MBR膜生物反應(yīng)器是結(jié)合膜分離技術(shù)與生物處理法的高效技術(shù)工藝，可有效地進(jìn)行泥水分離，而且具有傳統(tǒng)污水處理工藝不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：

1.可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間HRT和SRT的充分分離;

2.占地面積小;

3.系統(tǒng)硝化良好，難降解有機(jī)物得到了進(jìn)一步充分的降解;

4.剩余污泥產(chǎn)量極低，理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放等。

在水資源日益緊張、水污染日趨嚴(yán)重的今天，MBR中水回用具有巨大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

洗浴污水是優(yōu)質(zhì)的中水回用水源，產(chǎn)量大，在賓館、飯店等地占總用水量的71 %～79 %，且有機(jī)物的含量低，經(jīng)MBR膜處理，可實(shí)現(xiàn)城市污水處理的資源化，經(jīng)過MBR中水回用處理以后完全可用于綠化、沖洗以及景觀水補(bǔ)。

改進(jìn)后的MBR膜生物反應(yīng)器，針對(duì)洗浴污水處理進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明：污水的出水水質(zhì)良好，COD < 40 mg/ L ，LAS < 0.2 mg/ L ，符合國(guó)家建設(shè)部頒布的生活雜用水回用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

一、傳統(tǒng)MBR膜生物反應(yīng)器與改進(jìn)型MBR膜生物反應(yīng)器

傳統(tǒng)MBR膜生物反應(yīng)器分為分置式和一體式兩種，在對(duì)普通的MBR膜生物反應(yīng)器進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)型MBR膜生物反應(yīng)器的主要部件有MBR膜組件和生物反應(yīng)器。

由導(dǎo)流板分成生物降解區(qū)和膜濾出水區(qū)兩部分，由于導(dǎo)流板的作用，進(jìn)入膜濾出水區(qū)的活性污泥濃度很低，在提高生物降解區(qū)污泥濃度的同時(shí)，大大減輕了膜污染，可明顯延長(zhǎng)膜的清洗周期;

生物降解區(qū)為復(fù)合式，即兼有固定培養(yǎng)(生物膜) 和懸浮培養(yǎng)(活性污泥) 生物反應(yīng)器的特點(diǎn)，研究表明，相比單純的活性污泥法MBR和生物膜MBR污水處理，復(fù)合式MBR膜生物反應(yīng)器的性能更佳。

微濾膜，孔徑0.05μm ，直接懸掛于膜濾出水區(qū)。原污水經(jīng)毛發(fā)過濾器過濾后，進(jìn)入高位水箱，再經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入生物降解區(qū)，有機(jī)物在這里被微生物分解，混合液經(jīng)導(dǎo)流板進(jìn)入膜濾出水區(qū)，在真空泵的抽吸作用下經(jīng)膜過濾后進(jìn)入出水槽，濃縮液可經(jīng)底部連通管返回生物降解區(qū)，形成回流，底部采用曝氣器曝氣。

圖1.分置式MBR膜生物反應(yīng)器

圖2.一體式MBR膜生物反應(yīng)器

圖3.改進(jìn)型膜生物反應(yīng)器

與傳統(tǒng)MBR相比，改進(jìn)型MBR在結(jié)構(gòu)上具有如下特點(diǎn)：

1.與一體式MBR相比，MBR膜組件相對(duì)獨(dú)立于MBR膜生物反應(yīng)器，位于膜濾出水區(qū)，而一體式MBR膜組件直接懸掛于MBR膜生物反應(yīng)器中，相同之處在于水均通過負(fù)壓抽吸從膜單元外表進(jìn)入中空纖維引出，底部曝氣以減輕膜污染;

2.與分置式MBR相比，MBR膜組件與MBR膜生物反應(yīng)器之間無需泵和管線連接，相同之處在于MBR膜組件相對(duì)獨(dú)立于生物反應(yīng)器，MBR膜污染減輕。

改進(jìn)型MBR膜生物反應(yīng)器的主要優(yōu)點(diǎn)是：

1.較一體式MBR膜污染大為減輕，而較分置式MBR的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，工作壓力小，無水循環(huán)，節(jié)能;

2.處理對(duì)象不同。一體式MBR和分置式MBR的膜組件處理的是生物反應(yīng)器中經(jīng)生物降解的完全混合液，而改進(jìn)型MBR膜組件處理的是經(jīng)導(dǎo)流板預(yù)澄清的料液，SS 濃度降低，有利于在不增加能耗的情況下減輕膜污染。除生物降解區(qū)外，膜濾出水區(qū)也需少量曝氣(前者是為微生物提供好氧環(huán)境，后者是為了減輕膜污染) ，因此該設(shè)備的具體能耗需進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

二、試驗(yàn)用水和試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用的洗浴污水原水水質(zhì)pH 值：6.5～7.0 ; CODCr ：93～350 mg/L ;LAS：1.0～10 mg/ L ;NH3 - N：0.6～1.0mg/L ;濁度：85～160 NTU;SS：15～50 mg/ L ;顏色灰白。

本次試驗(yàn)用水水質(zhì)為CODCr為129.0 mg/ L ，LAS 為6.4 mg/ L ，濁度93 NTU ，具有芳香氣味。整個(gè)環(huán)保設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行一定時(shí)間穩(wěn)定后，進(jìn)行試驗(yàn)，每次試驗(yàn)結(jié)束后均用清水沖洗膜組件。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用國(guó)家環(huán)保局標(biāo)準(zhǔn)分析方法。

三、試驗(yàn)結(jié)果與分析

1.操作壓力與MBR膜通量的關(guān)系

膜通量隨操作壓力的變化而變化，操作壓力分別為：0.01、0.02、0.03、0.04、0.05 MPa ;相應(yīng)地MBR膜通量：0.72、3.34、4.85、5.44、6.58 mL/ (m2·s) 。可見，MBR膜通量隨操作壓力的增加而增加，即提高操作壓力可有效提高膜通量，考慮到操作壓力越大，所需動(dòng)力消耗越高，本試驗(yàn)采用0.01 Mpa 為操作壓力。

2.HRT與COD 及LAS 的關(guān)系

由于改進(jìn)型MBR膜對(duì)活性污泥的高效攔截作用，使生物降解區(qū)的污泥濃度增高，對(duì)COD 的去除效果很好，同時(shí)系統(tǒng)COD 及LAS 的去除與HRT 有密切關(guān)系。

試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)對(duì)COD 的去除率隨HRT 的增加而增大，2 h 時(shí)為74.99 %，6 h 時(shí)為87.52 %，但無論HRT 為2 h、4 h、還是6 h ，出水COD 均小于40 mg/ L。由于HRT 為2 h 時(shí)膜濾出水過多，至使填料露出水面，因此補(bǔ)加了部分原洗浴污水，使4 h 時(shí)COD 的去除率降為71.86 %，產(chǎn)生波動(dòng)， 但出水COD 為36.3 mg/ L ， 仍小于40 mg/ L ，這是懸浮污泥和附著污泥共同作用的結(jié)果，也是改進(jìn)型MBR生物降解區(qū)污泥濃度高，處理效果好的綜合體現(xiàn)，即具有良好的抗沖擊負(fù)荷能力，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，另外，HRT 越大，出水中LAS 濃度越低，2 h 時(shí)小于0.2 mg/ L ，滿足生活雜用水水質(zhì)對(duì)LAS 的要求。

3.膜對(duì)COD 的攔截作用

通過對(duì)MBR出水水質(zhì)和膜濾出水區(qū)上清液水質(zhì)的同步監(jiān)測(cè)，可明顯觀察到膜對(duì)系統(tǒng)COD 去除率的貢獻(xiàn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1 所示。結(jié)果表明，在整個(gè)試驗(yàn)過程中，上清液COD 始終高于膜濾出水

COD ，充分證明膜具有對(duì)可溶性COD 攔截的作用。

整個(gè)系統(tǒng)對(duì)COD 的去除率由生物降解區(qū)微生物對(duì)有機(jī)物的分解和膜濾出水區(qū)膜對(duì)COD 的攔截兩部分組成，而膜濾出水區(qū)膜的攔截作用彌補(bǔ)了生物降解區(qū)處理性能的不穩(wěn)定，保證優(yōu)良的出水水質(zhì)，膜對(duì)溶解性大分子有機(jī)物的攔截作用是由膜本身和傅學(xué)起，等改進(jìn)型膜生物反應(yīng)器處理洗浴污水的試驗(yàn)研究其表面形成的凝膠層共同完成的。

4.容積負(fù)荷

改進(jìn)型MBR的高效截留作用使活性污泥幾乎全部截留在生物降解區(qū)，不僅維持了很高的污泥濃度，而且可大大提高其容積負(fù)荷。系統(tǒng)的COD 容積負(fù)荷為1.16 kg / (m3·d) ，較傳統(tǒng)的活性污泥法高1.5～2.5 倍，同時(shí)有很好的污物去除效果和較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

5.膜的污染與清洗

MBR雖具有諸多優(yōu)點(diǎn)而成為當(dāng)今水處理技術(shù)的研究熱點(diǎn)，但膜污染引起的通量持續(xù)降低卻始終是其推廣應(yīng)用的主要障礙。

本試驗(yàn)自行設(shè)計(jì)的MBR可減輕膜污染的原因在于：

(1) 生物降解區(qū)為復(fù)合式，MBR中的膜污染主要由膜表面對(duì)溶解性有機(jī)物的吸附及懸浮固體污泥的沉積引起。反應(yīng)器中懸浮污泥濃度越高，膜面沉積污泥量越大，而膜面沉積污泥可阻擋通過膜面的混合液中溶解性有機(jī)物直接在膜面的吸附，從而使膜面吸附有機(jī)物量降低，相反，反應(yīng)器中污泥濃度越低，膜面沉積污泥量越小，而膜面吸附有機(jī)物量越多。復(fù)合式反應(yīng)器的污泥量居中，因此，其綜合效果較好，膜通透量能維持在較高水平;

(2) 導(dǎo)流板將裝置分為兩個(gè)區(qū)，

導(dǎo)流板的作用使膜濾出水區(qū)的污泥濃度較低，從而有效減輕膜污染。膜清洗采用自來水沖洗，通量基本完全回復(fù)，試驗(yàn)期間未采用其它清洗方法。需指出的是，由于該裝置結(jié)構(gòu)的特殊性，其膜污染是以固體污泥吸附為主，還是以溶解性有機(jī)物的吸附為主，或兩者同時(shí)作用，尚需進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

四、試驗(yàn)結(jié)論

1.運(yùn)用改進(jìn)型MBR處理洗浴污水的結(jié)果表明，對(duì)COD 和LAS 的去除效果明顯，出水COD <40 mg/L ，LAS < 0.2 mg/ L ，無色、無味，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，考慮到進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)，為保證優(yōu)良的出水水質(zhì)，系統(tǒng)的HRT應(yīng)控制在3 h 左右。

2.膜對(duì)COD 明顯的攔截作用為獲得優(yōu)良的出水水質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn)。

3.由于對(duì)常規(guī)MBR進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，降低了膜濾出水區(qū)懸浮污泥濃度，從而有效減輕了膜污染，試驗(yàn)期間采用自來水清洗即可回復(fù)膜通量，但固體污泥和溶解性有機(jī)物吸附污染何者是主要形式，尚需進(jìn)一步的研究和探討。

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