膜生物反應(yīng)技術(shù)的應(yīng)用
膜生物反應(yīng)技術(shù)被越來越多的應(yīng)用于污水處理,其處理后的水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家污水排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),可用于綠化澆灌、景觀補(bǔ)充水、洗車、馬路降塵和沖廁、消防、沖洗等非飲用水場(chǎng)所。其技術(shù)可以在環(huán)境工程中用于汽車清洗水的循環(huán)使用、垃圾滲瀝液的處理、含油廢水的處理、生活污水處理、地表水的純化等方面。
1、膜生物反應(yīng)技術(shù)
膜生物反應(yīng)技術(shù)是膜技術(shù)和生物降解作用相結(jié)合的產(chǎn)物,膜生物反應(yīng)器(MBR)是其技術(shù)的具體實(shí)現(xiàn)形式,被廣泛的用于污水處理和水資源回收利用上。
膜技術(shù)是指利用膜的通透性對(duì)液體進(jìn)行“篩分”,實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的濃縮和分離。膜過濾有微濾(MF)、超濾(UF)和納濾(NF)。微濾(MF)主要用于較大顆粒的分離濃縮;超濾(UF)膜孔徑在0.1~5μm之間可實(shí)現(xiàn)從液相中分離大分子或顆粒狀物質(zhì),如粘土、礦物料、顏料、乳液粒子、微生物以及乳液,通過金屬離子、高分子物質(zhì)和可溶性溶質(zhì)先與合適的大分子結(jié)合,也可以從水溶液中把這些物質(zhì)分離,可達(dá)到凈化、濃縮的目的,污水處理主要采用超濾膜;納濾主要用于海水淡化脫鹽。
我們知道在常規(guī)的污水處理過程中,微生物通過其對(duì)有機(jī)物降解作用,實(shí)現(xiàn)有機(jī)物氧化和分解,實(shí)現(xiàn)水處理COD指標(biāo)。
膜生物反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了膜過濾和生物降解的功能,由于超濾膜對(duì)微生物的截留過濾作用,使得MLSS―混合液懸浮固體濃度尤其有意義的是降解微生物濃度增加,可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物快速降解,從而提高污水處理效率。
2、膜生物反應(yīng)器的分類和特點(diǎn)
目前膜生物反應(yīng)器可分為三類:
(1)膜分離生物反應(yīng)器,用于污水處理固液分離。
(2)膜曝氣生物反應(yīng)器,用于氣體質(zhì)量傳遞,為需氧降解工藝供氧,可以實(shí)現(xiàn)處理工藝無(wú)泡曝氣,可實(shí)現(xiàn)提高反應(yīng)器的傳氧效率。
(3)萃取膜生物反應(yīng)器,主要用于處理收回工業(yè)廢液中優(yōu)先污染物,。通過膜選擇性通透,用于提取特定的污染物。
三種膜生物反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖:
按膜組件放置方式膜生物反應(yīng)器可分為:一體式和分體式膜生物反應(yīng)器;按照是否需氧可分為:需氧和厭氧兩種類型膜生物反應(yīng)器。
分體式把生物反應(yīng)器與膜組件分別放置,混合液經(jīng)泵壓進(jìn)入膜組件,在壓差作用下液體透過膜形成系統(tǒng)出水,活性污泥被膜截留回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。
一體式是將膜組件放置于反應(yīng)器中,通過真空泵抽吸或自然虹吸得到過濾液,清洗膜所需的錯(cuò)流是空氣攪動(dòng)所產(chǎn)生,空氣加入于膜的正下方,混合液伴隨氣流向上,膜表面形成混合液剪切力,減少膜表面物質(zhì)沉降,從而減低膜的污染。一體式膜生物反應(yīng)器,其工藝是常規(guī)污水生物降解技術(shù)與膜分離過濾技術(shù)的結(jié)合。有機(jī)污水在經(jīng)生物降解后,利用微濾膜或超濾膜完成污水的固液分離,達(dá)到污水的凈化。膜組件在這里的作用是取代常規(guī)污水處理工藝中的二沉池、沉降過濾單元,使水力停留時(shí)間和污泥齡不再關(guān)聯(lián),可保證出水的穩(wěn)定和水質(zhì)的優(yōu)良。一體式優(yōu)點(diǎn)是占地面積少,低能耗,可模塊化建設(shè)成系列能力的污水處理站或污水處理廠。
需氧膜生物反應(yīng)器主要應(yīng)用在城市和工業(yè)污水處理上,可實(shí)現(xiàn)城市污水處理水資源回收利用,在工業(yè)中可去除特定污染物,如處理工業(yè)含油脂類的廢水。
厭氧膜生物反應(yīng)器是一種低能耗、易操作、更高效的膜生物反應(yīng)器。其保持了高污泥濃度和長(zhǎng)污泥時(shí)間停留,縮短了水力停留時(shí)間,改善了出水水質(zhì)。如我們把膜單元和UASB結(jié)合,使固、液分離不再需要設(shè)計(jì)三相分離器,膜分離過濾作用可使兩相厭氧膜生物反應(yīng)器產(chǎn)酸菌濃度增加,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸發(fā)酵反應(yīng)能力速度加快,實(shí)現(xiàn)高酸化率。由于厭氧膜生物反應(yīng)器沒有曝氣過程,可采用分體式來實(shí)現(xiàn)厭氧污泥的懸浮狀態(tài),實(shí)現(xiàn)高濃度有機(jī)污水的厭氧處理。
通過膜生物反應(yīng)器的分類和敘述,可見膜生物反應(yīng)器具有高分離效率,高活性污泥的濃度(反應(yīng)池中的MISS可以達(dá)到10000mg/L),可實(shí)現(xiàn)理想的水質(zhì)處理效果(達(dá)到國(guó)家污水排放一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)),系統(tǒng)傳氧效率由于膜而得到提高,污泥產(chǎn)率低理論上零排放。
3、膜生物反應(yīng)技術(shù)的發(fā)展局限
膜生物反應(yīng)技術(shù)有其局限性,概括的說就是膜組件的價(jià)格高昂,膜壽命有限和膜容易受污染造成生產(chǎn)能力下降,現(xiàn)代技術(shù)還未能完全解決。
膜的材料和生產(chǎn)工藝復(fù)雜,價(jià)格昂貴,屬高科技。目前商品化的UF膜的制作是由相轉(zhuǎn)化法采用聚合物材料制備的,材料有有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種,包括:聚砜(PSF)/聚醚砜/(PES)磺化聚砜/聚砜酰胺(PSA),聚丙烯腈(PAN),聚脂肪酰胺,聚偏二氟乙烯(PVDF),復(fù)合UF膜,聚酰亞胺(PI)/芳香聚酰胺(PA),纖維素(CA,CTA及再生纖維素),聚醚醚酮(PEEK),陶瓷膜(氧化鋁、氧化鋯,[其皮層通過溶膠―――凝膠法制備])。不同的膜具有不同的特性和耐性,如陶瓷膜可耐溫。在污水處理工程中可根據(jù)污水的成分特征和具體工況選擇膜的材質(zhì),對(duì)膜來說可根據(jù)要求做成各種形狀:管式、板式、板框式、中空纖維式,來適合不同的結(jié)構(gòu)要求。
膜很容易被污染,造成膜孔隙阻塞,生產(chǎn)能力會(huì)下降,當(dāng)膜孔隙阻塞到一定程度且不能清洗恢復(fù)時(shí),膜就要被廢棄,這也是使用膜生物反應(yīng)技術(shù)因使用成本高,推廣受限的原因。
現(xiàn)階段膜生物反應(yīng)器主要用于原有污水處理系統(tǒng)擴(kuò)容、提標(biāo),中水回用,市政生活污水處理新建,農(nóng)村生活污水處理及中水回用,受場(chǎng)地限制、水資源缺乏地區(qū)、工礦企業(yè)、旅游景區(qū)、邊防哨所等的生活污水處理和回用。
4、技術(shù)應(yīng)用展望
隨著科技進(jìn)步和膜技術(shù)的成熟,膜的質(zhì)量、壽命將會(huì)得到提升,膜組件價(jià)格將會(huì)進(jìn)一步降低,使用膜生物反應(yīng)技術(shù)處理污水成本會(huì)越來越低。同時(shí),由于國(guó)家對(duì)環(huán)境污水治理力度加大,水資源的日漸枯竭,膜生物反應(yīng)技術(shù)必將被廣泛使用來處理污水和進(jìn)行水資源回收利用。(來源:中南安全環(huán)境技術(shù)研究院股份有限公司)