环境工程污水处理中膜生物反应技术的运用

环境工程污水处理中膜生物反应技术的运用

李啸林

中国国检测试控股集团青岛京诚有限公司    266000

摘要：膜生物反应技术作为一种新型的污水处理技术，在环境工程中得到了广泛应用。本文主要探讨了膜生物反应技术在污水处理中的应用，包括膜生物反应器的结构、操作模式以及工艺流程等方面。研究表明，膜生物反应技术具有高效处理污水、节能减排、占地面积小等优点，已成为污水处理领域中备受关注的技术之一。本文旨在全面介绍膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用，以期为环境保护和可持续发展提供有益的参考和指导。

关键词：膜生物反应技术；污水处理；膜生物反应器；操作模式；工艺流程

引言：随着经济的快速发展和人口的增加，环境污染问题日益严重。污水处理是环境保护的重要组成部分，对于保障水资源的安全和可持续发展具有重要意义。传统的污水处理技术主要包括生物处理、物理化学处理等，但是这些技术存在着投资成本高、能耗大、处理效率低等问题。近年来，膜生物反应技术作为一种新型的污水处理技术，具有高效处理污水、节能减排、占地面积小等优点，已成为污水处理领域中备受关注的技术之一。本文将从膜生物反应器的结构、操作模式以及工艺流程等方面对膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用进行详细介绍，以期为环境保护和可持续发展提供有益的参考和指导。

一、膜生物反应技术的概述

1.1 膜生物反应技术的定义

膜生物反应技术是将微生物和膜技术有机结合，通过在生物反应器中设置膜分离器，使微生物和污水分离的同时实现生物处理的一种技术[1]。

1.2 膜生物反应技术的分类

根据膜材料的不同，膜生物反应技术可分为有机膜、无机膜和复合膜等。根据操作模式的不同，膜生物反应技术可分为压力式膜生物反应技术、重力式膜生物反应技术、浸没式膜生物反应技术等。根据膜分离器的位置不同，膜生物反应技术可分为内膜生物反应技术和外膜生物反应技术等。

1.3 膜生物反应技术的优点

膜生物反应技术相较于传统的污水处理技术具有以下优点：

（1）高效处理污水：膜生物反应技术具有高效的生物降解和膜分离效果，能够有效地去除污水中的有机物和氮、磷等营养物质。

（2）节能减排：膜生物反应技术采用膜分离技术，能够实现污水中的固液分离，减少了后续处理的工艺流程和能耗，从而实现了节能减排的目的。

（3）占地面积小：膜生物反应技术的结构紧凑，占地面积相较于传统的污水处理技术大幅度减少。

1.4 膜生物反应技术的应用

膜生物反应技术已被广泛应用于工业废水、市政污水、农业污水等领域，可以有效地降低污染物的浓度和污染物的排放量。目前，膜生物反应技术已成为污水处理领域中备受关注的技术之一[2]。

二、膜生物反应器的结构

2.1 膜生物反应器的组成

膜生物反应器主要由生物反应器和膜分离器两部分组成。生物反应器是微生物降解有机物的地方，而膜分离器则是用于实现污水中固液分离的设备。

2.2 膜分离器的结构

膜分离器的结构分为内膜和外膜两种形式。内膜生物反应器是将膜分离器放置在生物反应器内部，通过膜的微孔将微生物和污水分离。而外膜生物反应器则是将膜分离器放置在生物反应器外部，污水通过泵送或者自然流动，进入膜分离器中进行固液分离。膜分离器的膜材料包括有机膜、无机膜和复合膜等。不同的膜材料对于污水的处理效果和膜的使用寿命有着不同的影响。

2.3 生物反应器的结构

生物反应器的结构根据不同的操作模式而有所不同。压力式膜生物反应器是通过施加外部压力，将污水从膜外侧推动到膜内侧，从而实现固液分离和生物处理。重力式膜生物反应器是通过污水自然流动的重力作用，将污水从上部进入反应器，并将清水从下部流出，实现固液分离和生物处理。浸没式膜生物反应器则是通过将膜分离器浸没在污水中，让污水自然地进入膜分离器，实现固液分离和生物处理。

三、膜生物反应技术的操作模式

3.1 氧化还原操作模式

氧化还原操作模式是指在膜生物反应器中，通过控制溶解氧的含量，使微生物在厌氧和好氧条件下进行氧化还原反应，从而实现对污水的处理。氧化还原操作模式适用于污水中有机物含量较高的情况，能够有效地去除有机物和营养物质。

3.2 活性污泥操作模式

活性污泥操作模式是指在膜生物反应器中，将微生物和污水混合，形成一定的悬浮液，通过悬浮液中的微生物对污水进行处理。活性污泥操作模式适用于污水中有机物含量较低的情况，能够有效地去除污水中的营养物质。

四、膜生物反应技术的工艺流程

4.1 压力式膜生物反应技术的工艺流程

压力式膜生物反应技术的工艺流程包括预处理、生物反应、膜分离和后处理等几个阶段[3]。预处理阶段主要包括进水调节、筛选、加药等操作；生物反应阶段主要是指微生物对污水中的有机物进行降解；膜分离阶段主要是将污水中的固体和液体分离，清水从膜的一侧流出，而浓缩的污泥则在膜的另一侧收集；后处理阶段主要包括对浓缩的污泥进行处理和回收，以及对产生的废水进行处理等操作。

4.2 重力式膜生物反应技术的工艺流程

重力式膜生物反应技术的工艺流程相对于压力式膜生物反应技术要简单一些，主要包括污水进入生物反应器、微生物降解污水、固液分离和清水排出、浓缩的污泥回流等几个阶段。相较于压力式膜生物反应技术，重力式膜生物反应技术不需要施加外部压力，而是通过污水自然流动实现固液分离和生物处理，因此能够减少能耗和设备成本。

五、膜生物反应技术的应用案例

5.1 工业废水处理

工业废水是指工业生产过程中所排放的废水，其成分复杂、污染物种类繁多、污染物浓度较高，若未经有效处理直接排放到环境中，会对水环境造成严重的影响。因此，对工业废水进行治理和处理是维护生态环境、保障公众健康的重要措施。膜生物反应技术在工业废水处理中具有独特的优势，已经得到了广泛的应用。例如，在电子行业中，工业废水中含有大量的有机物、重金属和无机盐等污染物，采用膜生物反应技术可以有效地去除这些污染物，使废水达到国家排放标准。在化工、制药、印染等行业中，膜生物反应技术也广泛应用于废水处理领域。

5.2 市政污水处理

市政污水处理是城市建设和环保的重要组成部分，其目的是将城市污水进行有效的处理，使其达到国家排放标准，从而保护水环境、维护公众健康。而膜生物反应技术在市政污水处理中的应用，不仅能够高效地去除污水中的有机物、营养物质等污染物，还能够降低处理成本、提高处理效率和水质稳定性，因此得到了广泛的应用。以上海市市区南部污水处理厂为例，该厂采用膜生物反应技术处理污水，通过膜分离技术将污水中的固体和液体分离，使清水从膜的一侧流出，而浓缩的污泥则在膜的另一侧收集。经过膜生物反应处理后，污水中的有机物、营养物质等污染物均被有效地去除，出水水质能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准，对于提高城市污水处理水平和改善城市环境具有重要意义。

5.3 农业污水处理

膜生物反应技术在农业污水处理中也得到了广泛的应用。例如，在江苏省东台市，采用膜生物反应技术处理农业污水，能够有效地去除污水中的营养物质，降低污水的COD、BOD、NH3-N等含量，达到国家农村环境污染防治标准。

结束语：膜生物反应技术作为一种新型的污水处理技术，在环境工程中得到了广泛的应用。本文详细介绍了膜生物反应技术在污水处理中的应用，包括膜生物反应器的结构、操作模式以及工艺流程等方面。研究表明，膜生物反应技术具有高效处理污水、节能减排、占地面积小等优点，已成为污水处理领域中备受关注的技术之一。未来，随着膜材料和膜生物反应器的不断改进和发展，膜生物反应技术将更加成熟和完善，为环境保护和可持续发展提供更加优秀的解决方案。

参考文献：

[1]胡艳.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的运用[J].皮革制作与环保科技,2023,4(02):22-24.

[2]刘东文.环境工程污水处理中膜生物反应技术的运用[J].皮革制作与环保科技,2022,3(20):13-15.

[3]陈斌.污水处理中的膜生物反应技术[J].化学工程与装备,2022(04):281-283.