摘要：在我国快速发展的过程中，随着废水排放量的飞速增长，膜生物反应器以其出水水质高、用地面积小、易于控制等优点得到迅速的推广。本文综述了膜生物反应器的类型、研究历程、应用以及膜生物反应器的优缺点，着重介绍了膜生物反应器存在的最大问题即膜污染以及膜污染的防治，希望能给膜生物反应器的进一步研究应用提供参考。
关键词：膜生物反应器；应用；膜污染；防治
引言
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膜生物反应器简介
膜生物反应器是膜分离技术与生物污水处理技术相结合的新型态废水处理系统。其主要组成部分是生物反应器、膜组件和控制系统。其中，生物反应器主要发生污染物降解，为该降解过程提供场所。膜组件由膜和其支撑部分组成，是整个反应器的核心部分。由于膜组件的不同及膜组件与生物反应器不同的结合方式，ＭＢＲ可以有多种分类方法：（１）根据生物反应器中膜组件膜的孔径大小，ＭＢＲ反应器可分为微滤、超滤、纳滤、渗透汽化等反应器。（２）根据生物反应器反应过程是否需要曝气可以分为好氧型膜生物反应器和厌氧型膜生物反应器。其中好氧型主要用于处理城市废水和生活污水，厌氧型主要处理高浓度有机废水。（３）根据膜组件中膜的形式及排列方法，ＭＢＲ可以分为板框式、螺旋卷式、圆管式、毛细管式和中空纤维式膜组件。其中，常见的有板框式和中空纤维式。（４）根据膜组件作用效果，其可以分为分离式ＭＢＲ、曝气式ＭＢＲ和萃取式ＭＢＲ，分离式主要用来去除污水中的悬浮颗粒，高效地完成固液分离。曝气式主要应用于高需氧量废水的处理。萃取式主要用于工业废水处理中，用来完成废水中污染物的萃取收集。（５）根据膜组件与生物反应器的位置摆放不同，ＭＢＲ可分为分置式和一体式膜生物反应器。分置式膜生物反应器又称循环式膜生物反应器，混合液通过增压进入组件内部，在压力作用下，液体透过膜而固体颗粒被截留，浓缩液回流至生物反应器进行循环。而一体式则是直接将膜组件放在反应器内部。
2膜生物反应器在水处理中的应用
2.1饮用水生产
受到在农业生产过程中对于各类氮肥及杀虫剂大规模应用，也在一定程度上使得饮用水的污染程度不断加剧。目前已经有企业研发出了具备去除浊度、吸附杀虫剂以及生物脱氮性能的膜生物反应器技术。经处理后的水体其氮含量可降低至0.1mgNO2/L以下，杀虫剂浓度也不超过0.02µg/L。
2.2在工业废水处理方面
膜生物反应器也得到了越来越广泛的重视。采用电絮凝/膜生物反应器工艺处理石化工业废水，化学需氧量去除率达70%以上，生化需氧量和氨氮去除率在80%以上，出水水质满足中水回用标准；采用曝气脱氨/膜生物反应器/纳滤工艺处理垃圾填埋场高浓度有机渗滤液，处理后出水水质满足《生活垃圾填埋场污染控制标准》渗滤液排放要求；跟踪电厂5年水处理数据，分析表明膜生物反应器可有效去除废水中的化学需氧量、氨氮和悬浮物；研究膜生物反应器处理造纸废水工艺，结果表明各项出水指标均优于原工艺二沉池水质，化学需氧量、浊度、氨氮、总磷、色度和总有机碳的平均去除率分别为92%、99%、93%、73%、98%和88%。工业废水一直以来就因其高浓度有机物含量而广受诟病，但从上述数据来看，膜生物反应器处理效果是很理想的，不仅符合国标排放要求，甚至达到了回用标准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆虽然现阶段将其广泛应用于工程实践还存在着一定的困难，但相信随着我国科技水平的不断提升，这一高效的污水处理工艺必将在工业废水处理领域发挥越来越大的作用，得到更加广泛的应用。
2.3填埋滤液处理
通常在垃圾填埋场当中大都会包含有较高浓度的污染物质，其中的污水质量与产出量均会受到气候因素与操作运行环境的改变而相应发生改变。膜生物反应器技术在上世纪90年代便开始被众多污水处理厂应用在了污水处理中。通过应用膜生物反应器技术不但可以实现对氮、有机物的清除，同时还可将重金属及盐类物质分解出来。目前较为新型的膜生物反应器技术采用了一种天然混合菌来对滤液当中的烃和氯代化合物进行处理，所处理的污染物浓度可达到一般性废水处理量的75倍左右，这主要是由于膜生物反应器技术可以实现对高效细菌的留存，并使其浓度达到50000g/L以上，经实验表明污物去除率高达90%以上。
2.4城市污水处理
在上世纪80年代已经有一些发达国家就建成了一些基于膜生物反应器技术的污水处理厂，其污水处理能力可达到50m³/d；而到上世纪90年代同种类型的污水处理厂，污水处理能力已经能够达到500m³/d。在一些城市建筑中经过膜生物反应器技术处理过的污水便可用于中水道。系统内的出水已经能够达到深度处理标准，且系统具有管理便捷、占地面积小、污泥产量小等众多优势特点。
3MBR技术发展的挑战及其趋势
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）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。3）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。
结语
近年来，国内外学者对ＭＢＲ技术做出了大量的研究与应用，同时也取得了许多丰硕的成果，为ＭＢＲ技术在实际工程中的应用提供了丰富的经验。同时由于国内外对污废水的出水水质要求越来越高，ＭＢＲ相较于普通传统的水处理技术存在着明显的优势。相信在更多学者研究和应用的带动下，ＭＢＲ今后在污废水的处理工程中会得到更多规模化的应用和推广。
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论文作者:王业翔
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/31
标签：生物反应器论文; 污水处理论文; 组件论文; 技术论文; 污泥论文; 废水论文; 废水处理论文; 《基层建设》2019年第22期论文;