膜生物反应器处理生活污水的探讨
摘要：随着科技水平的不断提升，污水处理工艺也不断提高，其中膜生物反应器是近几年出现并采用的高端污水处理工艺。因此本文对膜生物反应器在生活污水处理问题上做出探讨，并得出结论利用此工艺处能够将废水转化为可直接使用的干净水。笔者对两种不同膜生物反应器的运行费用做出分析，认为一体式膜生物反应器的经济性最高。同时还对膜生物反应器在运行过程中存在的影响因素进行分析，并指出将膜生物反应器应用在生活污水处理当中，要做好尾气处理、降低噪音、注重消毒等。
关键词：膜生物反应器；生活污水；处理
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0092-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.054
Membrane bioreactor treatment of domestic sewage
Ma Yanjie
（Hebei Environmental Engineering College， Qinhuangdao Hebei 066102，China）
Abstract：With the continuous improvement of science and technology， the sewage treatment process is also continuously improved. The membrane bioreactor is a high-end sewage treatment process that has appeared and adopted in recent years. Therefore， this paper discusses the domestic wastewater treatment of membrane bioreactor and concludes that this process can be used to convert wastewater into clean water that can be used directly. The author analyzes the running costs of two different membrane bioreactors and thinks that the integrated membrane bioreactor is the most economical. At the same time， the influencing factors existed in the process of membrane bioreactor were also analyzed. It was pointed out that the application of membrane bioreactor in domestic sewage treatment should be done well in tail gas treatment， noise reduction and disinfection.
Key words：Membrane bioreactor； Domestic sewage； Treatment
在生活污水處理上，应用膜生物反应器相比起传统生化污水处理拥有着诸多优势。经过膜生物反应器处理过后的水质更能被居民接受，且应用该处理技术占用空间小、环保、安全稳定。所以膜生物反应器在我国生活污水处理中得到广泛运用是必然趋势。但膜生物反应器在我国生活污水处理上的应用还尚未普及，因此需要有关方面人员继续深入研究，解决膜生物反应器在生活污水处理过程中存在的部分问题并予以解决。
1 生活污水水质及膜生物反应器处理效果
生活污水和城市污水、工业污水有着较大差异，前者在水质、水量上存在较大波动，且富含有机物和固体悬浮物、可生化性高。研究表明，经过膜生物反应器处理后的生活污水水质能够充分达到国家对城市污水再生利用的标准，因此其处理后水质能够直接在城市园林绿化、道路清洁、洗车等方面进行使用。并且由于膜生物反应器能够处理的污水种类多、适用范围较大，不同污水之间无须分开处理，因此大大降低了污水处理成本。
2 两种膜生物反应器的费用对比
膜生物反应器分离式和一体式两种，其中一体式一次性投资费用多于分离式，而分离式的运行费用多于一体式。决定膜生物反应器运行费用的关键在于动力费用和更换生物膜的费用，其中一体式膜生物反应器的运行费用更多取决于生物膜更换费；相反分离式膜生物反应器的运行费用则更多的取决于动力费。
在膜生物反应器长期的使用过程中，尽管一体式一次性投资费用多于分离式，但投入运行后一体的运行费用同分离式相比减少了25%。其中，两种膜生物反应器的运行能耗为：分离式3～4kW·h/m3，一体式0.6～2kW·h/m3，活性污泥污水处理的能耗仅有0.3～0.4kW·h/m3，不难看出膜生物反应器运行费用高的很大一部分原因是能耗较大。
就一体式膜生物反应器而言，其能耗中占最大比例的是工艺泵和鼓风机。数据显示，在膜生物反应器全部能耗中鼓风机占超过九成。所以降低能耗的最主要对象是减少鼓风机的能耗，换言之应减少曝气强度。但若曝气强度下降，比流量也会同步降低，如果要保证其污水处理质量，在膜面积和反应器体积等方面的成本则会相应上升。因此在实际应用过程中，为了保证污水处理的质量同时提升经济性，可以选择减少通量、增大膜面积，不可选择加大曝气量。现阶段我国内膜生物反应器在生活污水处理上的应用中，一体式所占比例高于分离式。
3 影响膜生物反应器运行稳定性因素分析
影响膜生物反应器运行稳定性的因素有两个，分别是能够对污水处理质量产生影响的生物动力学参数，以及能够对污水处理能力产生影响的膜分离参数。
3.1 生物动力学参数
数据显示，处理生活污水过程中，不同膜生物反应器在水力停留时间为1.5h、5.8h，且CODCr容积负荷为高负荷情况中拥有相同的处理成效，不同类别的膜生物反应器都能去除超过九成的CODCr。这表明出水受容积负荷和水力停留时间对膜生物反应器的运行效果不会产生较大影响，但NH3—N受冲击负荷对其运行效果有着较大影响。
3.2 膜分离参数
提升膜通量、延长膜使用时长、减少膜的价格都能够很大程度上减少膜生物反应器的运行成本。在不影响污水处理效果的基础上，膜通量要尽量提高，进而降低膜的使用面积，从而减少基建成本和运行成本。膜通量的大小受到材料、操作方式、水力环境等条件的影响。其中微滤膜的操作压力在0.01～0.3MPa之间。很多从业人员指出膜有一个临界压力值，如果操作压力未达到临界压力值，膜通量和压力的大小成正比；如果操作压力超过临界压力值，则会导致膜表面污染加剧，且此时压力对膜通量的影响不大。
4 膜生物反应器在生活污水处理中存在的问题和解决措施
4.1 膜污染与能耗
同传统的污水处理方法相比，膜生物反应器一直存在着膜污染的问题，且该问题始终没有得到较好的解决。膜污染会导致膜的透水率减小，对污水的处理质量有着很大的负面影响，这也是膜生物反应器没有得到普及的一个重要原因，目前对膜污染的原因和规律还在深入研究。能耗是评判污水处理综合水平的重要依据，能耗的大小直接影响到处理方法能否应用，并且能耗问题和膜污染并非独立存在的问题，事实上能耗问题的本质还是膜污染。
解决措施：为了降低能耗，可采用位差驱动出水和低水头间断工作的一体式膜生物反应器，选用该种膜生物反应器能够在最大程度上降低膜污染，让膜通量维持在一个较高的标准，不仅如此，还可以免去烦琐的气水反冲洗设备，也不用减少曝气量。采用该生物膜反应器，其运行过程中的能耗能够保持在1.0kW·h/m3以下。
4.2 尾气处理
由于在居民居住范围内的污水处理站同住宅位置较近，在污水处理过程中散发出的气味会对居民的正常生活造成很大负面影响，因此必须对尾气进行处理。
解决措施：生活污水处理过程中散发的臭味主要是由于曝气时的尾气扩散，其中会令人产生生理不适的气体是硫化氢和氨。可利用引风机收集曝气尾气，再利用活性炭纤维过滤器将其吸收。由于活性炭纤维的表面上附有很多孔洞，具有很强的吸附力，其对硫化氢的吸附量能超过1500mg/g。
4.3 噪音控制
污水处理过程中产生噪音的来源是鼓风机。由于住宅区的污水处理规模较小，鼓风机通常应用罗茨风机，其噪音在75到90分贝之间，超出国家对昼间55分贝之内、夜间45分贝之内的噪音要求[1-2]。
解决措施：在建立污水处理中心时可以建立专门的鼓风机房进行噪音控制，且机房的门要使用隔音门，在机房墙面上应覆盖一层吸音棉和一层吸音板，进一步控制噪音。
5 结语
应用膜生物反应器处理生活污水，能够减少占地面积、提升固液分离率、提高污水处理质量[3-4]。由于一体式膜生物处理器一次性投资费用多于分离式，而分离式膜生物处理器的运行费用多于一体式，因此更适合应用一体式膜生物反应器进行生活污水处理。在小区污水处理设计中应充分考虑污水处理设施的建设形式和位置、做好污水废物和尾气处理工作、严选消毒工艺，选择消毒工艺时，要注重安全和稳定性。
参考文献
[1]吴鹏，徐乐中，王建芳，巫恺澄，沈耀良.厌氧膜生物反应器处理生活污水的研究进展[J].环境污染与防治，2015，37（08）：80-84.
[2]郭冀峰，张承铭，黄宇华，付少杰，崔倩倩.固定化微生物自生動态膜生物反应器处理生活污水研究[J].水处理技术，2016，42（04）：112-115.
[3]薄荣业，王敦球，金樾，叶晔，张文杰.厌氧陶瓷平板膜生物反应器处理生活污水应用研究[J].水处理技术，2015，41（11）：103-106+110.
[4]德力格尔赛汗，张永锋，刘凯.膜生物反应器处理生活污水实验研究[J].内蒙古工业大学学报（自然科学版），2017，36（02）：126-131.
收稿日期：2017-11-23
作者简介：马艳杰（1986-），女，助教，硕士研究生，研究方向为膜生物反应器。
关键词：膜生物反应器；生活污水；处理
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2018）01-0092-01
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.054
Membrane bioreactor treatment of domestic sewage
Ma Yanjie
（Hebei Environmental Engineering College， Qinhuangdao Hebei 066102，China）
Abstract：With the continuous improvement of science and technology， the sewage treatment process is also continuously improved. The membrane bioreactor is a high-end sewage treatment process that has appeared and adopted in recent years. Therefore， this paper discusses the domestic wastewater treatment of membrane bioreactor and concludes that this process can be used to convert wastewater into clean water that can be used directly. The author analyzes the running costs of two different membrane bioreactors and thinks that the integrated membrane bioreactor is the most economical. At the same time， the influencing factors existed in the process of membrane bioreactor were also analyzed. It was pointed out that the application of membrane bioreactor in domestic sewage treatment should be done well in tail gas treatment， noise reduction and disinfection.
Key words：Membrane bioreactor； Domestic sewage； Treatment
在生活污水處理上，应用膜生物反应器相比起传统生化污水处理拥有着诸多优势。经过膜生物反应器处理过后的水质更能被居民接受，且应用该处理技术占用空间小、环保、安全稳定。所以膜生物反应器在我国生活污水处理中得到广泛运用是必然趋势。但膜生物反应器在我国生活污水处理上的应用还尚未普及，因此需要有关方面人员继续深入研究，解决膜生物反应器在生活污水处理过程中存在的部分问题并予以解决。
1 生活污水水质及膜生物反应器处理效果
生活污水和城市污水、工业污水有着较大差异，前者在水质、水量上存在较大波动，且富含有机物和固体悬浮物、可生化性高。研究表明，经过膜生物反应器处理后的生活污水水质能够充分达到国家对城市污水再生利用的标准，因此其处理后水质能够直接在城市园林绿化、道路清洁、洗车等方面进行使用。并且由于膜生物反应器能够处理的污水种类多、适用范围较大，不同污水之间无须分开处理，因此大大降低了污水处理成本。
2 两种膜生物反应器的费用对比
膜生物反应器分离式和一体式两种，其中一体式一次性投资费用多于分离式，而分离式的运行费用多于一体式。决定膜生物反应器运行费用的关键在于动力费用和更换生物膜的费用，其中一体式膜生物反应器的运行费用更多取决于生物膜更换费；相反分离式膜生物反应器的运行费用则更多的取决于动力费。
在膜生物反应器长期的使用过程中，尽管一体式一次性投资费用多于分离式，但投入运行后一体的运行费用同分离式相比减少了25%。其中，两种膜生物反应器的运行能耗为：分离式3～4kW·h/m3，一体式0.6～2kW·h/m3，活性污泥污水处理的能耗仅有0.3～0.4kW·h/m3，不难看出膜生物反应器运行费用高的很大一部分原因是能耗较大。
就一体式膜生物反应器而言，其能耗中占最大比例的是工艺泵和鼓风机。数据显示，在膜生物反应器全部能耗中鼓风机占超过九成。所以降低能耗的最主要对象是减少鼓风机的能耗，换言之应减少曝气强度。但若曝气强度下降，比流量也会同步降低，如果要保证其污水处理质量，在膜面积和反应器体积等方面的成本则会相应上升。因此在实际应用过程中，为了保证污水处理的质量同时提升经济性，可以选择减少通量、增大膜面积，不可选择加大曝气量。现阶段我国内膜生物反应器在生活污水处理上的应用中，一体式所占比例高于分离式。
3 影响膜生物反应器运行稳定性因素分析
影响膜生物反应器运行稳定性的因素有两个，分别是能够对污水处理质量产生影响的生物动力学参数，以及能够对污水处理能力产生影响的膜分离参数。
3.1 生物动力学参数
数据显示，处理生活污水过程中，不同膜生物反应器在水力停留时间为1.5h、5.8h，且CODCr容积负荷为高负荷情况中拥有相同的处理成效，不同类别的膜生物反应器都能去除超过九成的CODCr。这表明出水受容积负荷和水力停留时间对膜生物反应器的运行效果不会产生较大影响，但NH3—N受冲击负荷对其运行效果有着较大影响。
3.2 膜分离参数
提升膜通量、延长膜使用时长、减少膜的价格都能够很大程度上减少膜生物反应器的运行成本。在不影响污水处理效果的基础上，膜通量要尽量提高，进而降低膜的使用面积，从而减少基建成本和运行成本。膜通量的大小受到材料、操作方式、水力环境等条件的影响。其中微滤膜的操作压力在0.01～0.3MPa之间。很多从业人员指出膜有一个临界压力值，如果操作压力未达到临界压力值，膜通量和压力的大小成正比；如果操作压力超过临界压力值，则会导致膜表面污染加剧，且此时压力对膜通量的影响不大。
4 膜生物反应器在生活污水处理中存在的问题和解决措施
4.1 膜污染与能耗
同传统的污水处理方法相比，膜生物反应器一直存在着膜污染的问题，且该问题始终没有得到较好的解决。膜污染会导致膜的透水率减小，对污水的处理质量有着很大的负面影响，这也是膜生物反应器没有得到普及的一个重要原因，目前对膜污染的原因和规律还在深入研究。能耗是评判污水处理综合水平的重要依据，能耗的大小直接影响到处理方法能否应用，并且能耗问题和膜污染并非独立存在的问题，事实上能耗问题的本质还是膜污染。
解决措施：为了降低能耗，可采用位差驱动出水和低水头间断工作的一体式膜生物反应器，选用该种膜生物反应器能够在最大程度上降低膜污染，让膜通量维持在一个较高的标准，不仅如此，还可以免去烦琐的气水反冲洗设备，也不用减少曝气量。采用该生物膜反应器，其运行过程中的能耗能够保持在1.0kW·h/m3以下。
4.2 尾气处理
由于在居民居住范围内的污水处理站同住宅位置较近，在污水处理过程中散发出的气味会对居民的正常生活造成很大负面影响，因此必须对尾气进行处理。
解决措施：生活污水处理过程中散发的臭味主要是由于曝气时的尾气扩散，其中会令人产生生理不适的气体是硫化氢和氨。可利用引风机收集曝气尾气，再利用活性炭纤维过滤器将其吸收。由于活性炭纤维的表面上附有很多孔洞，具有很强的吸附力，其对硫化氢的吸附量能超过1500mg/g。
4.3 噪音控制
污水处理过程中产生噪音的来源是鼓风机。由于住宅区的污水处理规模较小，鼓风机通常应用罗茨风机，其噪音在75到90分贝之间，超出国家对昼间55分贝之内、夜间45分贝之内的噪音要求[1-2]。
解决措施：在建立污水处理中心时可以建立专门的鼓风机房进行噪音控制，且机房的门要使用隔音门，在机房墙面上应覆盖一层吸音棉和一层吸音板，进一步控制噪音。
5 结语
应用膜生物反应器处理生活污水，能够减少占地面积、提升固液分离率、提高污水处理质量[3-4]。由于一体式膜生物处理器一次性投资费用多于分离式，而分离式膜生物处理器的运行费用多于一体式，因此更适合应用一体式膜生物反应器进行生活污水处理。在小区污水处理设计中应充分考虑污水处理设施的建设形式和位置、做好污水废物和尾气处理工作、严选消毒工艺，选择消毒工艺时，要注重安全和稳定性。
参考文献
[1]吴鹏，徐乐中，王建芳，巫恺澄，沈耀良.厌氧膜生物反应器处理生活污水的研究进展[J].环境污染与防治，2015，37（08）：80-84.
[2]郭冀峰，张承铭，黄宇华，付少杰，崔倩倩.固定化微生物自生動态膜生物反应器处理生活污水研究[J].水处理技术，2016，42（04）：112-115.
[3]薄荣业，王敦球，金樾，叶晔，张文杰.厌氧陶瓷平板膜生物反应器处理生活污水应用研究[J].水处理技术，2015，41（11）：103-106+110.
[4]德力格尔赛汗，张永锋，刘凯.膜生物反应器处理生活污水实验研究[J].内蒙古工业大学学报（自然科学版），2017，36（02）：126-131.
收稿日期：2017-11-23
作者简介：马艳杰（1986-），女，助教，硕士研究生，研究方向为膜生物反应器。
