MBR一體化生活污水處理技術(shù)介紹
一、 膜技術(shù)在水處理中的應(yīng)用發(fā)展簡述
膜處理技術(shù)是基于膜分離材料的水處理新技術(shù)。膜分離技術(shù)的工程應(yīng)用開始于20世紀(jì)60年代的海水淡化。以后，隨著各種新型膜的不斷問世，膜技術(shù)也逐步擴(kuò)展到城市生活飲用水凈化和城市污水處理以及醫(yī)藥、食品、生物工程等領(lǐng)域。在全球水資源緊缺、受污染日益嚴(yán)重的，膜技術(shù)作為一種新型的再生水回用技術(shù)，得到越來越的應(yīng)用。
膜技術(shù)在城市污水處理中應(yīng)用是利用超濾膜取代傳統(tǒng)的二沉池，取得了極好的效果。但當(dāng)時膜技術(shù)處于發(fā)展初期，膜價格昂貴，壽命短，能耗高，未能得到推廣應(yīng)用。
20世紀(jì)80年代，隨著膜技術(shù)的發(fā)展和完善，膜生物反應(yīng)器（MBR）開始引入城市污水及垃圾填埋滲濾液的處理。這種集成式組合新工藝把生物反應(yīng)器的生物降解作用和膜的分離技術(shù)溶于一體，具有出水水質(zhì)好且穩(wěn)定、處理負(fù)荷高、裝置占地面積小、產(chǎn)泥量小、操作管理簡單等特點(diǎn)。
膜技術(shù)在90年代后期發(fā)展迅速，特別是進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著膜材料生產(chǎn)的規(guī)模化、膜組件及其處理產(chǎn)品的設(shè)備化和集成化，膜設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)的普及化和價格大眾化，膜技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)從實(shí)驗室潛在技術(shù)迅速發(fā)展成為工程實(shí)用技術(shù)。已經(jīng)在許多大型工程應(yīng)用中應(yīng)用，并且可以與傳統(tǒng)技術(shù)相競爭。
二、膜生物反應(yīng)器（MBR）的優(yōu)點(diǎn)
膜生物反應(yīng)器（Membrane-Bioreactor，簡稱MBR）是一種將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)污水生物處理工藝有機(jī)結(jié)合的新型污水處理與深度處理回用工藝。具有如下特點(diǎn)：
1、MBR工藝采用膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)泥水分離，使生化系統(tǒng)可具有較高的污泥濃度，使污水處理較高的處理能力和抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定；
2、工藝流程簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，適用于任何場合；由于污泥濃度的增加，可在不增加占地面積或增加處理構(gòu)筑物的情況下提高處理和穩(wěn)定能力，特別適用于常規(guī)處理工藝設(shè)施的改造，使之具有更大的處理能力和更優(yōu)異的出水水質(zhì)；
3、產(chǎn)水率高，處理后出水可全部回用；
4、處理效率高，出水水質(zhì)優(yōu)良穩(wěn)定，處理出水SS極低，非常清澈，感觀好?？芍苯幼鳛樯铍s用水回用；
5、MBR工藝的污泥泥齡可達(dá)30天左右，可以使生化池中的硝化菌含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)工藝。同時，由于采用膜過濾的泥水分離方式，使在常規(guī)工藝中不易沉淀的硝化菌全部被截留在生化處理池中。由于這兩個原因，使MBR工藝具有很好的硝化和反硝化能力，使其具有很高的氨氮和總氮的去除率，氨氮的去除率可達(dá)95％以上。
6、運(yùn)行靈活，對水質(zhì)水量的變化適應(yīng)性很強(qiáng)。尤其對于一些新建社區(qū)或季節(jié)性的度假場所，即使進(jìn)水量遠(yuǎn)低于設(shè)計水量，通過PLC編程調(diào)節(jié)運(yùn)行周期，使運(yùn)行不受影響；
7、易于完全實(shí)現(xiàn)自動化，無需專人負(fù)責(zé)運(yùn)行維護(hù)；
8、剩余污泥產(chǎn)量低，為常規(guī)工藝的20％。
三、MBR的應(yīng)用范圍
1、在好氧工藝方面
在生活污水方面，主要涉及城市污水、樓宇污水、公廁污水、污水廠升級改造以及其他有回用要求的污水處理場合。有關(guān)MBR對生活污水的處理特性一直是研究的重點(diǎn)，其工藝形式多采用好氧MBR。在歐美日等國，其研究的目的在于一方面改造污水處理廠，使其達(dá)到深度處理的要求;另一方面，用于廢水處理使其達(dá)到回用的目的。目前在北美，MBR處理生活污水的應(yīng)用主要是流量在10~200 m3/d的小型處理裝置。
MBR作為一種強(qiáng)化的生物處理工藝，在工業(yè)廢水的處理中主要包括制藥廢水、化工廢水、食品污水等高濃度、難降解有機(jī)廢水的處理。目前好氧MBR工藝已經(jīng)成功應(yīng)用于下列行業(yè)的工業(yè)污水處理：包括醫(yī)藥、紡織、化妝品、食品、造紙與紙漿、飲料、煉油工業(yè)與化工廠，在歐洲垃圾填埋場滲濾液的好氧MBR處理廠也正在興建。
2、 在厭氧工藝方面
厭氧生物法以其能耗低、可回收利用沼氣能源、負(fù)荷高、產(chǎn)泥少等諸多優(yōu)點(diǎn)成為了處理高濃度有機(jī)廢水方法。但由于厭氧微生物的生長速率比好氧微生物的生長速率小得多，污泥流失對厭氧生物法造成的不利影響遠(yuǎn)大于對好氧生物法的影響，因此如何減少污泥流失就成為了厭氧生物法所必須面臨的一個重要問題，同時也是新型厭氧生物反應(yīng)器開發(fā)的一個主要出發(fā)點(diǎn)。
將膜分離與厭氧生物處理相結(jié)合組成的厭氧膜生物法，一方面可以完全避免厭氧污泥的流失，使反應(yīng)器內(nèi)有充足的厭氧微生物，保證處理效果的穩(wěn)定性;另一方面膜自身良好的截留作用還可以進(jìn)一步改善厭氧出水的水質(zhì)，提高處理效果。除此之外，膜分離作用還體現(xiàn)在對厭氧反應(yīng)器的構(gòu)造和處理效果有特殊的強(qiáng)化作用。而對于兩相厭氧MBR，膜分離作用可以使產(chǎn)酸反應(yīng)器中的產(chǎn)酸細(xì)菌濃度增加，提高水解發(fā)酵的能力，同時膜將大分子有機(jī)物截留在產(chǎn)酸反應(yīng)器中使之水解發(fā)酵，因此可以使系統(tǒng)保持較高的酸化率。
3、在有機(jī)廢水處理脫氮方面
由于膜可以有效截留細(xì)菌，避免污泥的流失，因此可以使生長緩慢的硝化細(xì)菌在短時間里獲得較大的增殖，并且維持較高的濃度，為氨氮的順利硝化提供必要的保證。另外，MBR中過高的污泥濃度易于使污泥絮體形成表面好氧、內(nèi)部缺氧的狀態(tài)，可以在同一反應(yīng)器中實(shí)現(xiàn)硝化和反硝化。
有關(guān)MBR脫氮，目前多數(shù)是建立在傳統(tǒng)的硝化和反硝化機(jī)理上的兩級或單級脫氮工藝，但也有一些新的脫氮理念融入到MBR系統(tǒng)中。建立在傳統(tǒng)硝化和反硝化的兩級MBR脫氮工藝對TN的去除率多數(shù)為60%~80%。間歇曝氣MBR脫氮工藝對TN的去除率大于80%，說明改進(jìn)型脫氮工藝的效果更好。某些單一的好氧硝化過程同時可實(shí)現(xiàn)反硝化作用，對TN的去除率為46%~60%，說明MBR工藝具有一定程度同時硝化反硝化作用。各種處理系統(tǒng)中氮的負(fù)荷都比較低。