黄楼
湖南博世科环保科技有限公司广西分公司 广西南宁 530000
摘要：随着科学技术的不断发展，众多新型技术开始在污水处理中得到实践应用。其中MBR是表示生物膜反应器的一种新型处理污水技术。该技术既使用了膜分离工艺，又结合了生物处理方法，具有处理水质好、便于中水回收、节约能源等众多优点。因此文章结合实例，就MBR工艺在污水处理中的应用及效果进行略述。
关键词：MBR工艺；污水处理；应用；效果
在党的十九大上，总书记在报告中提出了青山绿水的理念，要求努力践行这一理念，并实现生态环境有根本性好转的发展目标。在雾霾等污染严重威胁自然环境的今天，为了保证群众的生活质量，必须采取创新性方法来控制污染，同时也需要节约宝贵的能源。这些污染中就包括了水的污染。作为一种新型的污水处理工艺，MBR具有一些其它污水处理方法所无法比拟的优势。它符合国家提倡的环保理念，值得认真地加以研究，并大力予以推广。
一、MBR的原理分析
（一）MBR的原理
MBR英文全称是MembraneBioreactor，它表示生物膜反应器的一种新型处理污水技术。该技术既使用了膜分离工艺，又结合了生物处理方法，具有独特的优点。膜分离的工作原理是通过膜不同大小的孔径来截留部分颗粒物，甚至可截留单价离子，使得水转变为渗透产物，最终形成净化出水以及截留的浓水。而常用到的生物处理方法是利用微生物的氧化作用，对溶解性或者悬浮性的有机化学物进行生物降解与去除，这种生物处理离不开一定的生物反应器条件做支撑，以便确保拥有足量的活性微生物。MBR把以上两种工艺融合起来，确保了对污水的有效化处理。
（二）MBR的优点
MBR可以给系统里的污泥提供适合的环境条件，确保其累积到最大的浓度，此时系统中的能源几乎全用在细胞的生长中。进水带来了很多微生物，使得一定的生物浓度得以保持。在反应器中微生物被全部截留，经过反应池的水就直接变成了净化水，这样减少了传统处理工艺中沉淀、混凝及过滤等环节，工艺流程短，运行控制灵活；同时，MBR的出水水质稳定且优于国家一类A标准，甚至指标达到了地表水IV类，便于直接回用，这大大提高了水的利用率，节约了能源；它处理单元里保持着高浓度的生物量，容积负荷得到了大大的提高，由于膜分离的高效能极大地缩短了处理单元水停留的时间；另外，生物污泥运行期间保持了动态平衡，减少了污泥的产生量，也缩减了污泥处理的成本。MBR生物脱氮效果比较好。SRT与HRT完全分离，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率高；MLSS浓度高，反硝化基质利用速率高。同时，MBR装置一般所占用的地方较小，节约宝贵的土地资源，便于实施和日后的经营管理。
二、工程实例
（一）工程概况
某地的生活污水处理站在设计之初，就选用了MBR工艺来对该地区的生活污水进行处理。该工程设计最大处理能力200m3/d。污水处理站的设计原水水质指标按常规生活污水考虑，确定为：BOD5=160mg/L；CODcr=300mg/L；SS=200mg/L；NH3-N=35mg/L；T-N=45mg/L；T-P=4mg/L。出水用于该地区绿化及道路浇洒，根据环评报告要求达到一级A标和国家关于城市污水再生利用（城市杂用水）水质标准的有关要求，该污水处理站处理后的出水应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级A标标准，即：BOD5≤10mg/L；CODCr≤50mg/L；SS≤10mg/L；T-N≤15mg/L；NH3-N≤5（8）mg/L；T-P≤0.5mg/L；PH=6～9。消毒后作为绿化用水时，应满足：总余氯≥1.0mg/L，总大肠菌群≤3个/L。
污水自流经化粪池及手动格栅除去污水中的粗大漂浮物等杂质后，进入调节池。水解调节池对污水进行水质水量调节，调节池中设有潜水搅拌器，使原水中的杂质颗粒、无机物等不致沉淀，同时使污水在厌氧条件下降低部分有机物。调节池污水通过污水提升泵提升进入缺氧池，同时从好氧池回流的泥水混合液（回流比达400%）进入缺氧池在缺氧状况下对污水进行脱N；污水在好氧池中，除去污水中的有机物染物，再在MBR池中混合液经膜组件进行固液分离，抽吸水经消毒后排入清水贮水池用于绿化及道路浇洒。从MBR池间歇排出的污泥，直接进入污泥收集池（可排入化粪池）。由于该工程污泥量较小，每日仅产生约40kg干污泥，按浓缩后的污泥含水率约98％计，每日产生的浓缩剩余污泥约2m3。对如此小量的污泥，设置污泥脱水设备甚不经济，故考虑将污泥排入化粪池，定期用罐车外运集中处置。
（二）MBR设计参数
（1）选择合适的HRT和SRT
过滤使膜组件维持高的COD去除率，而水力停留时间HRT和泥龄SRT对COD的除率影响极小。为节省造价，设计时HRT可选择6～10h，SRT宜为30d左右。
（2）污泥浓度和曝气强度对MBR过滤系统的影响
实验结果表明，在50kPa压力下，MBR系统污泥质量浓度为1400mg/L时，过滤率为30L/（m2?h）。污泥浓度增加至2800mg/L和5600mg/L，系统过滤率减少到18L/（m2?h）和10L/（m2?h）。可以看出，为了获得过滤率高，必须降低污泥浓度。当压力50kPa和污泥质量浓度5600mg/L时，将曝气强度为2L/min提高到4L/min，滤过率从10L/（m2?h）变为13L/（m2?h），明显高曝气强度有利于滤过率增加。研究还发现，压力为80kPa，滤速达到临界值，再提高压力滤速基本不变化；而在低的污泥浓度下，随着压力的提高，滤速则不断增加。也可以看出，如果要控制过滤速率低于临界值，以防止污染的膜，仅通过增加曝气强度，还必须减少污泥的浓度。实际工程应用中，污泥浓度宜取5～10g/L，MBR系统的滤速不宜高于25L/（m2?h），曝气强度为4L/min，气水比为1：10～20。这样既能节省能耗，还能保证良好的出水效果及减缓膜污染。
（3）兼备脱氮除磷能力
兼备脱氮除磷能力的MBR系统对废水中氮、磷及有机物的去除规律当进水氨氮是44.1mg/L，出水氨氮浓度为0.01mg/L，这几乎不能被检测到。结果发现，在多级氮去除率硝化MBR系统略优于一级硝化。在MBR系统中有内回流时的氨氮浓度为0.07mg/L，去除效果优于没有内部回流的情况。污泥龄为15d，回流比R1为100%，R2为400%；容积负荷为0.12kg-NH4-N。
三、MBR工艺类型
根据膜组件和生物反应器的组合方式，可将膜—生物反应器分为分置式、一体式以及复合式三种基本类型。
（一）分置式膜—生物反应器
把膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜—生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；而且膜通量普遍较大。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力消耗高，并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象。
（二）一体式膜—生物反应器
分两种形式，一是将膜组件浸没池与生物反应器分离，之间通过泵来输送要过滤的污水，这样可以将膜浸没池作为好氧区，而生物反应池作为缺氧区实现硝化—反硝化目的，而且便于将膜进行清洗。
第二种时将膜直接置于生物反应器内，通过真空泵或其他类型的泵抽吸，在负压状态下使污水流经膜得到净化。为了减少膜污染，一般泵的抽吸是间歇运行的。进水进入膜—生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。这种形式的膜—生物反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相对较低；占地较分置式更为紧凑，近年来在水处理领域受到了特别关注。膜组件下方置有曝气装置，可以为生化反应提供氧气，其次可以提供上升气流冲刷膜丝，膜丝相互摩擦，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，有效防治膜污染。这种装置省去了循环系统，能耗相对较低，一般为2~4kWh/m3，是目前在污水处理项目上应用较多的方法。
（三）复合式膜—生物反应器
在形式上也属于一体式膜—生物反应器，所不同的是在生物反应器内加装填料，从而形成复合式膜—生物反应器，改变了反应器的某些性状。
结语
总之，我国水环境问题异常严峻，水质污染严重。特别是由于小流量污水因分散、不易收集等原因，大多直接排放，对环境造成极大影响。MBR工艺因其投资相对不高、工艺流程简单、运行管理方便、耐冲击负荷强、处理效果良好等优点，非常适合经济、技术、管理水平有限的小流量污水处理，对控制水质污染意义重大。
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