1、膜生物反應(yīng)技術(shù)概述

1.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的基本原理

　　膜生物反應(yīng)器是膜生物反應(yīng)技術(shù)的基礎(chǔ)，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，膜生物反應(yīng)器具有較強(qiáng)的污水處理能力，將其應(yīng)用于環(huán)境工程中，可以發(fā)揮較好的處理效果。在 20 世紀(jì) 90 年代，西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始廣泛研究和應(yīng)用膜生物反應(yīng)器。我國近年來引入此項(xiàng)技術(shù)，且進(jìn)行了大力發(fā)展和應(yīng)用。其中，膜分離技術(shù)、生物污水處理技術(shù)是膜生物反應(yīng)器技術(shù)的基礎(chǔ)，其將生物處理技術(shù)和膜分離技術(shù)的優(yōu)勢充分綜合起來，在較大程度上提升了污水轉(zhuǎn)化率與處理效果。

1.2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的分類

　　結(jié)合功能差異，可以將膜生物反應(yīng)技術(shù)的反應(yīng)器分為三種類型，包括萃取膜生物反應(yīng)器、膜曝氣生物反應(yīng)器以及膜分離生物反應(yīng)器等。其中，最為廣泛用到的為膜分離生物反應(yīng)器，經(jīng)過不斷發(fā)展，目前已經(jīng)比較成熟。

2、膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)劣勢分析

2.1 膜生物反應(yīng)技術(shù)的優(yōu)勢分析

　　研究發(fā)現(xiàn)，膜生物反應(yīng)技術(shù)綜合使用了膜分離技術(shù)和生物處理技術(shù)，以便深度凈化污水。其將膜分離技術(shù)、生物處理技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，具有較大的優(yōu)勢。具體來講，體現(xiàn)在這些方面：首先，通過膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，可以促使污泥產(chǎn)量得到有效降低，借助于膜分離單元有效隔離處理雜質(zhì)和其他有機(jī)物，在反應(yīng)器內(nèi)部限制污泥，且池內(nèi)環(huán)境不會(huì)繁殖有機(jī)物，可以顯著降低污泥產(chǎn)量。其次，膜生物反應(yīng)器具有較高的反應(yīng)效率和分離質(zhì)量，在設(shè)計(jì)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)過程中，因?yàn)橹挥休^少的生成污泥量，那么過濾單元、沉淀單元不需要設(shè)置，這樣污水處理設(shè)備占用空間得到了大大的減少，在較大程度上降低結(jié)構(gòu)成本與運(yùn)營成本，性價(jià)比較高。且污染沉降等問題不會(huì)出現(xiàn)，污水凈化效率得到提升。對(duì)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行加壓處理，借助于生物反應(yīng)膜滲透廢水，有效隔絕了雜質(zhì)和無機(jī)物，高效分離廢水與微生物，促使污水處理質(zhì)量得到提升。最后，通過膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用，可以促使反應(yīng)器內(nèi)活性污泥濃度保持在較高的狀態(tài)，顯著提升單位時(shí)間內(nèi)的降解分離量，生物處理效率得到加快，有機(jī)廢水處理質(zhì)量得到保證。

2.2 膜生物反應(yīng)技術(shù)的劣勢分析

　　調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用具有較大優(yōu)勢，如效率、質(zhì)量較高，成本較低等。但是也有諸多的問題出現(xiàn)，首先有機(jī)物是生物膜的組成部分，那么污水滲透過程中，會(huì)有較多的雜質(zhì)被吸附和過濾掉，部分物質(zhì)只有較小的分子結(jié)構(gòu)，滲透孔就可能遭到堵塞，進(jìn)而經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，降低生物膜的出水效率和出水質(zhì)量。

3、膜生物反應(yīng)技術(shù)在環(huán)境工程污水處理中的應(yīng)用

3.1 動(dòng)態(tài)內(nèi)循環(huán)反應(yīng)技術(shù)

　　該技術(shù)主要是優(yōu)化了膜生物反應(yīng)技術(shù)，促使有動(dòng)態(tài)式內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器形成，其將超濾膜發(fā)展為有機(jī)過濾生成的動(dòng)態(tài)膜，因?yàn)椴捎玫臑V膜材料孔徑較大，因此在較大程度上降低了反應(yīng)器的制造成本，推廣應(yīng)用價(jià)值較高。實(shí)驗(yàn)表明，本種反應(yīng)器只需要進(jìn)行 20min 左右的凈化準(zhǔn)備，就可以將濾餅層的作用充分發(fā)揮出來，能夠有效濾除污水里面的 COD/TN/TP 等成分，其中對(duì)COD 的去除率可以達(dá)到 96% 以上。且將內(nèi)循環(huán)動(dòng)態(tài)模式運(yùn)用于反應(yīng)器中，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的內(nèi)流性，可以更加均勻的混合混合液，相較于分離生物反應(yīng)器，其具有更好的凈化效果。在氨氮去除方面，可以達(dá)到 98% 以上的去除率;在總氮去除方面，因?yàn)閼?yīng)用了動(dòng)態(tài)生物膜，可以達(dá)到 52% 以上的 TN 去除率。

3.2EGSB-MBR重組技術(shù)

　　EGSB 即為第三代厭氧反應(yīng)器膨脹顆粒污泥床，其將出水回流系統(tǒng)增加于上流式厭氧反應(yīng)器中，可以更加高效地融合反應(yīng)器內(nèi)液，更加均勻緊密地接觸有機(jī)質(zhì)和微生物，促使生化反應(yīng)速度得到加快，生物降解效率得到提升。通過有機(jī)結(jié)合膜生物處理技術(shù)和 EGSB，能夠?qū)煞N技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，且兩者的劣勢也可以得到有效消除。通過EGSB-MBR 重組技術(shù)的運(yùn)用，可以互補(bǔ)整合兩者的優(yōu)勢和缺陷，促使凈化系統(tǒng)更加穩(wěn)定高效運(yùn)行。

3.3曝氣濾池技術(shù)

　　在膜生物反應(yīng)技術(shù)體系中，非常重要的一種類型為曝氣濾池技術(shù)，目前主要是搭配使用曝氣濾池技術(shù)和分離反應(yīng)器，借助于氣浮工藝的運(yùn)用，將膠體、專用洗滌劑等投放于曝氣生物反應(yīng)器內(nèi)，其與廢水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促使中和、沉淀的目的得到實(shí)現(xiàn)，有效分離了污水污染物和水分，凈化效果比較顯著。

4、膜污染與防治

4.1 膜污染的影響因素

4.1.1 膜的性質(zhì)

　　膜材料、膜孔徑、孔隙率、親水性等較多方面都屬于膜的性質(zhì)內(nèi)容。在膜孔徑方面，進(jìn)水及反應(yīng)器內(nèi)混合液的性質(zhì)是膜污染出現(xiàn)的主要原因。一般來講，膜具有更高的通量和更大的孔徑，更容易有堵塞問題出現(xiàn)。在親水性方面，膜抗污染性能會(huì)在較大程度上受到膜材料親水性的影響，親水性膜不會(huì)受到吸附影響，會(huì)有更大的膜通量產(chǎn)生。膜孔隙率較小的話，更容易出現(xiàn)堵塞問題。

4.1.2 污泥混合液的性質(zhì)

　　懸浮物固體濃度、粒度分布等都屬于污泥混合液的性質(zhì)內(nèi)容，其會(huì)在不同程度上影響到膜污染。如果生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度保持在較高狀態(tài)，可以促使污泥負(fù)荷得到降低，基質(zhì)去除率得到增加，污泥產(chǎn)量得到減少，但是也有研究表明，過高的污泥濃度，會(huì)影響到固液分離。在 EPS 方面，其是微生物細(xì)胞的高分子粘性物質(zhì)，會(huì)直接影響到活性污泥混合液中絮體的形成。大量研究表明，膜污染會(huì)直接受到 EPS 的影響。在污泥顆粒尺寸分布方面，一般來講，絮體尺寸與濾餅層阻力之間存在著反比關(guān)系，也就是說越小的絮體尺寸，會(huì)產(chǎn)生越大的濾餅層阻力。

4.1.3 操作條件

　　膜污染也會(huì)受到操作條件的影響，其中，膜通量、操作壓力、運(yùn)行溫度等都屬于重要的影響因素。在溫度方面，通過對(duì)運(yùn)行溫度適當(dāng)升高，可以促使膜分離過程的實(shí)施更加順利，這是因?yàn)闇囟茸兓S之改變了粘液粘度，且提升溫度，還可以促使膜面上污染層的厚度和孔徑得到改變，促使膜的通透性能得到有機(jī)改善。

4.2 膜污染的防治措施

4.2.1 增強(qiáng)膜的抗污染能力

　　因?yàn)槟さ男再|(zhì)會(huì)直接影響到膜污染的產(chǎn)生，因此，選擇的膜需要具備較高的孔隙率、較好的親水性以及適當(dāng)?shù)目讖健Ｈ绻儆谧匀辉魉?，那么就需要進(jìn)行改性處理。通過改性處理，可以促使膜通量得到增加，生物污染得到減少。

4.2.2 改善混合液特性

　　通過對(duì)混合液特性進(jìn)行改善，可以有效防治膜污染。在具體實(shí)踐中，可以將預(yù)處理組件添加于工藝中，以便將污染物去除掉，也可以對(duì)污泥特性參數(shù)進(jìn)行改善，以便對(duì)膜污染有效防治。其中，將 PAC 顆粒添加于混合液中，可以將 PAC 顆粒的吸附作用充分發(fā)揮出來，促使活性污泥的可濾性能得到改善，濾餅層形成得到減小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)膜過濾阻力降低的目的。且 PAC 顆粒的投入，也可以促使生物固體回流得到增加，進(jìn)而促使濾餅層厚度得到減少。

4.2.3 優(yōu)化膜分離的操作條件

　　在膜污染防治中，還需要對(duì)膜分離的操作條件大力優(yōu)化。其中，充分利用終端過濾能量，會(huì)導(dǎo)致膜污染較快出現(xiàn)，針對(duì)這種情況，就可以實(shí)施錯(cuò)流過濾。有人將終端過濾、錯(cuò)流過濾、反沖洗的優(yōu)勢充分利用起來，將終端過濾、反沖洗、過流過濾復(fù)合系統(tǒng)構(gòu)建了起來。實(shí)踐研究表明，本系統(tǒng)具有較好的運(yùn)行效果和較高的經(jīng)濟(jì)性。

4.2.4 優(yōu)化反應(yīng)器和膜組件的構(gòu)成

　　在未來發(fā)展中，需要對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)精心設(shè)計(jì)，促使設(shè)備死角、死空間間隙得到減小，避免有微生物變質(zhì)問題出現(xiàn)，促使膜污染得到減輕。此外，通過對(duì)流道結(jié)構(gòu)合理設(shè)計(jì)，可以促使水流及時(shí)沖掉被截留的物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)膜污染減輕的目的。

5、結(jié)語

　　在可持續(xù)發(fā)展理念日趨深入的今天，環(huán)境工程污水處理中廣泛應(yīng)用了膜生物處理技術(shù)，其具有較好的處理效果和較快的處理效率，且性價(jià)比較高，值得推廣和應(yīng)用。但是，在實(shí)際應(yīng)用過程中，膜生物反應(yīng)技術(shù)也存在著一些問題，如膜污染問題等，需要引起人們充分的重視，采取針對(duì)性的防治技術(shù)，避免膜污染問題的出現(xiàn)。在未來發(fā)展中，需要繼續(xù)深入研究膜生物反應(yīng)技術(shù)，優(yōu)化技術(shù)工藝，增強(qiáng)污水處理效果，為我國環(huán)保事業(yè)的推進(jìn)做出更大貢獻(xiàn)。