MBR膜生物反應器針對洗浴污水中水回用處理的研究
MBR膜生物反應器是結合膜分離技術與生物處理法的高效技術工藝，可有效地進行泥水分離，而且具有傳統污水處理工藝不可比擬的優點：
1.可以實現反應器水力停留時間HRT和SRT的充分分離;
2.占地面積小;
3.系統硝化良好，難降解有機物得到了進一步充分的降解;
4.剩余污泥產量極低，理論上可實現零污泥排放等。
在水資源日益緊張、水污染日趨嚴重的今天，MBR中水回用具有巨大的社會、環境和經濟效益。
洗浴污水是優質的中水回用水源，產量大，在賓館、飯店等地占總用水量的71 %～79 %，且有機物的含量低，經MBR膜處理，可實現城市污水處理的資源化，經過MBR中水回用處理以后完全可用于綠化、沖洗以及景觀水補。
改進后的MBR膜生物反應器，針對洗浴污水處理進行了試驗。結果表明：污水的出水水質良好，COD < 40 mg/ L ，LAS < 0.2 mg/ L ，符合國家建設部頒布的生活雜用水回用水質標準。
一、傳統MBR膜生物反應器與改進型MBR膜生物反應器
傳統MBR膜生物反應器分為分置式和一體式兩種，在對普通的MBR膜生物反應器進行改進的基礎上，改進型MBR膜生物反應器的主要部件有MBR膜組件和生物反應器。
由導流板分成生物降解區和膜濾出水區兩部分，由于導流板的作用，進入膜濾出水區的活性污泥濃度很低，在提高生物降解區污泥濃度的同時，大大減輕了膜污染，可明顯延長膜的清洗周期;
生物降解區為復合式，即兼有固定培養(生物膜) 和懸浮培養(活性污泥) 生物反應器的特點，研究表明，相比單純的活性污泥法MBR和生物膜MBR污水處理，復合式MBR膜生物反應器的性能更佳。
微濾膜，孔徑0.05μm ，直接懸掛于膜濾出水區。原污水經毛發過濾器過濾后，進入高位水箱，再經流量計進入生物降解區，有機物在這里被微生物分解，混合液經導流板進入膜濾出水區，在真空泵的抽吸作用下經膜過濾后進入出水槽，濃縮液可經底部連通管返回生物降解區，形成回流，底部采用曝氣器曝氣。
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圖1.分置式MBR膜生物反應器
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圖2.一體式MBR膜生物反應器
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圖3.改進型膜生物反應器
與傳統MBR相比，改進型MBR在結構上具有如下特點：
1.與一體式MBR相比，MBR膜組件相對獨立于MBR膜生物反應器，位于膜濾出水區，而一體式MBR膜組件直接懸掛于MBR膜生物反應器中，相同之處在于水均通過負壓抽吸從膜單元外表進入中空纖維引出，底部曝氣以減輕膜污染;
2.與分置式MBR相比，MBR膜組件與MBR膜生物反應器之間無需泵和管線連接，相同之處在于MBR膜組件相對獨立于生物反應器，MBR膜污染減輕。
改進型MBR膜生物反應器的主要優點是：
1.較一體式MBR膜污染大為減輕，而較分置式MBR的結構緊湊，體積小，工作壓力小，無水循環，節能;
2.處理對象不同。一體式MBR和分置式MBR的膜組件處理的是生物反應器中經生物降解的完全混合液，而改進型MBR膜組件處理的是經導流板預澄清的料液，SS 濃度降低，有利于在不增加能耗的情況下減輕膜污染。除生物降解區外，膜濾出水區也需少量曝氣(前者是為微生物提供好氧環境，后者是為了減輕膜污染) ，因此該設備的具體能耗需進一步的試驗研究。
二、試驗用水和試驗方法
試驗采用的洗浴污水原水水質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。
本次試驗用水水質為CODCr為129.0 mg/ L ，LAS 為6.4 mg/ L ，濁度93 NTU ，具有芳香氣味。整個環保設備系統運行一定時間穩定后，進行試驗，每次試驗結束后均用清水沖洗膜組件。監測項目采用國家環保局標準分析方法。
三、試驗結果與分析
1.操作壓力與MBR膜通量的關系
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，所需動力消耗越高，本試驗采用0.01 Mpa 為操作壓力。
2.HRT與COD 及LAS 的關系
由于改進型MBR膜對活性污泥的高效攔截作用，使生物降解區的污泥濃度增高，對COD 的去除效果很好，同時系統COD 及LAS 的去除與HRT 有密切關系。
試驗結果表明，系統對COD 的去除率隨HRT 的增加而增大，2 h 時為74.99 %，6 h 時為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 時膜濾出水過多，至使填料露出水面，因此補加了部分原洗浴污水，使4 h 時COD 的去除率降為71.86 %，產生波動， 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果，也是改進型MBR生物降解區污泥濃度高，處理效果好的綜合體現，即具有良好的抗沖擊負荷能力，出水水質穩定可靠，另外，HRT 越大，出水中LAS 濃度越低，2 h 時小于0.2 mg/ L ，滿足生活雜用水水質對LAS 的要求。
3.膜對COD 的攔截作用
通過對MBR出水水質和膜濾出水區上清液水質的同步監測，可明顯觀察到膜對系統COD 去除率的貢獻，監測結果如表1 所示。結果表明，在整個試驗過程中，上清液COD 始終高于膜濾出水
COD ，充分證明膜具有對可溶性COD 攔截的作用。
整個系統對COD 的去除率由生物降解區微生物對有機物的分解和膜濾出水區膜對COD 的攔截兩部分組成，而膜濾出水區膜的攔截作用彌補了生物降解區處理性能的不穩定，保證優良的出水水質，膜對溶解性大分子有機物的攔截作用是由膜本身和傅學起，等改進型膜生物反應器處理洗浴污水的試驗研究其表面形成的凝膠層共同完成的。
4.容積負荷
改進型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，不僅維持了很高的污泥濃度，而且可大大提高其容積負荷。系統的COD 容積負荷為1.16 kg / (m3·d) ，較傳統的活性污泥法高1.5～2.5 倍，同時有很好的污物去除效果和較強的抗沖擊負荷能力。
5.膜的污染與清洗
MBR雖具有諸多優點而成為當今水處理技術的研究熱點，但膜污染引起的通量持續降低卻始終是其推廣應用的主要障礙。
本試驗自行設計的MBR可減輕膜污染的原因在于：
(1) 生物降解區為復合式，MBR中的膜污染主要由膜表面對溶解性有機物的吸附及懸浮固體污泥的沉積引起。反應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物直接在膜面的吸附，從而使膜面吸附有機物量降低，相反，反應器中污泥濃度越低，膜面沉積污泥量越小，而膜面吸附有機物量越多。復合式反應器的污泥量居中，因此，其綜合效果較好，膜通透量能維持在較高水平;
(2) 導流板將裝置分為兩個區，
導流板的作用使膜濾出水區的污泥濃度較低，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，試驗期間未采用其它清洗方法。需指出的是，由于該裝置結構的特殊性，其膜污染是以固體污泥吸附為主，還是以溶解性有機物的吸附為主，或兩者同時作用，尚需進一步的試驗研究。
四、試驗結論
1.運用改進型MBR處理洗浴污水的結果表明，對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，出水水質穩定可靠，考慮到進水水質的波動，為保證優良的出水水質，系統的HRT應控制在3 h 左右。
2.膜對COD 明顯的攔截作用為獲得優良的出水水質做出了重要貢獻。
3.由于對常規MBR進行了適當改進，降低了膜濾出水區懸浮污泥濃度，從而有效減輕了膜污染，試驗期間采用自來水清洗即可回復膜通量，但固體污泥和溶解性有機物吸附污染何者是主要形式，尚需進一步的研究和探討。
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