一体式膜生物反应器的研制与开发

江苏天雨环保集团有限公司 左中海 王明根

　　摘要：本文介绍了一体式膜生物反应器的优点与工作原理、结构，重点介绍了MBR的运行情况与膜污染的控制方法，MBR的市场前景。
　　关键词：膜生物反应器（MBR） 污水处理 膜技术 膜污染 中水回用

1.研制的目的

　　膜生物反应器是由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，与传统的生化处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；耐冲击负荷，易于扩容；易于实现自动控制运行、无需专业人员操作、管理简单等优点。80年以来，该技术愈来愈受到重视，成为水处理技术研究的一个热点。目前膜生物反应器已应用于美国、德国、法国、日本和埃及等十多个国家，处理规模在6～13000m³/h。我国是一个水资源匮乏的国家，随着近20年来经济的飞速发展，水污染与供水量不足已成为最严峻的现实问题，极大地阻碍着经济的发展，在北方和西北地区，水资源短缺尤为严重，水资源的再利用已成为当务之急，将小区的生活污水处理后重新回用，作为杂用水（如冲厕所、洗车、绿化等），不但可缓解水资源短缺所引起的茅盾，而且保护了环境，利国利民。从国外的许多成功实践表明，污水资源的再生利用是解决城市缺水的有效、经济而又便捷的途径。现在有许多院校、研究所对MBR投入了细致的研究，获得了许多成果，如何将科技成果转化为生产力，尽快投入市场，占领行业制高点，是目前研究的重点，开发高附加值、高技术含量的产品一直是我公司所倡导的主题，因此研制MBR膜生物反应器不但符合社会发展的潮流，也符合我公司发展的方向。
　　出于上述目的，根据我厂多年的环保机械制造经验，我们开发研制了专用于中水回用的MBR膜生物反应器。

2.结构原理介绍

　　膜生物反应器主要由生物反应器与膜组件两部分构成，污水中的有机物经过生物反应器内微生物的降解作用，使水质得到净化，而膜的作用主要是将活性污泥与大分子有机物及细菌等截留于反应器内，使出水水质达到回用水水质要求，同时保持反应器内有较高的污泥浓度，加速生化反应的进行。
　　膜生物反应器主要由池体、膜组件、鼓风曝气系统、泵及管道阀门仪表等组成，处理能力为20t/d。
　　1) 池体
　　由碳钢及型钢等焊接而成，其上设有进、出水管道及排空管道，根据处理量的大小制成相应规格的池体，为延长池体的使用寿命，池体必须经过特定的防腐。
　　2) 膜组件
　　膜组件是本套系统的核心部件，出水水质的好坏与处理成本与其有直接的关系，由专业生产厂商提供，根据不同的水质要求，一般选择的膜组件也不相同，由于价格因素，一般都选择有机膜，膜的孔径在0.2～0.4μm之间，膜通量为10L/(m²·h)。
　　3) 鼓风曝气系统
　　采用鼓风机+穿孔管曝气系统，简单可靠，管道上设有调节阀来调整膜组件的曝气强度，以减轻膜污染。
　　4) 泵
　　由于出水量不大，因此采用很小的管道泵来进行抽吸，抽吸压力与膜组件相配，出水流量可以通过流量计直接显示。

3.运行情况简介

　　污水来源为本厂的家属楼生活污水+化粪池上清液。出水则用来冲厕所与绿化。
　　进水水质：（平均）
　　　　CODcr = 275 mg/L
　　　　BOD = 128 mg/L
　　　　SS = 52 mg/L
　　　　NH₃-N = 36 mg/L
　　出水水质：（平均）
　　　　CODcr = 18.7 mg/L
　　　　BOD = 4 mg/L
　　　　SS = 0 mg/L
　　　　NH₃-N = 0.85 mg/L
　　本装置从2001年12月8日投入活性污泥开始进行调试,两星期后即全额进行，到目前已稳定地运行了10个多月，未出现异常情况，出水清澈透明，无异味，膜的抽吸压力上升缓慢。由于出水未进行消毒杀菌，因此出水流量计及管道中伴有藻类滋生，至2002年8月8日出水颜色变为浅黄，将膜组件取出后用漂白粉溶液进行浸泡处理，再装入池中，1h后出水又恢复至清澈透明，且膜通量也有所恢复。

4.膜污染的控制

　　防止膜污染是MBR的重要研究课题，为了减缓膜污染，采用如下几种方法：
　　a)采用间歇式抽吸出水的操作方式；
　　b)加大膜组件的曝气量，提高表面流速；
　　c)提高污泥的絮凝性能。
　　从实际使用情况看来，这三种方法同时使用时，效果良好。

5.结束语

　　国外对MBR的研究已有十几年的历史，MBR技术已成功应用于中水道、污水处理、粪便水处理以及工业废水的处理，如石油工业的含油废水处理和回用、纤维工业废水、酿造工业废水、造纸工业废水、医药废水、食品加工废水，取得很大的成功。目前全球已有8000多套MBR装置在正常运行，其中英国就有400多套MBR装置应用在污水处理和回用上。美国2000年用在MBR装置上的膜组件销售额达67.5亿美元，年增长速度约为13%，说明这一技术具有强大的生命力。我国对MBR的研究，自1995年开始，研究较少，自进入2001年以来我国科技界对MBR污水处理工艺研究非常活跃。中膜、天膜也研制出国产的适用于为MBR配套的中空纤维膜组件，这说明MBR技术在我国受到了极大重视，MBR作为一种新型、高效的水处理技术必定会有很大的发展，随着膜制造技术革新的技术进步，膜使用寿命的提高和膜成本的降低，制约MBR技术应用的瓶颈必将会被打破，MBR技术在污水处理与回用事业中所起的作用必将越来越大。