膜生物反應(yīng)器在中水回用領(lǐng)域應(yīng)用前景
摘要：本文簡(jiǎn)述了我國(guó)中水回用的必要性，分析了膜生物反應(yīng)器(MBR)特點(diǎn)及應(yīng)用于中水回用的優(yōu)勢(shì)，總結(jié)了MBR在我國(guó)中水回用中的 應(yīng)用現(xiàn)狀，展望了MBR工藝在中水回用領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器；中水回用；應(yīng)用前景
1.引言
膜生物反應(yīng)器(Membrane bioreactor，MBR) 是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。因其具有出水水質(zhì)良好，可滿足一般回用要求，設(shè)備緊湊，占地面積小，運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)，在回用領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的重視，應(yīng)用日益廣泛。
2.中水回用傳統(tǒng)工藝
2.1傳統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介
總體來(lái)講，中水處理工藝可分為以下3部 分[1]：(1)前處理：主要包括除渣、沉砂、隔油和調(diào)節(jié)水量等；(2)主工藝：它是工藝的主體部分（主 要有生物法和物化法兩大類）；(3)后處理：主要是消毒。
通常中水回用需將多種處理技術(shù)合理組合，深度處理污水，以達(dá)到回用水水質(zhì)要求。具體來(lái)說(shuō)它會(huì)因原水水質(zhì)的不同而采用不同的組合方式[2]。以生活污水回用為例，傳統(tǒng)工藝主要有以下兩種：①物化+生化處理。其基本流程為： 原水→格柵→調(diào)節(jié)池→混凝或氣浮→沉淀→生 物處理→沉淀→過(guò)濾→消毒→中水；②二段生化處理。其基本流程為：原水→格柵→調(diào)節(jié)池→ 一段生物處理→沉淀→二段生物處理→沉淀→ 過(guò)濾→消毒→中水。
2.2傳統(tǒng)工藝存在的問(wèn)題
針對(duì)中水回用對(duì)水質(zhì)，安全衛(wèi)生條件，操作管理等要求，傳統(tǒng)中水工藝在應(yīng)用中存在以下問(wèn)題：①對(duì)水質(zhì)、水量的突變不易適應(yīng)，出水水質(zhì)易波動(dòng)；②構(gòu)筑物多，容積負(fù)荷低，占地面積 大；③基建費(fèi)用高，一次性投資大；④易發(fā)生污 泥膨脹、濾料堵塞、散發(fā)臭味、影響環(huán)境衛(wèi)生狀 況等；⑤對(duì)負(fù)荷、環(huán)境條件、生物量等許多因素 的影響敏感，工藝操作要求嚴(yán)格，運(yùn)行管理較難。
3.膜生物反應(yīng)器工藝
3.1膜生物反應(yīng)器工藝概述
MBR工藝是一種簡(jiǎn)潔、高效的污水處理與回用新工藝。在該工藝中，具有高效固液分離性能的膜組件取代了傳統(tǒng)工藝中龐大的二沉池。由于膜單元的引入，系統(tǒng)處理效率大大提高，穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。其典型工藝流程如圖1所示。
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3.2膜生物反應(yīng)器工藝特點(diǎn)
與傳統(tǒng)工藝相比，MBR工藝克服了其出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定、污泥容易膨脹等不足，具有以下特點(diǎn)：
污染物去除率高，出水水質(zhì)好，穩(wěn)定；同時(shí)，其出水濁度低，通常小于2NTU，細(xì)菌和病毒去除率高，基本上保證了出水的衛(wèi)生安全，一般情況下可直接回用。
工藝流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。由于膜技術(shù)的引入，大大提高了MBR的容積負(fù)荷，同時(shí)省去了傳統(tǒng)工藝中的二沉池，因此其占地面積較傳統(tǒng)工藝大幅減小。
剩余污泥產(chǎn)量少，污泥處理費(fèi)用低。MBR內(nèi) 的污泥濃度高，可維持在10～20g/L，使得F/M值 較低，從而污泥產(chǎn)量低[3]。
MBR實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)器HRT和SRT的完全分離，整個(gè)系統(tǒng)不受污泥膨脹等因素的影響[4]，系統(tǒng)運(yùn)行控制靈活、穩(wěn)定，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，操作管理方便。
MBR設(shè)備布置可集中可分散，具有靈活性，可實(shí)現(xiàn)污水就地處理與回用。
3.3膜生物反應(yīng)器工藝應(yīng)用于中水回用的優(yōu)勢(shì)
由于受使用目的和城市建筑限制，一般要求回用水必須要有良好的水質(zhì)，不能產(chǎn)生衛(wèi)生、 安全上的問(wèn)題，不能有視覺(jué)上或嗅覺(jué)上的不快感，同時(shí)要求處理系統(tǒng)簡(jiǎn)單，占地少，穩(wěn)定性高， 且易于管理[4]。MBR工藝正是具備了這些特點(diǎn)，而在中水回用中有著很大的優(yōu)勢(shì)：①出水水質(zhì)明顯優(yōu)于傳統(tǒng)工藝，可直接回用；②抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，出水穩(wěn)定，基本不受來(lái)水水質(zhì)、水量波動(dòng)的影響；③占地面積較傳統(tǒng)工藝大幅減小，節(jié)省了用地；④工藝簡(jiǎn)捷，基本不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境衛(wèi)生 問(wèn)題，尤其是當(dāng)回用設(shè)施位于城區(qū)或人口聚居區(qū)時(shí)，這一優(yōu)勢(shì)將更加明顯；⑤工藝操作要求沒(méi)有傳統(tǒng)工藝那么嚴(yán)格，管理方便，在環(huán)境保護(hù)專業(yè)人員緊缺的情況下，其不失為一種好的選擇； ⑥易于實(shí)現(xiàn)就地回用，特別是對(duì)于一些給排水管網(wǎng)、處理設(shè)施等還不健全，但有回用需求的地區(qū)，MBR工藝無(wú)疑是最優(yōu)選擇。
4 膜生物反應(yīng)器在我國(guó)回用領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)MBR污水處理新工藝的研究始于 20世紀(jì)90年代中期。雖然起步較晚，但近年來(lái) 發(fā)展迅速。尤其是隨著我國(guó)污水資源化市場(chǎng)需 求的不斷擴(kuò)大，MBR在污水處理及回用中的應(yīng) 用愈加廣泛。其工程應(yīng)用正日益增多，規(guī)模不斷 擴(kuò)大，回用水源也超出了傳統(tǒng)的中水水源，已涉 及到了工業(yè)污水領(lǐng)域，且處理能力由每天幾十噸擴(kuò)大到幾千噸甚至幾萬(wàn) 噸[5]，如目前國(guó)內(nèi)正在運(yùn)行 的最大MBR廢水資源化 工程--北京密云縣再生水 廠回用工程（45000m3/d）、 運(yùn)行中的徐州卷煙廠污水 處理及中水回用工程（2000m3/d）、巴陵石化污水處理與回用工程 （7200m3/d）、建設(shè)中的北京北小河MBR污水處 理與回用工程（60000m3/d）等。這表明我國(guó)的 MBR設(shè)計(jì)能力、工程建設(shè)能力和運(yùn)行管理技術(shù) 已具備較高水平，其市場(chǎng)應(yīng)用前景越來(lái)越廣闊。
5 結(jié)語(yǔ)
結(jié)合我國(guó)目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和MBR工藝的特點(diǎn)，其在下列領(lǐng)域具有推廣應(yīng)用的潛力： 高層建筑、大型賓館、洗浴中心等單體建筑的中 水回用；學(xué)校、企事業(yè)單位等的集中辦公區(qū)或生 活區(qū)的污水回用；住宅小區(qū)中水回用；大區(qū)域內(nèi) 的生活污水或城市污水的處理與回用；原有污水處理廠或處理設(shè)施的升級(jí)改造（技術(shù)改造、規(guī)模升級(jí)、出水水質(zhì)提高或進(jìn)行回用等）。
在中水回用已成為世界范圍內(nèi)大趨勢(shì)的今天，MBR作為一種新型高效的污水處理與回用工藝，在水資源短缺，水體污染日益嚴(yán)重，環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)的情況下蘊(yùn)藏著巨大的生機(jī)。伴 隨著科技的發(fā)展以及對(duì)MBR研究與應(yīng)用的日 益深入，MBR的技術(shù)應(yīng)用必將日趨成熟和完善， 我們有理由相信，其投資、運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)大幅降 低。加之目前MBR已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，其市場(chǎng) 規(guī)模正以前所未有的速度不斷擴(kuò)大。因此，可以預(yù)見(jiàn)，膜生物反應(yīng)器作為中水回用的實(shí)用技術(shù) 將越來(lái)越具有技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，其應(yīng) 用前景將十分廣闊。
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[5]黃霞，曹斌，文湘華，等.膜-生物反應(yīng)器在我 國(guó)的研究與應(yīng)用新進(jìn)展.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)， 2008，28(3)：416-432
作者簡(jiǎn)介：李勤軍，1982年出生，西安建筑 科技大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)在讀碩士研究生；王志 遠(yuǎn)，1948年出生，西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政 工程學(xué)院，教授；何玉磊，1985年出生，北京國(guó)環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院，工程師；王卓藝， 1982年出生，北京國(guó)環(huán)清華環(huán)境工程設(shè)計(jì)研究院，工程師。
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