MBR膜技术在污水处理中的应用

MBR膜技术在污水处理中的应用

摘要：随着我国经济技术的不断发展，我国污水处理技术也逐渐发展起来。但

工业、农业的发展给淡水生态带来了极大的污染问题，污水处理与回收已经成为

了保障社会可持续发展的重点。在污水处理与回收利用当中，虽然污水处理与回

收工艺非常多，但是不同地区的污水处理质量参差不齐，究根结底是因为技术上

的差异。基于此，本文重点提出一种MBR技术，对MBR技术进行分类，并提出

该项技术在污水处理和回收中的应用。

关键词：MBR技术；污水处理的应用

引言

近年来，随着科学技术的不断发展，污水处理技术也得到进一步的提升。作

为生命之源的水也受到了严重的污染，而我国属全球人均水资源最匮乏的国家之一，面临严峻的水污染形势，各种水处理技术应运而生，MBR（膜生物反应器）

技术被称为21世纪的水处理技术，有出水水质好、生产连续稳定、占地少、污

泥产率小［2］和氨氮去除效率高［3］等优点，其污泥龄可达15～20d，MLSS达

到12000～15000mg/L，有机负荷（F/M）仅为0．05～0．15kg/kg·d［4］，在跨

入新千年以后，越来越多地应用于各类污水处理中；并且在中水回用中采用MBR

工艺也有很大的优势，具有突出的应用价值。

1MBR膜技术及分类

1.1膜生物反应器处理技术（MembraneBioreactors,MBR）是于20世纪初出现，并于20世纪60年代后得到迅速发展的一种分离新技术。它是将MBR膜高效分

离技术与污水中生物降解作用有机结合起来的一种新型、高效的污水处理技术。

膜分离技术最早应用于微生物发酵工业。随着材料科学的发展与制膜水平的提高，其应用领域不断扩大，已经涉及到食品加工、化工、冶金、医疗废水处理等多个

领域。MBR膜利用膜分离技术替代二沉池进行固液分离，可同时实现水力停留时

间（HRT）和污泥停留时间（SRT）的分别控制。它具有出水质量高、运行效果稳定、占地小、污泥浓度高且高效、节能、环保等特征。

1.2分置式膜生物反应器

分置式膜生物反应器也就是膜组件和生物反应器的一种分开装置，该设备相

对独立，膜组件和生物反应器之间采用泵-管连接。此工艺膜组件与生物反应器相

互分开，保持独立运行，所以彼此之间不会产生明显的干扰，调节也更加简单，

并且膜组件在生物反应器外，也更加易于更换、清洗。但是在实际使用中也存在

着些许弊端，包括动力消耗大、加压泵需要提供高压，这就出现了膜表面高速流失，降低膜污染，这也是造成动力消耗大的重要因素。通过有关调查显示，此技

术每吨出水的电能损耗为2-10kWh，大约是活性污泥法能耗的10-20倍，所以当

今人们更加注重能耗较低的一体式膜生物反应器。

1.3一体式膜生物反应器

该项技术最初主要是用于处理生活污水，近些年国内、国外也重点加强该项

技术的研究与发展。一体式膜生物反应器主要是把膜组件放入到生物反应器当中，也有人称其为淹没式膜生物反应器（SMBR技术），主要是结合重力原理以及水

泵抽吸压力生成的负压原理产生出水动力。使用SMBR技术能够降低整个系统占

地面积，同时此工艺可以采用抽吸泵、真空泵吸水，在实际使用当中，动力消耗

费用相比分置式膜生物反应器能耗更低，动力消耗大约是分置式膜反应器的10%。如果是利用重力原理出水，则可以将这份成本也节省掉。但此技术也并非十全十美，在实际使用当中由于模组件要浸没到生物反应器混合液当中，污染较为严重，清洁起来更加繁琐，需要在反应器中提取膜组件。

2MBR膜技术的应用领域

2.1生活污水

当前污水处理设施主要以城市污水处理厂为主，如昆明第四水质净化厂（设

计处理水量为60000m3/d）、无锡市城北污水处理厂四期工程(设计处理水量为50000m3/d)、广州市京溪污水处理厂(设计处理水量为100000m3/d)]等大型污水

处理厂均开始采用MBR膜处理技术。昆明第四水质净化厂由ICEAS改造为MBR，该厂MBR工艺运行以来,膜池MLSS稳定控制在5000~7000mg/L，出水TN<10mg/L。无锡市城北污水处理厂四期工程由于建设用地少、出水水质要求高，故采用了MBR膜处理技术。经MBR膜处理，污水处理厂出水稳定,出水COD<50mg/L、

SS<50mg/L、总氮<15mg/L。广州市京溪污水处理厂采用MBR膜处理技术处理市

政污水，考察了膜生物反应器对生活污水中COD、氨氮、浊度等的去除效果。结

果表明，MBR稳定运行期间能有效抵御各种冲击负荷，出水水质稳定，对COD、

氨氮、浊度的平均去除率分别达到91%、98.9%、99.5%。

2.2生活垃圾渗透中的作用

通过相关调查结果显示，生活垃圾主要的处理方法竟就是填埋方法，这就导

致大量的垃圾渗透物侵染土壤，导致严重水土污染问题。垃圾渗透溶液当中包含

了大量的重金属和BOD。我国十分注重垃圾渗透处理，并颁布了《生活垃圾填埋

场污染控制标准》。过去在垃圾渗透方面都是采用生化、物化等方法渗透、过滤，但是此方法运行效率非常低，无法保障渗透液的处理质量，难以彻底降低土壤中

的毒性。而应用MBR技术，此技术可以利用自身的反硝化工艺过滤渗透物，让

无害的渗透液体渗透进土壤当中，将重金属、BOD隔离出来、集中处理。

2.3养殖、屠宰废水

畜禽养殖业是我国农业和农村经济发展的支柱产业，畜禽养殖粪便污水排放

和主要污染物排放问题凸显，猪场沼液含有大量有机物、氮、磷等营养元素,可回

用与农业生产,但不经处理排放的水体却会造成严重的环境污染。某养猪厂处理废

水水量为300m3/d，进水COD为15000mg/L、BOD5为8000mg/L、SS为

18000mg/L、氨氮为3500mg/L，经过前期固液分离等预处理进入好氧MBR池，好氧MBR单元对COD、BOD5、SS、氨氮的去除率可达86.5%、89.6%、99.6%和65%。刘旭东等采用MBR膜处理屠宰场废水，进水COD为1397~864mg/L、BOD5

为692~443mg/L、SS为1150~684mg/L、氨氮为58~24mg/L，经过连续运行监测，

膜系统出水COD<40mg/L、BOD5<10mg/L、SS<2.3mg/L、氨氮<1.6mg/L。有机物的

去除率在97%以上，出水满足中水回用标准。

2.4在市政用水方面的应用

MBR技术在各个领域中的应用都十分广泛，北京奥运会上的马术赛场就采用

了国际上顶端的MBR技术。MBR技术在市政用水方面采用了集约化设备，所占

空间面积非常小，并且可以有效的提高节能效率。同时，在实际运行中，MBR技

术还可以将结合网络技术、传感技术实现水质的动态监测，确保城市用水的安全性。自从20世纪末以来，我国全面开始发展污水处理与回用技术，MBR技术在

实际应用中也变得愈加广泛，并以每年20%的增长速度在污水处理领域中的应用

遥遥领先。在如今，城市水生态发展当中MBR技术已经成为了一种不可或缺的