摘要：膜生物反應(yīng)器（MBR）是通過(guò)污水生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)結(jié)合而成的污水處理工藝。本文綜述MBR對(duì)卷煙廠污水處理的可行性分析及其應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：MBR,白膠水,膠體

1 卷煙污水水質(zhì)分析

1.1 廢水產(chǎn)生的過(guò)程

煙草廢水主要來(lái)源于生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)廢水和來(lái)自廠區(qū)的生活廢水，以及鍋爐房排水。前者是煙草廢水處理中的主要對(duì)象，也是較難處理的部分，以下為工業(yè)廢水的產(chǎn)生環(huán)節(jié)圖示：

1.2 水量水質(zhì)分析

鍋爐房排水主要有鍋爐排污、除渣機(jī)排水、除塵器排水，及軟水間排水。其特點(diǎn)是間斷排水量較大，排水中含鹽量、含酸量較大，SS 濃度高等。

生產(chǎn)廢水中主要為生產(chǎn)工藝前半部分加濕及洗梗用水，特點(diǎn)是水量小、濃度較高，含有煙葉中的生物堿和酚類(lèi)等，同時(shí)，污水溫度較高，大約在60~70℃之間；生產(chǎn)后期香料車(chē)間沖洗加料設(shè)備產(chǎn)生的污水，其中包括加入香煙中的香料和香精成分，微量機(jī)油等，此類(lèi)廢水濃度較高、色度較高，含有多種難降減的生物堿、酚類(lèi)、醇類(lèi)等有機(jī)物。生產(chǎn)中的白膠廢水，其主要成份為醋酸乙烯、聚乙烯醇、正辛醇、鄰苯二甲酸二丁酯等，廢水成白混濁色，COD 的濃度在2 000mg/L 左右。

煙草廢水中最難處理的是生產(chǎn)廢水，其中含有大量的細(xì)小懸浮物和木質(zhì)素；同時(shí)，由于其在生產(chǎn)過(guò)程中將煙草中大量焦油、煙堿、尼古丁等有毒、有害物質(zhì)分離出來(lái)，抑制水中微生物生化作用。因此，此部分污水具有水量小、濃度高、成份復(fù)雜、污水水質(zhì)變化大、色度高、不定期排放等特點(diǎn)。

2 MBR 與傳統(tǒng)處理工藝的比較

中水處理工藝應(yīng)根據(jù)中水原水的水量、水質(zhì)和要求的中水水量、水質(zhì)以及工程的具體情況，技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。

2.1 傳統(tǒng)污水處理工藝

以活性污泥法為代表的傳統(tǒng)好氧生物處理工藝長(zhǎng)期以來(lái)在生活污水以及工業(yè)污水處理中得到了廣泛應(yīng)用。其流程如下：但活性污泥在處理廢水中存在如下局限性：

1）傳養(yǎng)效率低，能耗較高；

2）系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量剩余污泥，污泥處理量大、費(fèi)用高；

3）水中膠體及微生物顆粒難以去除，出水水質(zhì)較差；

4）易出現(xiàn)由于曝氣池操作條件引起的污泥膨脹、污泥上浮等問(wèn)題，影響整個(gè)工藝的正常運(yùn)行。

5）對(duì)難降解的有機(jī)物缺乏處理能力，對(duì)氮、磷等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的處理能力不高。

2.2 MBR 處理工藝

膜生物反應(yīng)器利用膜分離組件實(shí)現(xiàn)廢水生物處理后污泥與水的分離，主要由膜組件及生物反應(yīng)器兩部分組成。

膜組件根據(jù)其過(guò)濾精度分為超濾（UF） 和微濾（MF）；按膜過(guò)濾的壓力驅(qū)動(dòng)方式分加壓型和抽吸型。生物反應(yīng)器可分為好氧和厭氧兩大類(lèi)，按組合方式分為外置式（分置式、分體式）和內(nèi)置式（一體式、浸沒(méi)式、浸入式）。外置式是指膜組件與生物反應(yīng)器分開(kāi)設(shè)置，壓力驅(qū)動(dòng)是靠加壓泵來(lái)實(shí)現(xiàn)；一體式是指膜組件安置在生物反應(yīng)器內(nèi)部，壓力驅(qū)動(dòng)靠真空泵抽吸。

分置式與一體式各有優(yōu)缺點(diǎn)。分置式有利于清洗、更換及增設(shè)等優(yōu)點(diǎn)，但泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生剪切力使某些微生物菌體會(huì)產(chǎn)生失活現(xiàn)象。一體式具有清洗、拆裝不方便等缺點(diǎn)。以下為 MBR 缺氧—好氧處理流程：

經(jīng)實(shí)踐證明，一體式MBR 具有污泥濃度高、固體停留時(shí)間長(zhǎng)、有機(jī)物去除率高、硝化效果好等特點(diǎn)。

2.3 MBR 與傳統(tǒng)工藝對(duì)比

一體式MBR 作為一種新型高效的廢水生物處理技術(shù)（90 年代開(kāi)始應(yīng)用），與傳統(tǒng)生化處理技術(shù)相比，MBR 具有以下方面特征：

1）出水水質(zhì)好，可直接回用

用膜組件取代二次沉淀池，可使MBR 獲得比普通污泥法更高的生物濃度，生化速率加快，提高了生物的降解能力。 MBR 中SRT 的延長(zhǎng)，使的污泥中增殖緩慢的特殊菌群（如硝化菌等）獲得穩(wěn)定的生長(zhǎng)環(huán)境，有利于提高硝化效率。同時(shí)，顆粒物、膠體以及大分子物質(zhì)在內(nèi)的污染物均被截留在系統(tǒng)之內(nèi)，提高了被微生物持續(xù)降解的機(jī)會(huì)。因此，經(jīng)MBR 處理后污水，懸浮物和濁度接近于零，細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及含氮化合物被大幅去除，出水優(yōu)良穩(wěn)定，可直接回用。

2）容積負(fù)荷高，占地面積小，整個(gè)系統(tǒng)流程緊湊

膜的機(jī)械截留，避免了微生物的流失，使MBR 保持高的污泥濃度，從而提供容積負(fù)荷，降低污泥負(fù)荷，設(shè)備更加緊湊，占地面積更?。閭鹘y(tǒng)工藝的1/2~1/3）。

3）剩余污泥產(chǎn)量少

MBR 污泥負(fù)荷一般為0.05~0.1kgCOD/(kg-MLSS*d)，低于傳統(tǒng)活性污泥法（0.05~0.1kgCOD/(kg-MLSS*d)），因此剩余污泥產(chǎn)量少，降低了污泥處理費(fèi)用。

4）運(yùn)行管理方便

該工藝實(shí)現(xiàn)了HRT 與SRT 的完全分離，膜分離單元不受污泥膨脹等因素的影響，因此，對(duì)MBR 的運(yùn)行狀況更容易進(jìn)行合理控制，易實(shí)現(xiàn)一體化自動(dòng)控制，運(yùn)行管理方便。

5）初投資費(fèi)用高

根據(jù)污水水量、水質(zhì)以及處理難易程度的不同，MBR 處理工業(yè)廢水的一次性投資通常在4 000~10 000 元/m3（規(guī)模為10~500m3/d），傳統(tǒng)工藝為3 000~6 000 元/m3。

6）運(yùn)行成本方面

目前，浸沒(méi)式MBR 運(yùn)行能耗為0.6~2kw*h/m3，高于活性污泥法的0.3~0.4 kw*h/m3。能耗隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)、膜污染的增加，呈上升趨勢(shì)。

3 應(yīng)用MBR 處理煙草廢水

煙草行業(yè)最初應(yīng)用MBR 處理污水為徐州卷煙廠“十五” 技改工程項(xiàng)目，工藝為MBR+RO，處理規(guī)模2 000m3/d。該工程將全廠的生產(chǎn)生活廢水收集后進(jìn)行處理，廢水經(jīng)過(guò)處理后用作鍋爐補(bǔ)給水、循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)給水，部分中水用于綠化、清掃等用途。

呼和浩特卷煙廠處理工藝為MBR+RO，處理后回水用于鍋爐補(bǔ)水以及綠化沖洗用水。此工程于07 年5 月份投產(chǎn)使用，設(shè)計(jì)處理規(guī)模1 000m3/d，實(shí)際處理量為700m3/d 左右，現(xiàn)已運(yùn)行兩年多時(shí)間，實(shí)例表明，處理效果良好。

烏蘭浩特卷煙廠“十一五”技改項(xiàng)目污水處理工程選用 MBR 工藝，處理規(guī)模480m3/d， 09 年4 月份土建動(dòng)工，預(yù)計(jì) 09 年底投產(chǎn)使用。

該工程詳細(xì)工藝流程：

設(shè)計(jì)污水站進(jìn)水指標(biāo)：BOD 為350mg/L、COD 為1 000mg/L、SS 為350mg/L、NH3— N 為35mg/L，PH 值為 6~9。污水經(jīng)處理后達(dá)到《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921— 2002）要求，處理后中水用于消防、綠化、清洗及景觀用水。

4 MBR 技術(shù)發(fā)展沿革

4.1 國(guó)外MBR 技術(shù)及應(yīng)用

MBR 由于其占地面積小和出水水質(zhì)優(yōu)良，在歐洲受到了相當(dāng)程度的重視。美國(guó)于20 世紀(jì)60 年代開(kāi)展了早期的膜與活性污泥法結(jié)合處理生活污水的研究。進(jìn)入20 世紀(jì)80 年代以后，隨著膜材料的開(kāi)發(fā)、膜制造技術(shù)的進(jìn)步和膜清洗方法的改進(jìn)，一些公司推出了自己的產(chǎn)品應(yīng)用于生活污水，處理后水用作中水回用。

20 世紀(jì)90 年代膜生物反應(yīng)器得到了迅速的發(fā)展，MBR 應(yīng)用規(guī)模和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，廣泛應(yīng)用于生活污水、市政污水、垃圾滲濾液、石化廢水、食品廢水、造紙廢水、印染廢水等許多領(lǐng)域。在國(guó)際上，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，MBR 將更加受到青睞。

4.2 國(guó)內(nèi)MBR 技術(shù)及應(yīng)用

1991 年以來(lái)，以清華大學(xué)、中科院生態(tài)環(huán)境研究中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、華東理工大學(xué)為代表，紛紛開(kāi)展了關(guān)于膜生物反應(yīng)器的研究。2002 年，膜生物反應(yīng)器的研發(fā)被列為“863”重大科技項(xiàng)目，推進(jìn)了膜生物反應(yīng)器在污水處理及其回用的應(yīng)用。目前，我國(guó)已有膜科學(xué)研究機(jī)構(gòu)上百家，膜生產(chǎn)企業(yè)數(shù)百家，典型應(yīng)用實(shí)例如：天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院污水處理站（1 000m3/d）；天津空港物流加工區(qū)深度處理工程（30 000m3/d）；呼和浩特卷煙廠（1 000m3/d）；北京北小河MBR 污水處理工程（60 000m3/d）等。

近兩年，我國(guó)MBR 已進(jìn)入了實(shí)用化階段，MBR 系統(tǒng)的處理對(duì)象從生活污水?dāng)U展到了高濃度有機(jī)廢水和難降解工業(yè)污水，如化工、食品、印染、醫(yī)院、煙草等，且處理能力由每天幾十噸發(fā)展到了每天幾萬(wàn)噸。表明我國(guó)MBR 設(shè)計(jì)能力、工程建設(shè)能力和運(yùn)行管理技術(shù)已具備了較高水平，其市場(chǎng)應(yīng)用前景越來(lái)越廣泛。

5 結(jié)論

綜上所述，MBR 在污水處理領(lǐng)域已成為備受矚目的新工藝，并得到了廣泛的應(yīng)用。隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步、質(zhì)量的提高和制造成本的降低，MBR 工藝的投資也會(huì)隨之降低。經(jīng)研究人員對(duì)MBR 處理工藝的深入研究，其運(yùn)行費(fèi)用也大幅下降。

與此同時(shí)，MBR 在處理煙草行業(yè)高濃度污水工藝及中水回用上，具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)MBR 處理工藝在未來(lái)煙草廢水處理技術(shù)領(lǐng)域占有重要的位置。

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