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摘要：近些年，随着水环境污染越来越严峻，各种水处理工艺得到大力发展。作为新兴的水处理工艺，膜生物反应器（MBR）工艺由于其一系列优点得到越来越多研究者的关注。本文首先对MBR工艺进行了概述，介绍了其概念、原理、分类及特点，然后着重介绍了MBR工艺在水处理领域的应用现状。
关键词：MBR工艺；膜生物反应器；水处理
随着农业化肥的大量使用及工业的迅速发展，环境问题日益严峻，尤其是水环境污染问题。相关的水处理工艺也应用而生，如沉淀、混凝、过滤、消毒等传统工艺。而新兴工艺中，膜生物反应器技术的发展前景十分广阔，其由于出水水质好、产泥量少、操作运行简单及占地面积小[1]等优点越来越受到人们的青睐，相关水处理研究者也对其进行了一系列研究并取得了不错的成果[2]，本文主要介绍了MBR工艺在水处理领域的应用现状，以期通过本文的介绍给后续研究者带来一定的理论指导。
1 MBR工艺概述
膜生物反应器是将高效膜分离技术与污水生物处理工艺相结合而开发的新型系统。膜生物反应器主要是将膜处理技术和高效的生物反应器处理技术进行有机结合。其中，生物反应器通过一定的条件可以使得微生物获得污水中的有用物质，从而进行一系列的产生和生长，经过一段时间的累积，微生物会逐渐形成一个体系，这个体系又叫做微生物链，从而促进有机污染物进行科学的降解，降解之后膜会将污染物和微生物进行分离，达到净化水的作用。膜作为一种有机的分离材料能够增加反应器中的活性污泥浓度，在一定程度上也能够提高污水的处理效率和出水水质，应用膜生物反应器能够有效的降低运行能耗，提高了产量。
膜生物反应器根据膜组件与生物反应器的结合方式可分为一体式、分离式和隔离式三大类。膜生物反应器根据膜生物反应器中膜组件的作用分为三类：膜分离生物反应器（见图1）、膜曝气生物反应器及萃取膜生物反应器。其中膜分离生物反应器是水处理应用最广泛的一种膜生物反应器类型。按照膜组件中膜孔径的不同，可分别分为纳滤（NF）、超滤（UF）、微滤（MF）；按膜材料的不同可分为有机膜与无机膜;按膜形状的不同可分为平板膜、管式膜和中空纤维膜。按照生物反应器中微生物生长需氧情况的不同可分为好氧和厌氧两大类，好氧的可细分为活性污泥法和生物膜法，厌氧的又可分为流化床法、UASB法、固定床法、接触氧化法和两相法等。
通过处理工艺的比较,MBR膜生物反应器具有以下优点:
1）污泥泥龄长，大大提高了难降解有机物的降解效率，反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥泥龄下运行，基本实现了无剩余污泥排放。2）出水水质好。膜的高效截流作用，使分离效果远好于传统的沉淀池，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化。3）设备紧凑，占地少。MBR膜生物反应器设备布置可集中可分散，具有灵活性。可实现污水就地处理，进而节约大量的给排水管网及泵站的费用，并减少占地费用。4）运行费用低，生产1 m3再生水耗电0.6 kW•h～ 0.8 kW•h，折合人民币仅0.5元左右。
2 MBR工艺在水处理领域的应用现状
1）MBR工艺处理工业焦化废水
高温蒸馏和净化的过程中，煤必定会产生很多废液，这些废物不仅含有酚、氟离子，还会有大量的难降解污染物，甚至是有毒物质。与此同时，它们还会以准胶体的形态存在水中。所以，想要处理掉，是很不容易的。这就需要利用MBR 工艺技术来解决，结合电解反应器，将废水中的焦化浮华油和部分的氰化物分解。 一次次的循环降解，直至达到高的水质。
2）MBR 处理工业含盐废水
近几年来，我国临海城市对海水的利用越来越严重，导致了很多含盐污水的产生，如果把这些直接引入城市废水系统中的话，必定会在前期处理工作上造成影响。经调查研究发现，当海水的含量低于百分之三十的比例时，在MBR技术的处理下，有机物的降解方面得不到任何的影响，去除率高达百分之九十以上，还发现MBR工艺对氨氮的去除效果更好一些。分析结果得知，MBR工艺在含盐废水处理方面起着不可替代的作用。
3）MBR工艺处理城市垃圾渗滤液
调查研究发现，城市生活中，处理垃圾的最普遍的方法就是填埋，所以产生很多的垃圾渗滤废物，致使环境的严重污染。这些残留下来的液体废物中含有各种高毒性的金属离子和 BOD。而《生活垃圾填埋场污染控制标准》的制定导致垃圾渗滤液更难处理。之前人们一直用生化及物化的方式来处理这些残留废物，效率低，不能彻底降解毒性，相比之下，膜工艺的反硝化可以高效的解决这些问题。
4）MBR工艺处理农业废水
生活中，大量的细菌和有机物存于农业废水中，在以前，处理废水的时候，是使用的SBR处理技术，它只能去除粪大肠菌，埃希氏大肠杆菌，根本没法对废物完成的降解。自从结合MBR技术之后，所有的细菌都可以有效的清除，包括废物中的悬浮固体。 而且还省掉了之前的沉淀的过程。另外，MBR技术还在食品、医药工程中得到广泛应用，以这种技术为基准而研究出来的MHCR、PAC-MBR 等也被得到重视。当然，这种技术也是有缺点，容易产生膜污染，也就是说在膜表面和膜孔内吸附、沉淀，造成膜孔径越来越小，甚至阻塞。所以必须对这些污染物进行消除。
5）MBR工艺处理市政污水
自20世纪 90年代以来，在污水的处理方面，MBR 技术得到了越来越好的发展，以达到每年增长五分之一，进一步调查研究分析，全球的污水处理技术已经以 10.9%的速度在逐渐增长。 因此，被人们称之为未来生活中不可或缺的工艺技术。
在世博会中应用了MBR工艺，该工艺用于世博园未来馆的污水及雨水收集净化、循环使用工程，同时，该技术还将用于建造世博园区内所有的直饮水设施。担任设计开发的是我国的立昇膜分离科技有限公司与同济大学，此项工艺突破性地以价格低廉的PVC（聚氯乙烯）为主料，开发出改性PVC超滤膜，价格还是国外产品的三分之一。同时，水渗透所需的压力减少，用于处理污水运行成本每立方米不到8毛钱，远远低于目前国际上采用的PE或PVDF滤膜。每天可处理多达120吨废水。在 2008 年的奥运会上，马术赛场就是利用了国际上最高端的MBR技术，它集中化的设备，所占空间很小，并且有较高的节能效率，与此之外，它还可以在线监控互联网的水质。中空纤维组件及 LES-AII标准膜单位为该部件的核心，以水的再利用为目的，高标准的处理高浓度的污水。
3 结论
本文首先介绍了MBR工艺的原理、分类及特点，然后介绍了其在水处理领域的应用，如其处理市政污水、农业废水、城市垃圾渗滤液、工业含盐废水、工业焦化废水等。虽然近些年来，MBR工艺得到大力发展及研究，但其仍处于刚刚起步阶段，仍有很多难点亟待解决，如膜污染问题。希望将来通过研究者的深入研究可以解决这一难题，使MBR工艺更好的应用于水处理领域，提高人们的生活环境。
参考文献
[1]Stephenson T, Judd S, Jefferson B, et aI.Membrane bioreactors forwastewatertreatment[M].London: IWAPublishing, 2000.
[2]黄霞,桂萍.膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[ J].环境科学研究,1998,11(1):40-44.
论文作者:邱尔耀,余晓青
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：工艺论文; 生物反应器论文; 水处理论文; 污水论文; 废水论文; 技术论文; 污泥论文; 《基层建设》2017年第17期论文;