摘要：MBR又称膜生物反应器，是利用了膜分离的选择性和高效性，以及生物对污水的吸附力，以实现污水净化的目的；有着占地少处理效果好的特点，在污水处理中出水质量比较高。本文将深入研究农村生活污水处理中的MBR技术应用，希望为农村水环境保护提供一些技术参考。
关键词：农村污水；MBR技术；污水处理
前言
由于我国幅员辽阔，农村地区具有人口基数大、居住点星罗满布的特点，并且每个地方的经济实力、基础设施与农村公共服务体系也各不相同，造成我国农村生活污水的处理程度相对较低、各项指标污染物的处理效果相对较差。农村生活污水处理情况已经滞后于农村的经济社会发展，不能再满足农村居民对改善生产、生活条件的需求和相关部门对加强污水治理的迫切愿望。近十年来，随着科技的发展，膜生物反应器（MBR）的使用取得了巨大的进步，尤其是它在污水处理方面做的贡献，能够有效的解决农村生活污水难处理的问题。
一、生活污水水质及膜生物反应器处理概述
1、生活污水
农村污水指的主要是家庭日常的生活排水，包括了冲厕污水以及日常洗漱用水；农村河流水环境还包括一些私营小企业工业污水和田地农药残留。其中，人畜的排泄物以及日常洗涤污水是排放污水的主要组成，其中氮、磷营养盐含量高，还含有大量的病毒、细菌和寄生虫卵，通常不包括有毒物质。并且我国农村比较分散，农村生活污水收集困难，收集管道造价高。所以农村生活污水几乎都是未经处理就直接排放到周边的河流和湖泊，容易造成水体富营养化，水质恶化、黑臭影响人民的生活质量和身心健康。
农村生活污水水质、水量较大波动，且富含有机物和固体悬浮物、可生化性高。研究表明，经过MBR处理后的生活污水水质能够达到国家对城市污水再生利用的标准，因此其处理后水质能够直接用于城市绿化、道路清洁等方面。并且由于MBR能够处理的污水种类多、适用范围较大，不同可生化污水之间无须分开处理，因此大大降低了污水处理成本[1]。
2、MBR技术的基本原理
MBR（Membrane biological reactor）技术是膜分离技术与生物处理技术有机结合的生物化学反应系统，是一种新型的污水处理工艺[2]。这种工艺不同于活性污泥法，它利用超、微滤膜分离技术取代传统工艺的沉淀池和常规过滤单元，具有高效固液分离性能。同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解更彻底，因此出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可以直接回用。并且膜分离有利于增殖生长缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统脱氮效率高。
（1）膜分离技术
在生活污水处理的过程中，膜分离技术指针对混合液体中的两种成分或多种成分的物质，借助来自外界的能量或自身化学位的差别提供的推动力，通过特定的选择性半透膜，从而实现混合液的分离、浓缩、纯化以及富集的新型分离技术。18世纪中期，已经有学者开始对膜分离现象进行调查研究，Abbe N通过试验，得出水会自发地渗透出猪的膀胱壁而散逸出来，这是第一次有数据资料显示的膜分离现象，两百多年以来，因为对膜分离技术的科学探讨积累了大量的经验，所以为后来广泛应用推广提供了良好的理论基础。与蒸发、萃取和离子交换等传统分离技术相比，膜分离技术是可以在常温下运行操作的，它没有物质的相变，对活性生物物质的分离与浓缩尤为合适。并且，膜分离技术具有工艺简单、用地省、自动化程度高、出水水质优良等优点。所以，在污水环境治理这一方面有着广泛的应用前景。
（2）生物处理法
生物处理法是通过微生物的同化和异化作用，去除污水中溶解性的有机物的处理方法，异化产物多为无害的CO2和H2O，同化物质成为微生物的组成部分。与物理催化和化学氧化工艺有所区别的是，生物处理法可以在自然环境下运行，而且不会产生副产物。一般来说，生物处理工艺对不同的有机负荷的承受能力均较强，并且外供能量和物质少，生物处理法的能量消耗主要是好氧系区间需要供氧。
二、基于MBR的农村生活污水处理试验应用
1、试验条件
（1）原水水质
本次实验的污水以某农村生活污水处理站调节池出水为研究对象，根据该污水站监测数据，BOD5/COD>0.3，表明污水可生物降解。
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（2）接种污泥
本次的膜生物反应器试验工程运行所采用的接种污泥，全都取自本镇某污水处理厂二沉池排放污泥，该污水处理厂采用CASS生物处理工艺达到有机物和氮磷的去除，因此污泥微生物相丰富，接种污泥SVI值在58.3~65.7mL/g之间，可见接种污泥具备良好的活性和沉降性能。
污泥接种量：好氧反应区：4g/L。
闷曝24小时之后，风机停止曝气，静置1小时，排去好氧池上清液直至显现膜支架1/2处，然后重新补满原水进行污泥驯化，重复进行2d之后，开始进行小通量进出水，并测量进、出水各项指标。
（3）运行工况
本次实验的平均气温范围在11-33°C；反应装置的缺氧区溶解氧浓度控制在0.3-0.7mg/L，好氧区溶解氧浓度控制在2.0-3.0mg/L；为了控制能耗，混合液回流比R控制在100-200%的范围内；运行期间，反应装置的pH控制在7.1-7.9的范围内。
2、膜生物反应器对污染物的去除效果分析
（1）对SS的去除
从膜分离过程的特点来看，物理截留和筛滤是去除ss主要的机理。膜生物反应器去除浊度主要依靠生物膜和膜层的协同作用，从而提高浊度去除率。
根据分析，本实验反应器开始启动运行的30d内反应装置的SS进水浓度范围为119~132mg/L，平均浓度为126.5mg/L，SS出水的浓度范围在3.0~3.6mg/L，平均浓度为3.31mg/L，进、出水的SS浓度波动不大。SS的处理效率为97.14~97.63%。可见，在膜的截留作用下，SS的去除效果良好，并且稳定。
由于农村生活污水的自身的有机物含量就比较低，用传统活性污泥处理有着很大的局限性。而在本次实验所使用的AO-MBR工艺中膜的截留作用保证了反应器内微生物量，得到了稳定良好的出水水质。
（2）对NH3-N的去除
膜生物反应器对氨氮的去除主要表现在：①膜截留作用使得反应器中污泥浓度保持在很高的水平。削弱异养细菌对溶解氧的竞争，有利于自养硝化作用；②由于剪切流动，MBR微生物絮体细碎，有利于传输氧气，提高硝化速率；③膜对于微生物截留作用，使得生长缓慢的亚硝化菌和硝化细菌可以在膜生物反应器中不断的增殖，富集，硝化作用大大提高。
此次试验NH3-N平均值分别为1.38mg/L，符合国家环保部颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标的排放。本次试验膜生物反应器NH3-N去除率均达到90%以上时用了13天的时间，反应系统启动迅速。
三、膜生物反应器工艺的主要影响因素
在MBR工艺中主要的运行效率和工艺设计影响因素，除了包括废水、污泥等之外，更重要的是在运行当中的操作条件，所以，应该正确地把握废水水质并进行运行方式和设计参数的合理选择，加强控制膜的运行过程。在膜生物反应器工艺中，影响膜分离的主要因素是曝气强度、温度以及操作压力等，这些因素直接影响膜组件和膜通量的产水效率。关键操作控制因素包括膜的操作压力和膜产水流量以及膜污染控制。膜通量作为操作过程中的一个重要内容，其运行压力和过滤速度对其影响很大，并且影响往往是重叠和制约的。当操作压力是恒定的，随着过滤速度的增加，膜通量增大；但当膜表面滤饼厚度逐渐增加，膜过滤阻力也会随之上升，过滤速度不断下降，因此膜通量也会随之降低。
四、结束语
综上所述，在生活污水处理上，应用膜生物反应器相比起传统生化污水处理拥有着诸多优势。经过膜生物反应器处理过后的水质更能被居民接受，且应用该处理技术占用空间小、自动化程度高、环保、安全稳定。做成一体化设备后运输方便、自动运行，所以膜生物反应器在我国农村生活污水处理中得到广泛运用是必然趋势。但膜生物反应器在我国农村生活污水处理上的应用还尚未普及，因此需要有关方面人员继续深入研究，解决膜生物反应器在生活污水处理过程中存在的膜污染和膜丝断裂等问题。
参考文献：
[1]马艳杰.膜生物反应器处理生活污水的探讨[J].环境与发展，2018，30（01）：92+256.
[2]黄向辉.关于膜生物反应器用于农村生活污水处理及回用的分析[J].低碳世界，2017（33）：9-10.
论文作者:黄欣燕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：污水论文; 污水处理论文; 污泥论文; 农村论文; 水质论文; 生物反应器论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第1期论文;