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环境工程污水处理中的膜生物反应技术应用与探讨

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品牌: 环境工程污水处理中的膜生物反应技术应用与探讨
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最后更新: 2019-09-11 11:46
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 环境工程污水处理中的膜生物反应技术应用与探讨
 摘 要:随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高,膜生物反应技术作为高效、科学的城市污水处理的技术,也得到了广泛的应用,为此,本文主要就膜生物反应器的类型及特点以及在城市环境工程的污水处理中的应用进行了相关的分析与探讨,以供大家学习交流。 
  关键词:污水处理;膜生物反应器;应用;发展趋势 
  引 言:膜生物反应器(Membrane bioreactor,MBR)是将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的新型废水处理系统。它以膜组件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现介质分离。目前,国际上膜技术产业已经初具规模,膜技术的应用领域也在不断扩大。 
  1膜生物反应器水处理技术概述 
  1.1 膜生物反应器的基本原理 
  膜生物反应器因其卓越的污水处理性能而受到广泛关注,近年来发展迅速,该技术是在原有水处理领域发展应用比较成熟的膜分离技术和生物污水处理技术的基础上发展起来的新型污水处理系统,在该系统中,传统的工艺中的二沉池被膜分离技术所替代,将膜分离与生物处理手段进行了有效结合,工作效率更加高效,反应转化率也显著提高,相对于传统水处理手段,其处理能力大大增强,并取得了较好的处理效果。 
  1.2 膜生物反应器的分类 
  膜生物反应器有膜分离组件和生物反应器两部分组成。污染物降解过程主要在生物反应器中进行,而在膜分离组件中分离膜有各种类型,一般根据水处理的不同目的来选用。根据膜组件的使用方式及作用的不同,可将膜生物反应器分为膜分离式生物反应器、无泡曝气式膜生物反应器以及萃取膜生物反应器等三种类型,这三种膜生物反应器应用范围也有一些差别,其中膜分离生物反应器主要用于分离污水中的固体污染物,无泡曝气膜生物反应器在处理高浓度的有机废水方面表现较为突出,而萃取膜生物反应器一般用于处理工业废水中的优先污染物。其中膜分离生物反应器理论成熟,实际应用较为广泛,通常所说的膜生物反应器主要指的就是膜分离生物反应器。 
  另外,按照膜组件与生物反应器结合方式的不同,又可将膜生物反应器分为一体式膜生物反应器、分离式膜生物反应器和隔离式膜生物反应器等三类。其中一体式膜生物反应器采用将膜组件浸没于生物反应器中的方式,在生物反应器中主要进行有机污染物的降解工作。而分离式膜生物反应器,顾名思义,是将生物反应器和膜组件分开放置,两者之间通过泵和管道连接,目前投入使用较多的是这种膜生物反应器。隔离式膜生物反应器利用具有选择性膜将待处理污水与生物反应器隔开,只有被选择的目标污染物才能通过膜组件而进入生物反应器中,进一步被降解,可根据不同的水处理需求,选择不同过滤功能的膜组件,对不同的目标污染物进行处理降解。 
  2 MBR 膜生物反应器工艺特点 
  2.1 分离效率高 
  各种研究表明,MBR出水水质均优于传统生物处理工艺,经MBR处理后的生活污水,COD、BOD、浊度都很低、大部分细菌、病毒被截留,出水水质已达到或优于建设部生活水平杂用水水质标准。 
  由于不需要沉淀池和专门的过滤单元,因而占地面积较小,并且无污泥沉降性问题。系统中 MLSS 浓度维持较高水平,大大提高了系统的容积负荷,使得系统的抗负荷冲击能力增强,可有效处理高浓度有机废水。 
  膜在一定的操作压力下,可以让水和低分子溶解物质通过它,实现混合液的泥、水分离,使得污水处理构筑物结构紧凑。这种膜分离几乎是一种强制的机械拦截作用,优于传统法中二沉池的自由重力沉降作用,不会因为污泥膨胀现象而导致出水水质超标或恶化,同时这种膜可使胶体物质与已净化的水分开,可拦截去除大部分致病菌,减少消毒药剂用量,使悬浮物和浊度接近于零。由于污泥龄可以很长,出水中代谢物含量极低,所以水质良好而稳定。因此,适合用于中水回收,具有较高的水质安全性,实现了污水资源化。 
  2.2 活性污泥浓度高 
  膜生物反应器通过膜分离技术可最大限度地强化生物反应的功能,反应池内MLSS浓度可达10000mg/L以上,耐负荷冲击能力强,有效处理高浓度有机废水,出水水质良好,悬浮物和浊度低,可减少生物好氧污泥池的体积,提高了污水的大分子难降解的物质处理效率。 
  2.3 可使某些专性细菌维持其原有活性 
  在膜生物反应器中,废水与活性污泥被膜隔离开来,废水在膜腔内流动,与进水槽和出水槽相连,而含有某种专性细菌的活性污泥在膜外流动,废水与微生物不直接接触,这样可获得理想的处理效果。 
  2.4 有利于生物反应器内硝化细菌的滞留生长 
  膜的截留作用防止了硝化细菌的流失,保持了生物反应器内的高浓度硝化菌,从而大大提高了硝化效率。 
  2.5 可提高系统的传氧效率 
  在膜生物反应器中,曝气系统所采用的膜是一种透气性膜,传质阻力小,可以在高压下运行;影响气泡大小和停留时间的因素对其没有影响,系统供氧更稳定;MBR 对氧的高利用效率及其间歇性运行方式,大大减少了曝气设备的运行时间和用电量。 
  2.6 污泥产率低 
  理论上讲,膜生物反应器能将污泥完全截留在生物反应器内,实现不排泥操作——污泥零排放。实际应用MBR工艺中,污泥负荷非常低,反应器内营养物质相对缺乏,微生物处在内源呼吸区,因而使得剩余污泥的产生量很少,污泥产率低。 
  3 膜生物反应器的应用前景探讨 
  由于MBR具有独特的优点,在城市污水、给水处理等方面得到广泛的关注和应用,MBR在下列领域具有较大的应用前景: 
  3.1 土地填埋场/堆肥沥滤液处理、高层建筑的中水回用、高浓度有机废水的处理、难降解有机废水的处理和饮用水处理等。但MBR工艺投资与运行费用较高,在我国推广应用还有一定困难。目前,随着水资源短缺的日益加剧,人们的环保意识日益提高以及膜技术的发展和日益成熟,MBR技术在我国将作为一种实用技术而被广泛应用。 
  3.2 MBR在膜污染的防治、污泥产生量的减少、节能和降低造价、新型膜过滤技术等方面的开发研究将不断深入,在大规模实用化工程开发方面具有广阔的开发前景。 
  3.3 膜生物反应器有效克服了与污泥沉降性能有关的限制,并取代二沉池,同时还能达到澄清和除菌的目的。在废水处理中有利于微生物浓度的提高,可提高系统的传氧效率并可使某些专性细菌维持原有的活性,对于已经建成的污水处理厂,若改用MBR工艺,在不增加反应器容积的情况下,可使处理水量大大提高。 
  3.4 由于其具有出水水质优、占地少等许多常规工艺无法比拟的优势,膜生物反应器在污水处理与中水回用事业中所起到的作用也越来越大,并具有非常广阔的应用前景。 
  3.5 膜生物反应器工艺的一大缺点是膜在运行一段时间以后会因为膜收到污染而导致膜通量的降低,如何减缓膜污染进程从而维持膜通量是应用膜工艺时所面临的一大挑战。 
  3.6 虽然较高的污泥浓度能有效减小MBR体积,但过高的污泥浓度对MBR正常运行是不利的,在运行MBR时应控制适当的污泥浓度。 
  4 结束语 
  总之,随着材料科学的发展及膜生物反应器理论应用实践的成熟,廉价高效膜材料的开发,膜生物反应器在水处理领域必将得到更为深入和广泛的应用。 
  参考文献: 
  [1]黄霞.膜生物反应器在我国的研究与应用新进展[J].环境科学学报,2008,28(3). 
  [2]徐振良.胶束强化超滤处理含镉和铅离子废水的研究[J].膜科学与技术,2002, 22(3). 
  [3]李志东.膜生物反应器(MBR) 处理废水的研究进展[J].净水技术,2007, 26(1).
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