MBR膜組件污水處理技術(shù)的原理應(yīng)用全解析

北小河污水處置廠運用MBR工藝，進水水邊變動幅度比較大，但是其出水水質(zhì)平穩(wěn)，基本能到底《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T18920-2002)的規(guī)定�，F(xiàn)在MBR技術(shù)重點用于中水回用、市區(qū)污水、工業(yè)污水、糞便污水處置、輕污染飲用水凈化等區(qū)域。
1、MBR國內(nèi)外發(fā)展狀況

20世紀60年代末期，Dorr-Oliver組織開拓研發(fā)了首個辦公用的MBR，并且將它運到船舶污水處置。當時普遍使用分置式構(gòu)型，目前實際工程多采用浸沒式MBR。20世紀80年代末，日本和美國相繼開拓了中空MBR工藝（浸沒式）。1985年到1995年期間Jhetford組織推廣出分置Cycle-Let工藝（多管式），應(yīng)用于美國廢水回用項目，我國MBR技術(shù)的發(fā)達雖然與較國外相比較起步晚，但*近幾年來MBR的探究應(yīng)用和國外查不多同步，并且部分區(qū)域名列世界前茅。在我國膜工業(yè)協(xié)會集體聯(lián)合撰寫的《中國MBR產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》里表明，截至二零一三年底，我國已經(jīng)投入運轉(zhuǎn)的大規(guī)模上萬噸的MBR工程比50個還多，統(tǒng)計處理能力超出每天230萬噸。在華北地區(qū)，MBR工程重點用于再生水回用與市政污水處置，在東南地區(qū)重點用來解決難降解工業(yè)廢水和高濃度有機廢水。估計到2015年，我國投入運作和在建的MBR系統(tǒng)累計處置能力將大于500萬m3/d。2MBR基本道理MBR技術(shù)是將生化反應(yīng)與膜分割相結(jié)合，省去二沉池，由膜組件實行泥水分割。使污泥與雜質(zhì)貯存在反應(yīng)池中，這就使MBR體系里的固態(tài)懸浮物的濃度 (MLSS)比較大，防止了微生物的消耗。水力停留時間（HRTT)與污泥停留時間（SRT)相分割能夠分別管控，無污泥擴張之憂。

此時，可以運用高濃度的活性污泥降解某些傳統(tǒng)活性污泥法難降解的物質(zhì)。進水水質(zhì)、水量的改變對反應(yīng)器影響不顯著，耐沖擊負荷，可以獲得穩(wěn)固優(yōu)良的出水。

2、MBR在污水處理中的應(yīng)用

在這十年中，MBR體系已經(jīng)在解決我們生活中的污水、醫(yī)院中的廢水、垃圾在滲出的液體、工業(yè)廢水和所有濃度比較高、不容易降解的工業(yè)廢水在發(fā)揮了重要作用。MBR需實行預(yù)處理，大多數(shù)是與其他工藝相聯(lián)合的形式。

2.1 MBR-厭氧/缺氧交替工藝

交替式厭氧/缺氧-膜生物反應(yīng)器（A-A/A-M)工藝可提高生活污水脫氮除磷效果。該工藝由一個交替缺氧/厭氧反應(yīng)池和內(nèi)置膜過濾單元的好氧池組成。通過好氧池底部回流污泥流向的改變，使得兩個獨立反應(yīng)器（A和B)內(nèi)依次形成缺氧和厭氧環(huán)境，實現(xiàn)同步厭氧釋磷、缺氧反硝化脫氮，及好氧吸磷、硝化、去除BOD等過程。好氧反應(yīng)器進行連續(xù)曝氣減緩膜污染的進程，延長清洗周期。該工藝對COD、TN、TP的平均去除率分別達到93%、67.4%和94.1%。

2.2 A2/0 + MBR工藝

A2/0+MBR技術(shù)是把過去的A2/0技術(shù)與MBR技術(shù)相結(jié)合，使它們的優(yōu)點相互彌補，相互配合，能夠有效的排除主要污染物質(zhì)。A2/0+MBR體系中發(fā)生的高污泥濃度不但減少了水力停留時間，且具有同步硝化反硝化、反硝化除磷等階段，就說是在C/N較低的前提下，也能確保優(yōu)良的脫氮除磷效應(yīng)。運用A2/0+MBR工藝處置市區(qū)污水，試驗證明：MBR池的污泥濃度*高達8.2g/L，CODCr、TN與氨氮的去除率分別達93.0%、78.5%和94.7%。

2.3 PAC-MBR工藝（粉末活性炭-膜生物反應(yīng)器）

PAC-MBR組合工藝是指將PAC投加至MBR污泥混合液中污泥絮體以PAC顆粒為骨架，吸附和絮凝污泥混合液中微細膠體、胞外聚合物EPS(Extraeelluar Polymeric substanees )、溶解性有機物等，使污泥顆粒粒徑變大,抗壓能力增強，膜面沉積層孔隙率提高，壓密性降低，從而降低膜過濾阻力和膜污染程度，提高膜通量。同時，由于PAC污泥絮體的吸附和生物降解作用協(xié)同，形成生物活性炭，使有機污染物降解去除率得到提高，PAC得以再生。MBRPA和MBR工藝處理生活污水的對比實驗，結(jié)果表明，由于PAC的存在大大改善了膜污染狀況，從而延長了膜清洗周期。

3、MBR存在的問題

MBR突出的特征是占地面積小，耐沖擊負荷，出水水質(zhì)優(yōu)良，自動化程度高容易管理，但MBR工藝現(xiàn)在仍然存在的某些問題。

3.1 處理能力降低的風(fēng)險

MBR通常在恒定通量下進行，為了持續(xù)運行要求MBR不能超過極限通量,超過這個極限會產(chǎn)生膜污染，那么多余的水就無法通過膜孔徑，產(chǎn)水率下降。很多MBR工藝在實際運行過程中隨著時間的積累，其處理能力不斷下降，很多水廠的處理能力甚至不足設(shè)計之初的50%。美國環(huán)保局認為，如果MBR工藝的進水峰值流量超過平均流量的1.5~2倍，就需設(shè)置流量調(diào)節(jié)池，或者備有大量的膜組件以保證出水水質(zhì)達標。

3.2 投資成本與運行成本較高

如今，膜組件是MBR處理系統(tǒng)中主要組成部分，同時也是技術(shù)含量*高及價值*大的部分,其成本占據(jù)整體設(shè)備投入的多部分。此外，MBR需要先進的設(shè)備以滿足其自動化的要求，這也增加了其成本。浸沒式MBR工藝，需加大曝氣強度，造成能耗上升。另外，膜組件壽命有限，達到一定使用年先后需更換膜組件。據(jù)分析，國內(nèi)MBR投資成本在2000~2500元/m3，是傳統(tǒng)活性污泥法項目建設(shè)成本的1. 5倍左右。

3.3 預(yù)處理與自控系統(tǒng)設(shè)計不足而產(chǎn)生的風(fēng)險

通常MBR工藝需先經(jīng)過預(yù)處理再進入膜處理反應(yīng)器內(nèi)。預(yù)處理不到位或者不經(jīng)預(yù)處理便進入膜反應(yīng)器內(nèi)必會產(chǎn)生嚴重的后果。MBR工藝自動化程度比傳統(tǒng)活性污泥工藝高很多，膜組件需定期清洗、組裝甚至是更換，為保證出水水質(zhì)，對水廠PLC控制系統(tǒng)有較高要求。

4、發(fā)展前景

面對日益嚴格的污水排放和回用規(guī)范，很多現(xiàn)有污水處理廠的改建，規(guī)定不增大占地面積而增大處理水量，提升出水水質(zhì)。雖然MBR法的基建開支高于以往活性污泥法，易發(fā)生膜污染問題，但其占地面積小，有機物去除率高，還能夠強化脫氮除磷效應(yīng)，解決水質(zhì)優(yōu)異，這使其在城市污水脫氮除磷應(yīng)用中具有較大的潛力，也符合我國污水處理廠提標改擴造的要求。因此，MBR在水廠改擴建項目中發(fā)展前景良好。

與傳統(tǒng)的處理工藝相比，MBR工藝初期基建、維護管理費較高，通過MBR處理的污水，可以直接中水回用。在水資源緊缺的大背景下， 污水也是重要的水資源，今后對污水處理再利用的需求將會逐步提高，”高水高用，低水低用”。因此，MBR工藝也將會成為大規(guī)模污水處理廠的選擇方案。另外，在過去的十幾年里，MBR工藝的不斷改進，單位面積制膜成本下降，這使膜組件的管理運行、基建費用降低。目前， 國內(nèi)正處于市政污水處理設(shè)施建設(shè)期，這也為MBR工藝提供了機會。綜上所述，MBR在處理城市污水、工業(yè)廢水、中水回用及污水處理廠改擴建等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。