mbr 在污水领域应用及展望

MBR在污水领域应用及展望摘要本文介绍了膜生物反应器的原理、分类和特点，阐述了膜生物反应器在国内外的研究应用情况，对膜生物反应器应用存在的问题也作了简要的分析，最后，对膜生物反应器作了一个简单的展望。关键词膜生物反应器；原理；分类；特点1、概述膜生物反应器MEMBRANEBIOREACTOR，MBR是高效膜分离技术和传统活性污泥法的结合，几乎能将所有的微生物截留在生物反应器中，这使反应器中的生物污泥浓度提高，理论上污泥泥龄可以无限长，使出水的有机污染物含量降到最低，能有效地去除氨氮，对难降解的工业废水也非常有效。与传统生物处理工艺相比具有出水水质好，占地面积少，设备集中，模块化，并且具有升级改造的潜力，是一项很有发展前景的工艺。1969年，美国的SMITH首次报道了美国DORROLIVER公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。1970年，美国的DORROLIVER公司和日本的SANKIENGINEERING有限责任公司达成协议，使得该工艺进入日本市场。目前在世界范围内，实际应用的MBR系统已经超过500套，同时许多工程在计划或者建设中。MBR在日本的商业应用发展的很快，世界上约有66的工程在日本，其余的MBR工程主要在北美和欧洲。2、膜生物反应器的形式根据膜材料的不同,膜主要分为有机膜、无机膜两大类。有机膜价格较便宜,但易污损无机膜能在恶劣的环境下工作,使用寿命长,但价格较贵。根据膜组件在MBR中所起作用的不同,可将MBR分为分离MBR、无泡曝气MBR和萃取MBR三种。分离MBR中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池,MBR由于高的截流率,并将浓缩液回流到生物反应池内,使生物反应器具有很高的微生物浓度和很长的污泥停留时间,因而使MBR具有很高的出水水质无泡曝气MBR采用透气性膜对生物反应器无泡供氧,氧的利用率可达100,因不形成气泡,可避免水中某些挥发性的有机污染物挥发到大气中；用于提取污染物的萃取MBR是由内装纤维束的硅管组成,这些纤维束的选择性将工业废水中的有毒污染物传递到好氧生物相中而被微生物吸附降解。根据生物反应器和膜组件结合的方式不同,膜生物反应器可分为分置式（图1）和一体式（图2）。分置式是指膜组件与生物反应器分开设置,压力驱动靠加压泵。分置式的特点是运行稳定可靠,操作管理容易,易于膜的清洗、更换。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积,由循环泵提供的水流流速都很高,动力消耗较高。一体式是将膜组件置于生物反应器中,通过真空泵抽吸,得到过滤液。一体式的最大特点是运行费用低,但在运行稳定性、操作管理方面和膜的清洗更换上不如分置式。3、我国膜生物反应器技术我国对膜生物反应器污水处理技术的研究较晚，但发展迅速，近年来，MBR工艺已有实际应用实例，并保持着良好的发展势头。1991年，岑运华首次报道了膜生物反应器在日本的应用情况。随后，一些大学和科研机构纷纷开展了关于膜生物反应器的研究。如清华大学、中科院生态环境研究中心、哈尔滨工业大学、天津大学、同济大学、华东理工大学等对膜生物反应器的运行特性、膜通量的影响因素、膜污染的防治与清洗等方面做了大量细致的研究工作,MBR技术研究受到国家“八五”、“九五”、“十五”科技攻关项目基金支持，取得了很大进步。2002年，膜生物反应器的研发又被列为“863”重大科技项目，推进膜生物反应器在污水处理及回用中的应用。目前我国已有膜科学技术研究机构上百家，膜生产企业数百家，参与MBR的研究机构有数十家，近年来，中国期刊网上关于MBR研究的论文500余篇，MBR的研究方面取得了很大进展。目前多处于实验室的研究阶段，工程应用仍较少。研究主要集中在城市废水及生活污水的回用，同时也开始涉及工业废水处理研究，其中主要是高浓度有机废水及难降解废水韵研究，主要是采用膜生物反应器处理巴西基酸生产废水、造纸废水、石油化工污水、调味品厂高浓度有机废水、中药废水。我国膜生物反应器对城市废水及生活污水的研究主要是探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥法和生物膜相结合的复合式工艺。刘锐等在研究膜生物反应器与传统活性污泥工艺进行比较后发现，在运行条件一致的情况下，膜生物反应器有更强的去除能力。陈卫文等研究膜生物反应器对各分子质量区间内有机物的去除规律发现，物理截留作用可完全截留粒径022M的有机物，而活性污泥的降解作用以及膜表面滤饼层和凝胶层的共同作用可去除大部分022M以下的有机物。张西旺等在研究一体式膜生物反应器处理高氨氮小区生活污水的中试实验中发现，通过增设泥水回流和缺氧区可将氨氮去除率从60提高到95以上。周建仁等在研究膜生物反应器处理高浓度生活污水的实验中发现，在进水COD为125013500MGL时，去除率可高达941一956，BOD5的去除率可达98以上。同时，国内的学者也开始研究膜生物反应器中运行参数的数学模型，主要为最佳水力停留时间、最佳排泥时间以及最佳反冲洗周期，并通过实验得到验证。4、MBR发展中需解决的问题综合分析国内外膜生物反应器的发展历程及各阶段研究重点可以看出，膜生物反应器优势明显，并不断得到发展和应用。但许多研究和工程实践也发现该技术存在一些不足，如膜污染、投资高、能耗高等问题。在目前国内外尤其是国内的经济发展水平、膜产品供应状况和规范设计要求的条件下，MBR用于污水处理的最大经济流量的确定是一个亟待解决的课题。同时需求界定和推荐比较适于采用MBR技术处理的污水类型。5、MBR的应用前景目前，膜生物反应器已有在生活污水回用、医院废水处理的工程实例，但应用工程数量还较少。随着膜制备技术的进步，MBR专用膜品种的开发，膜质量的提高和膜制造成本的降低，无机膜组件的出现和各种高效膜组件形式的发明，MBR的设备投资也会随之降低，为膜生物反应器的发展提供了良好的技术支持，膜质量的提高和造价的下跌也为反应器实现广泛使用提供了可能。MBR在水处理中的应用范围必将越来越广。作为一项极有发展前景的水处理技术，还需要对反应器中的膜分离与膜污染有进一步的认识，建立生物特性与物理特性之间的关系，更有效地利用膜生物反应器。膜生物反应器水处理技术的发展和广泛应用将成为生化水处理技术发展史上的又一次飞跃，在未来的废水处理技术领域占有重要的位置。参考文献1熊丽芳，胡兆吉，王白杨等；膜生物反应器及其发展展望；20052孙秀云,王连军,田爱军MBR在污水处理中的应用J污染防治技术，2003，16（4）39413邓莉蕊，苗群，刘志强MBR法废水处理技术应用现状J山东环境技术交流，2003，644454张军，吕伟娅，聂梅生等MBR在污水处理与回用工艺中的应用J环境工程，2001，19（5）9115于水利，赵方波膜生物反应器技术发展沿革与展望J工业用水与废水，2006，37（2）166刘岩，李志东，蒋林时膜生物反应器MBR处理废水的研究进展长春理工大学学报，2007，30（1）981017葛元新，朱志良MBR膜的污染及其清洗技术研究进