新型膜生物反应器的研究和应用

新型膜生物反应器的研究和应用

侯文俊　余健

(湖南大学土木工程学院,长沙　410082)

摘　要:膜生物反应器(M BR)是膜技术与生物反应器相结合而形成的一种新型的废水处理工艺。文章介绍了新型膜生物反应器对各种特种废水的处理效果,详细介绍了膜生物反应器在国内外的应用情况,探讨了存在的问题和解决的途径。

关键词:膜生物反应器;　应用

中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:100326504(2004)0520111203

膜生物反应器是由膜组件和生物反应器组成的,它以膜技术的高效分离作用取代活性污泥法中的二次沉淀池[1],达到了原来二次沉淀池无法比拟的泥水分离和污泥浓缩效果。近几十年来,国内外学者对其进行了大量的研究和探索。

1　对特种废水处理效果

随着经济的发展,环境不断恶劣,排放的污水中各种污染物日益增多,尤其是处理各种特殊的废水,用传统的工艺已远远达不到排放标准。而膜生物反应器对于这些废水有着很好的处理效果(见表1)。钱易等在研究M BR对丙烯腈废水处理中发现出水中BOD达到排放标准[1]。韩怀芬等在研究难降解有机废水的处理中发现,对C OD的去除率高,一般可达到85%以上,同时发现出水C OD值随着污泥浓度的升高而减小,并且随着运行天数的增加而趋于稳定[2]。丁杭军等在研究医院污水的处理时发现对C OD、NH3—N浓度的平均去除率很高,其出水水质符合我国医院污水排放的标准[3]。鲍建国等在研究一体式膜生物反应器处理港口污水及回用中发现系统稳定运行后,出水水质满足中水回用水水质标准的要求[4]。

表1　MBR在特种废水中的处理效果(mg/L)

污水种类

C O

D BOD NH3—N SS

进水出水进水出水进水出水进水出水

洗浴污水130～322<4099～212<50.59～10.2～0.415～500印染废水100～150018050040

黄泔废水900～12000<1006805<10130～180<54750～5470<10医院污水48～278<25200.410～241

制药废水1500～4900<180500～1633<10297～354<15430～1033<10大楼污水92～1082327～32<839～47 3.5丙烯腈废水75018931862

随着膜生物反应器技术的成熟,各种改进型膜生物反应器层出不穷(见表2)。刘超翔等在研究毛染废水的处理中发现厌氧+好氧膜生物反应器串联工艺的C OD去除率和脱色效果优于单纯的好氧膜生物反应器,对其脱色率、出水色度有很好的效果[5]。彭若梦等采用新开发的A/O膜生物反应器有良好的脱氮效果和较强的抗NH3—N冲击负荷能力,而且采用本装置处理炼油废水取得了较好的效果,出水水质达到了国家工业循环冷却用水的指标[6]。张永明等新开发了一种双功能陶瓷膜生物反应器,用该装置处理废水时可以进行抽滤/曝气的切换,从而有效地解决了一般膜反应器中普遍存在的膜容易堵塞的问题,提高了膜反应

作者简介:侯文俊(1981-),男,本科生,从事水污染与控制的研究。器处理废水的能力。此外,在该装置中增加了陶瓷载体,既可以增加生物相浓度,又可减少过多的悬浮物堵塞陶瓷膜[7]。张军等提出复合膜生物反应器(HS M2 BR),兼有生物膜法、活性污泥法、膜分离的特点,在该系统中,填料的介入为微生物提供了更加有利的生存环境,使复合系统有更强的适应性和稳定性[8],系统的复杂生态结构使其具备了较强的抗冲击负荷的能力。邢传宏等在研究无机膜生物反应器处理生活污水中发现出水水质稳定,且具有较强的抗冲击负荷的能力[9]。陈梅雪等在接触氧化槽膜生物反应器和上流式接触氧化柱膜生物反应器处理印染废水的比较中发现出水水质稳定,对其参数优化后可用于印染废水处理[10]。

新型膜生物反应器的研究和应用　侯文俊,等

表2　新型膜生物反应器处理特种废水的效果

组合工艺处理水质

C OD(mg/L)浊度(度)NH3—N(mg/L)SS(mg/L)

进水出水进水出水进水出水进水出水

厌氧+好氧膜生物反

应器

毛染废水150******** A/O膜生物反应器炼油废水98341.9245.87 2.959545无机膜生物反应器生活废水8001040 1.26000接触氧化槽膜生物反

应器

印染废水242.643.512374

上流式接触氧化柱膜

生物反应器

印染废水256.796.8146.454

2　膜生物反应器的应用

2.1　膜生物反应器在国内的应用

我国从20世纪70年代就开始探索以回用为目的的城市污水处理,所用的核心工艺大都为传统工艺,主要包括:砂滤、管道反应器、生物活性碳吸附、接触氧化等(见表3)。

表3　各种中水回用系统的比较

单位中水用途原水水质处理量

(m3/L)

处理流程出水水质

大连香格里拉大饭店冲厕、绿

化、景观

C OD〈100mg/L

SS〈60mg/L BOD

〈50mg/L60

原水2格栅2调节

池2膜生物反应

器2回用水池

C O D:3.92～7.84mg/L

BO D:0.45～0.67mg/L

SS:0

国际服务中心冲厕、绿

化、洗车SS:100～150mg/L BO D:100～150mg/L1500

原水2调节池2曝

气池2混凝沉淀2

砂滤2活性碳吸

附2消毒

SS〈5mg/L

BOD〈5mg/L

余氯〈1mg/L

北京市亚洲大酒店冲厕、绿

化、景观、

洗车

洗浴水:

BOD:80mg/L

C OD:150mg/L

SS:18.7mg/L120

原水2格栅2调节

池2混凝过滤2生

物活性碳2消毒

出水达到北京市规定

的标准

北京结核病医院冲厕、绿

化、景观、

洗车、施工

用水

二级出水:

BOD:10～20mg/L

氯氮:4～10mg/L

C OD:40～50mg/L

SS:30～40mg/L

余氯:6～8mg/L

200

二级出水2调节

池2管道反应器2

平流沉淀池2过

滤2消毒

C OD:12mg/L

BOD:1.6～16mg/L

余氯:0.8～2mg/L

首都机场冲厕、绿化

二级出水:

BOD:9.7mg/L

C OD:24.1mg/L

SS:18.7mg/L960

二级出水2调节

池2管道反应器2

平流沉淀池2过

滤2消毒

C OD:12mg/L

BOD:1.1mg/L

SS:4.5mg/L

北京市劲松宾馆冲厕、绿

化、景观、

喷泉

宾馆淋浴排水:

BOD:50～80mg/L

SS:200～318mg/L

C OD:33～103mg/L

ABS:1～2.7mg/L120

原水2曝气池2一

级接触氧化2二

级接触氧化2纤

维球过滤

C OD:1～20mg/L

BOD:0.75～10mg/L

SS〈5mg/L

ABS:0.08～1mg/L

北京市万泉公寓冲厕、绿

化、洗车

洗浴水:80mg/L C OD:150mg/L

SS:60mg/L120

原水2接触氧化2

沉淀2过滤2消毒

C OD〈50mg/L

BOD〈10mg/L

SS〈10mg/L

传统工艺处理废水能力相对弱,不能满足日益恶化的污水水质的处理;系统设备占地面积大,土地投资大;污泥排放量相对多,用于污泥处理的投资大;工作人员的投入多,开支多;而膜生物反应器中水回用系统处理废水能力强,适应日益严重的污水水质;占地面积小,土地投资少;污泥排放量少,用于污泥处理的投资少;采用P LC控制,自动化程度高,减少工作人员的投入,从而节省开支。从水质上来看,在原水水质相对恶劣的情况下膜生物反应器的中水回用系统的出水水质在C OD、BOD、SS的去除率上比其它系统更优越,有的甚至达到了零排放标准;应用膜生物反应器的处理工艺流程比较简单,从而大大减少了占地面积。

在我国随着M BR技术的不断成熟,已应用于国内一些城市生活污水处理与回用工程中,而且取得令人满意的效果(见表4)。天津市政府机关从2003年5月1日开始使用膜生物污水处理和中水回用设施系统,日处理污水20t,主要用于绿化、冲厕、刷车、清洁卫生及临时土建施工,每天可节省自来水15～17t,预计年节水达5000t.

2.2　膜生物反应器在国外的应用

目前在国际上,膜生物反应器污水处理技术已经进入工程应用阶段(见表5)。如荷兰在处理能力为

环境科学与技术第27卷　第5期　2004年9月