膜生物反应技术的发展及其在污水处理中的应用
印显东 李亮 张志鹏
摘要：近年来，我国环境问题愈发突出，其中对污水处理的要求也日益严苛，大量传统污水处理技术逐渐被新兴技术所取代，其中新型膜材料与生物反应技术的结合，极大地改善了污水处理的效果，膜生物反应技术就是这种技术应用和推广的结果。本文通过对膜生物反应技术的分析及技术的发展，探讨其在污水处理中的应用。
关键词：膜生物反应技术；环境工程；污水处理
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0045-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.026
Abstract： In recent years， the environmental problems in China have become more and more prominent， and the sewage treatment requirements have become increasingly stringent. A large number of traditional sewage treatment technologies have been replaced by emerging technologies. The combination of new membrane materials and biological reaction technologies has greatly improved the effect of sewage treatment. Membrane bioreaction technology is the result of the application and promotion of this technology.
Keywords：Membrane bioreaction technology； Environmental engineering； Sewage treatment
膜生物反应技术从开始的城镇污水处理到后来的工业废水处理。实际运用过程与各类传统污水处理体系具有较高的契合度，同时也体现出了更多的优势。受日新月异材料技术发展的推动，膜生物技术可能成为环保行业更具发展前景的新技术。本文将通过对膜生物反应技术的分析及技术的发展，探讨其在污水处理中的应用。
1 膜生物反应技术简介
膜生物反应器（MBR）技术是一种将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型污水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应中的活性污泥和大分子有机物截留住，实现泥水彻底分离，出水水质得到强化，省掉传统工艺单元中的二沉池。与传统污水处理工艺相比，MBR技术可以使活性污泥具有较高的污泥浓度（MLSS值），水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以得到分别控制，使难降解的物质在反应器中不断反应和降解，提高有机物的去除率和降解效率；膜生物反应器具有出水水质优良、占地小、剩余污泥产量少、管理方便等优点。
膜生物反应器技术起源于的美国。但真正发展并成功运用于污水处理还是在日本。膜生物反应器从整体结构上来看，是由膜组件和生物反应器两部分组成，根据这两部分操作单元自身的多样性，膜生物反应器有多种类型。以生物反应器与膜单元的结合方式来划分，可分为分置式（外置式）、一体式（浸没式）。按膜形式可分为管式、帘式、平板式[1]。
分置式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，生物反应器的混合液经泵增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内[2]。由于膜组件放在生物反应器外，故又称外置式。分置式占地略大，运行电耗较高。一体式膜生物反应器则直接将膜组件置于反应器内，通过泵的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。一体式膜生物反应器工艺是污水生物处理技术与膜分离技术的有机结合。污水在反应器中经生物处理完成对有机污染物质的分解与转化后，利用超滤膜的高效分离完成污水的固液分离，从而达到污水的净化目的。设置于反应器中的膜组件可完全取代传统工艺中的二沉池和过滤、吸附單元，使水力停留时间和污泥龄完全分离，并获得稳定、优质的出水水质[3]。
2 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用现状分析
目前我国各地经济发展迅速，城市化、工业化进程加快，传统的污水处理技术难以满足新的需求。在膜生物反应器认识、研究和发展中新的应用不断出现。根据废水的种类，膜生物反应器被应用于城镇污水、工业废水处理中。根据膜生物反应器的种类又被分为外置式和内置式进行应用。根据处理方法又分别发展出了厌氧膜生物反应器（厌氧MBR）。根据废水的种类，膜生物反应器首先在城镇污水的处理过程有大量应用。传统的城市污水处理工艺采用二级处理+深度处理的处理工艺。其中的二级处理多主要是活性污泥法+二沉池。深度处理采用滤池、曝气生物滤池等。该工艺出水可以稳定达到《城镇污水处理厂污水排放标准》中的一级A标，被2010年前所建的大部分污水处理厂所采用。但随着膜技术的发展，出现了A/O+膜生物反应器的新工艺，新工艺简化了传统工艺中二沉池、深度处理，同时由于膜生物反应器更高的污泥负荷，处理出水中无论是COD还是SS都大大优于传统工艺，更重要的是新工艺较传统工艺节约占地30%、同时运行管理更加便捷。因此很快膜生物反应技术在城镇污水处理厂得到推广应用[4]。
在医疗卫生行业，简捷，又能满足出水水质标准，占地较省的膜生物反应器成为了很多医疗机构污水处理的主体工艺。
近年来工业废水的处理技术密集发展，膜生物技术同样大量应用于工业废水处理中，包括高难度、高浓度的工业废水处理。膜生物技术因可以截留更多的污泥，使好氧区污泥浓度达到较高的～15kg/L，较高的污泥浓度更能效适应高浓度、难降解的有机污染物，即在效的空间内培养出更多的微生物，消耗更多的有机污染物，从而使得高浓度、高难度工业废水得到高效处理。作者在制药废水、化工废水中大量采用了膜生物反应器，取得了良好的处理效果。
按膜的种类分，膜生物反应器分为外置和内置式。内置式因占地更省、能耗更低，近年来应用越来越广泛。内置式膜生物反应器膜的最小孔徑0.03～0.4μm，具有良好的膜通量，一般可达到10～30L/m2.h，通过较低的负压抽吸出水，因此内置式膜生物反应器运行能耗较低。外置式膜生物反应器，以管式膜生物反应器（TMBR）为代表，膜通量较高可达到60～ 140L/m2.h。主要用于污染物浓度高，水量较小的如垃圾渗漏液的处理中，如。外置式膜反应器通过大比例的循环回流，增加外置式膜的进水量达到得到更大产水量的目的，污泥截留到旁侧的主反应器中，使主反应器内生物量较高，大量的微生物在这一反应器内不断消耗有机污染物，使污水得以净化。
此外，根据微生物种类划分，在好氧反应器基础上发展出了新的厌氧膜生物反应器，该反应器采用独立内置浸没式，将厌氧MBR组件放置在独立的厌氧膜区，厌氧生物膜区与主体厌氧罐通过泵及管道建立大比例循环，出水通过负压抽吸泵将厌氧罐污水抽吸作为产水，厌氧膜生物反应器设置专用的气、水及化学清洗系统对独立的厌氧膜区进行清洗维护，确保了厌氧膜组件的正常运行。厌氧膜生物反应器技术优势在于有效解决了厌氧单元跑泥现象，使厌氧主反应区接近于纯污泥厌氧模型，更高效的厌氧成为可能。目前国内已研发出了专门供厌氧膜生物反应器使用的厌氧MBR膜材料。随着材料科学的进一步发展，不久的将来厌氧膜生物反应器将会取得更大的技术突破和更大的发展空间。
3 结束语
膜生物反应器不仅可以有效应对污水的深度处理和当前复杂的高浓度工业废水处理，还能简化处理流程、减少占地面积、提高处理效率。在实际使用过程中，需充分发挥该技术高污泥负荷及高效的分离能力的优势，并结合当前材料技术的发展不断研发出新的分离膜并应用于污水处理，同时通过加强对膜生物反应器内污泥浓度、溶解氧等状态的控制，确保各类污水处理高效完成，出水稳定达到更高的排放要求。
参考文献
[1]邰英瑞，靳增.浅论膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用分析[J].工业，2017，（2）：00305.
[2]吴小宁，傅云龙.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用探讨[J].科研，2017，（2）：00121.
[3]柳清香，张勇.膜生物反应器在污水处理中的应用前景[J].工业安全与环保，2003，29（3）：5-8.
[4]杨帆，宋志伟.膜生物反应器在污水处理中的应用现状及展望[J].污染防治技术，2006，（5）：36-39.
收稿日期：2018-04-23
作者简介：印显东，男，环境监测/给排水专业，1999年参加工作，从事污水处理设计19年，已完成近百个污水处理项目，拥有环保发明专利2项，实用型技术5项。
摘要：近年来，我国环境问题愈发突出，其中对污水处理的要求也日益严苛，大量传统污水处理技术逐渐被新兴技术所取代，其中新型膜材料与生物反应技术的结合，极大地改善了污水处理的效果，膜生物反应技术就是这种技术应用和推广的结果。本文通过对膜生物反应技术的分析及技术的发展，探讨其在污水处理中的应用。
关键词：膜生物反应技术；环境工程；污水处理
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）05-0045-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.026
Abstract： In recent years， the environmental problems in China have become more and more prominent， and the sewage treatment requirements have become increasingly stringent. A large number of traditional sewage treatment technologies have been replaced by emerging technologies. The combination of new membrane materials and biological reaction technologies has greatly improved the effect of sewage treatment. Membrane bioreaction technology is the result of the application and promotion of this technology.
Keywords：Membrane bioreaction technology； Environmental engineering； Sewage treatment
膜生物反应技术从开始的城镇污水处理到后来的工业废水处理。实际运用过程与各类传统污水处理体系具有较高的契合度，同时也体现出了更多的优势。受日新月异材料技术发展的推动，膜生物技术可能成为环保行业更具发展前景的新技术。本文将通过对膜生物反应技术的分析及技术的发展，探讨其在污水处理中的应用。
1 膜生物反应技术简介
膜生物反应器（MBR）技术是一种将膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型污水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应中的活性污泥和大分子有机物截留住，实现泥水彻底分离，出水水质得到强化，省掉传统工艺单元中的二沉池。与传统污水处理工艺相比，MBR技术可以使活性污泥具有较高的污泥浓度（MLSS值），水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以得到分别控制，使难降解的物质在反应器中不断反应和降解，提高有机物的去除率和降解效率；膜生物反应器具有出水水质优良、占地小、剩余污泥产量少、管理方便等优点。
膜生物反应器技术起源于的美国。但真正发展并成功运用于污水处理还是在日本。膜生物反应器从整体结构上来看，是由膜组件和生物反应器两部分组成，根据这两部分操作单元自身的多样性，膜生物反应器有多种类型。以生物反应器与膜单元的结合方式来划分，可分为分置式（外置式）、一体式（浸没式）。按膜形式可分为管式、帘式、平板式[1]。
分置式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，生物反应器的混合液经泵增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内[2]。由于膜组件放在生物反应器外，故又称外置式。分置式占地略大，运行电耗较高。一体式膜生物反应器则直接将膜组件置于反应器内，通过泵的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。一体式膜生物反应器工艺是污水生物处理技术与膜分离技术的有机结合。污水在反应器中经生物处理完成对有机污染物质的分解与转化后，利用超滤膜的高效分离完成污水的固液分离，从而达到污水的净化目的。设置于反应器中的膜组件可完全取代传统工艺中的二沉池和过滤、吸附單元，使水力停留时间和污泥龄完全分离，并获得稳定、优质的出水水质[3]。
2 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用现状分析
目前我国各地经济发展迅速，城市化、工业化进程加快，传统的污水处理技术难以满足新的需求。在膜生物反应器认识、研究和发展中新的应用不断出现。根据废水的种类，膜生物反应器被应用于城镇污水、工业废水处理中。根据膜生物反应器的种类又被分为外置式和内置式进行应用。根据处理方法又分别发展出了厌氧膜生物反应器（厌氧MBR）。根据废水的种类，膜生物反应器首先在城镇污水的处理过程有大量应用。传统的城市污水处理工艺采用二级处理+深度处理的处理工艺。其中的二级处理多主要是活性污泥法+二沉池。深度处理采用滤池、曝气生物滤池等。该工艺出水可以稳定达到《城镇污水处理厂污水排放标准》中的一级A标，被2010年前所建的大部分污水处理厂所采用。但随着膜技术的发展，出现了A/O+膜生物反应器的新工艺，新工艺简化了传统工艺中二沉池、深度处理，同时由于膜生物反应器更高的污泥负荷，处理出水中无论是COD还是SS都大大优于传统工艺，更重要的是新工艺较传统工艺节约占地30%、同时运行管理更加便捷。因此很快膜生物反应技术在城镇污水处理厂得到推广应用[4]。
在医疗卫生行业，简捷，又能满足出水水质标准，占地较省的膜生物反应器成为了很多医疗机构污水处理的主体工艺。
近年来工业废水的处理技术密集发展，膜生物技术同样大量应用于工业废水处理中，包括高难度、高浓度的工业废水处理。膜生物技术因可以截留更多的污泥，使好氧区污泥浓度达到较高的～15kg/L，较高的污泥浓度更能效适应高浓度、难降解的有机污染物，即在效的空间内培养出更多的微生物，消耗更多的有机污染物，从而使得高浓度、高难度工业废水得到高效处理。作者在制药废水、化工废水中大量采用了膜生物反应器，取得了良好的处理效果。
按膜的种类分，膜生物反应器分为外置和内置式。内置式因占地更省、能耗更低，近年来应用越来越广泛。内置式膜生物反应器膜的最小孔徑0.03～0.4μm，具有良好的膜通量，一般可达到10～30L/m2.h，通过较低的负压抽吸出水，因此内置式膜生物反应器运行能耗较低。外置式膜生物反应器，以管式膜生物反应器（TMBR）为代表，膜通量较高可达到60～ 140L/m2.h。主要用于污染物浓度高，水量较小的如垃圾渗漏液的处理中，如。外置式膜反应器通过大比例的循环回流，增加外置式膜的进水量达到得到更大产水量的目的，污泥截留到旁侧的主反应器中，使主反应器内生物量较高，大量的微生物在这一反应器内不断消耗有机污染物，使污水得以净化。
此外，根据微生物种类划分，在好氧反应器基础上发展出了新的厌氧膜生物反应器，该反应器采用独立内置浸没式，将厌氧MBR组件放置在独立的厌氧膜区，厌氧生物膜区与主体厌氧罐通过泵及管道建立大比例循环，出水通过负压抽吸泵将厌氧罐污水抽吸作为产水，厌氧膜生物反应器设置专用的气、水及化学清洗系统对独立的厌氧膜区进行清洗维护，确保了厌氧膜组件的正常运行。厌氧膜生物反应器技术优势在于有效解决了厌氧单元跑泥现象，使厌氧主反应区接近于纯污泥厌氧模型，更高效的厌氧成为可能。目前国内已研发出了专门供厌氧膜生物反应器使用的厌氧MBR膜材料。随着材料科学的进一步发展，不久的将来厌氧膜生物反应器将会取得更大的技术突破和更大的发展空间。
3 结束语
膜生物反应器不仅可以有效应对污水的深度处理和当前复杂的高浓度工业废水处理，还能简化处理流程、减少占地面积、提高处理效率。在实际使用过程中，需充分发挥该技术高污泥负荷及高效的分离能力的优势，并结合当前材料技术的发展不断研发出新的分离膜并应用于污水处理，同时通过加强对膜生物反应器内污泥浓度、溶解氧等状态的控制，确保各类污水处理高效完成，出水稳定达到更高的排放要求。
参考文献
[1]邰英瑞，靳增.浅论膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用分析[J].工业，2017，（2）：00305.
[2]吴小宁，傅云龙.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用探讨[J].科研，2017，（2）：00121.
[3]柳清香，张勇.膜生物反应器在污水处理中的应用前景[J].工业安全与环保，2003，29（3）：5-8.
[4]杨帆，宋志伟.膜生物反应器在污水处理中的应用现状及展望[J].污染防治技术，2006，（5）：36-39.
收稿日期：2018-04-23
作者简介：印显东，男，环境监测/给排水专业，1999年参加工作，从事污水处理设计19年，已完成近百个污水处理项目，拥有环保发明专利2项，实用型技术5项。
