB具有耗能低、操作简便等优势。为了减少膜面污染,延长其运行周期,一体式MBR通过抽吸方式,这种操作是间断运行的,因此在城市污水处理厂中的应用较高。

2.2 根据膜组件在反应器中所起作用的不同进行划分

按照膜组件在反应器中索契的不同作用可划分为三种类型,即萃取MRB、固液分离型MRB及曝气MRB。(1)萃取MRB适用于工业废水处理,它能够将废水和活性污泥进行隔离,它的膜组件主要由硅胶和其他流水性聚合物构成,具有一定的选择性,部分污染物能够透过膜腔进入膜外生物反应器被降解,而其他物质则不允许进入。(2)固液分离型MRB具有很好的固液分离效果,因此常被应用于污水处理中的固液分离,而且这类型的MRB即使在高污泥浓度下也能够保证出水水质,而且污泥的停留时间长,能够使消化菌大量繁殖,这样就使污水处理装置的脱氧能力不断提高。(3)曝气MRB被用于气体质量传递,通常是为好氧工艺供氧,能够实现生物反应器的无泡曝气,具有很高的传氧效率。

3 MRB在污水处理中的应用

3.1 MRB在城市生活污水处理中的应用

MRB在城市和生活污水中的应用时间较长,而且对于这方面的研究和应用也较为广泛。研究发现,采取污水处理主体工艺为一体式的MBR生化池,膜过滤采用0.05μm的中空纤维超滤膜,出水利用负压泵抽吸出水,同时设置管式紫外线消毒器,运行8年后,其出水水质实现100%达标,粪大肠菌≤1000个/L,具有较好的透光性,并且在建成后对周围的水体环境起到了很大的改善作用。

3.2 MRB在工业废水处理中的应用

随着社会的发展,各行各业都发生了很大变化,工业的不断发展,工业废水的排放量逐年上升,将MRB技术应用到工业废水处理领域中取得了较高的应用价值。工业废水有机浓度高,并且其化学成分复杂,具有大量的有毒物质,导致传统的污水处理技术难以达到理想的分离效果。MBR技术通过膜分离装置能够直接取代沉淀池与浮池,实现油水分离,还能够对废水中的某些粒径范围内的物质进行回收再利用。MRB在处理含油工业废水时,在确保能够维持所需氮含量的情况下,对于油和COD的去除率达到了99%和97%,两者均超过了95%。MBR在处理30%浓度的含苯废水时,对于苯和苯酚的去除效果好,去除率分别达到了99.9%和90%。(1)印刷废水处理。印刷废水中的有机浓度较高,且色度较深,水质变化复杂,采取常规的处理方法很难达到理想效果,无法在短时间内将污染物彻底清除。MBR能够弥补这一缺陷,能够延长污泥的停留时间,并且污泥的浓度较高,与传统的活性污泥法比较更具优势。通过超滤膜进行处理后,然后在出水后经反渗透膜处理,对于色度、总磷的去除效果显著,去除率分别达到了99%和97%,出水pH值在7~8,具有较高的出水水质。(2)食品酿造废水处理。对于食品酿造废水的处理采取一体化MRB,其结果发现,在进水COD为505~1209mg/L、色度为180~200倍、浊度为251~471NTU时,去除效果良好,平均去除率分别为90%、79%和98%,而且能够保证出水水质。

4结束语

就目前的情况而言,MRB在商业中的应用价值受到了各界的认可,从总体情况来看,MRB作为一种新型污水处理技术,具有占地面积小、处理效率高、出水水质好等优势,但是这种处理方法仍旧存在不足之处,这主要是因为膜本身存在一定的局限性。MRB技术在实际应用中膜污染问题能否解决,并且膜的成本是否能够降低,这是MRB应用受限的关键。因此,为了能够加强对污水的处理,在后续的研究中需要重视对膜的开发和制造、降低膜的使用成本等方面,使其使用寿命延长,降低污染,减少耗能,这对改善水资源匮乏起到重要作用,具有广阔的应用前景。

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