膜生物反应技术在环境工程污水处理中的研究

膜生物反应技术在环境工程污水处理中的研究

孟凡凡

（云南北控水务有限公司 ；云南 昆明 650000）

【摘要】据专业统计，我国可用水资源为2.8万亿立方米，可用量为8400亿万立方米。从数据看出，我国水资源丰富，但人均水资源占有量却较低。为提高水资源的合理应用，保证水的可持续发展，我国水资源战略方案倡导对每年710亿吨污水进行处理，以提高水的合理利用率。而膜生物反应技术是针对污水处理的重要技术，本文现从膜反应生物技术的原理、分类、技术类型、应用等方面进行分析，旨在为污水转化率的提高及提供研究方向。

1. 膜反应生物技术

传统的污水处理为二沉池，其功能作用是促使污泥分离以及混合液澄清。二沉池属于活性污泥的重要组成结构，其工作效果可直接影响污水处理的出水水质以及回流的污泥浓度。但二沉池存在有处理效果低、负荷低以及处理后的污泥量大、出水水质不理想等缺点。为探索出更为优质的污水处理方法，1969年美国发明了膜反应生物技术以代替二沉池。膜反应生物技术和二沉池的作用基本一致，但其原理不尽相同。膜反应生物技术的原理是应用膜组件来代替二沉池，以实现污水和固态污泥的有效分离[1]。

2. 膜反应生物器的分类

膜反应生物器由膜组件以及生物反应器和泵等结构组成。杨桂芝[2]补充到，鉴于膜反应生物器设定需要考虑污泥中的微生物生长环境，因此按照微生物的环境不同分为耗氧和厌氧两种类型。而按照泵的原理则主要分为加压以及抽吸。而按照膜的材料不同，也分为有机膜和无机膜，同时从结构型上来说还有管式、卷式以及中空纤维式等多种类型。而膜组件经过试验和应用后最终有三个组件得到了肯定和应用。主要为萃取膜生物反应器、膜分离反应器、膜曝气生物反应器。现目前，应用的反应器最多的为膜分离生物反应器。膜分离生物反应器原理是膜组件在生物反应器的外部，污水经反应器处理后进入膜组件实施分离，分离后清水流出，污泥则继续在膜反应器内进行反应，继续分离清水。优点是执行简单且运营方便，膜的管理也较为简单，容易清洗和更换，但缺点是运行动力消耗交大，且整体系统维护和运行成本很高。

3. 膜生物反应技术的类型

3.1 动态内循环反应技术

动态内循环反应技术可被视为视为是膜反应生物技术的有效的创新和优化，将有动态性内循环反应器应用，且将原本的超滤膜升级为动态膜，通水量大，亲水性好，孔隙率低。此外，膜的材料较为经济，主要为微网材料，和之前膜材料相比性价比较高。殷茵[3]曾做过一项针对动态内循环反应技术的研究，结果发现，动态内循环反应技术内的反应器净化准备时间只需20min，提高了准备效率，且有效的清除了有机污染物、所有形态的氮化物、总磷污染物。动态内循环反应技术清除有机污染率的清除率高达96%，氮化物高达98%，而总磷污染物则超过52%，由此可见其清除效率的优势。但值得注意的是，该循环内部应用的是活性污泥，以过滤的的形式循环利用，且在处理期间往往应用侧向曝气，容易出现错流以及处理速度降低的的现象，因此需要改进设计方案。王勋跃[4]建议到应将侧曝装置改为竖向流动，以减少错流以及效率低下的情况。

3.2 EGSB-BSMBR组合技术

EGSB的中文名称为膨胀颗粒污泥床，属于第三代的厌氧型反应器。该机构和其他反应器有接近，主要分为进水配水系统、反应区以及三相分离和出水系统。其外表结构主要为类圆柱形以及塔形，有3-5米左右高径比，其反应器更是最高可达到20米左右。EGSB能显著的改善污水中的有机物和微生物的接触，可提高传质的效果和生物反应的效果，因此，处理效率很高。但值得注意的是，EGSB设置有单独出水回流系统。EGSB-BSMBR组合技术是指将膨胀颗粒污泥床以及将膜分离生物反应器组合，充分发挥了2者的优势，即可促使反应器内液更均匀紧致的接触污泥内的反应物，提高生物反应的效率，促使降解率提高，因此转化率更高，生物膜的出水效率以及出水质量也较好。

3.3 曝气滤池技术

曝气是现代名词，是指从水中充气或者借助机械向水中进行搅动，以增加水和空气接触的面积。在污水处理中，曝气属于污水厌氧生物处理的主要环节。其主要的应用机制是以交换气态物质以去除挥发性的物质，或者让气体从水中溢出，去除硫化氢等等有害气体。而曝气滤池技术则是膜生物反应技术的有效应用技术。可以去除机污染物、所有形态的氮化物、总磷污染物，且每日最大的处理值高达几十万吨，且现目前已经可以脱碳除磷，有较大的污水处理实用价值。其机制是将一定体量的小的粒装滤料放置在滤池内，滤料表面有活性很高的生物膜，因此可以曝气。当污水经过进水配水渠道后，滤料将发挥氧化降解来实施生物氧化处理，以此进行快速污水处理。此外，滤料是被压实处理的，其孔径较小和生物膜絮凝可以有效截留水内的悬浮物，保证过滤了悬浮物的生物膜不会被水漂出。而在运行一段时间后，需要释放被截留的物质以及进行新的生物膜的替换，同时对滤池进行反冲洗，以此实施分离过滤。

4. 膜生物反应技术在环境工程污水处理的应用

①处理生活污水：现目前，经过了膜生物反应技术处理的水主要应用于洗车、绿化等方面，可以有效的节省城市内的用水。此外，市政工程内道路清扫等，也可进行生活污水处理后的应用。②医院污水的处理：医疗污水和生活污水有较大的区别，因为医疗污水有一定的毒性，且存在有较多的细菌。因此需要膜反应生物器对医院污水进行处理，以保证医疗污水的消毒和处理。一般情况下，我国应用的医院废水处理工艺为主体工艺医疗废水处理，处理时间一般为5h，控制氮磷，可将有机污染物控制在50ml/L以下，能保持较好的出水水质，且执行过程简单方便，应用效果较好。③工业废水处理：膜生物反应技术在工业废水中的应用也十分广泛，具体应用包含但不局限于印染废水、石油处理废水、化工废水以及制造厂废水，可实施水油分离、氮磷去除[5]。其主要方法为厌氧+耗氧反应器处理，来去除有机物以及氮磷等有害物质。经研究调查后表明，现目前膜生物反应技术应用于工业废水内，可控制出水水质PH值在8以下，处理后的水质较好，可保证绿化等等应用，具有较高的经济价值和社会价值。

5. 小结

污水处理是利国利民的环保工程，对于提高水的循环利用有较大的经济价值。而膜生物反应技术是20世纪到现在以来，重要的污水处理技术，因此国家现目前十分重视膜生物反应技术的研究和探索。而动态内循环反应技术、EGSB-BSMBR组合技术、曝气滤池技术等均是现目前应用广泛的膜生物反应技术，均具有污水转化率高、能有效的清除有机污染物以及去除氮磷等有害物质的优势，因此工业废水、医疗废水以及生活污水等均可实施膜生物反应技术来进行污水处理，可实现污水的合理利用，减少水资源的浪费和损耗。而未来为了保障污水的统一管理和有效调配，国家也将进一步研究膜生物反应技术，以实现有效控制污染，提高污水转化率的战略目标。

参考文献

[1]刘建萍. 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究[J]. 造纸装备及材料,2023,52(6):167-169.

[2]杨桂芝. 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的运用研究[J]. 当代化工研究,2021(16):110-111.

[3]殷茵. 关于膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究[J]. 建材发展导向（下）,2020,18(5):56.

[4]王勋跃. 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究[J]. 中国科技投资,2020(16):153-154.

[5]白冰. 关于膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究[J]. 区域治理,2020(18):210.