污水处理中的生物膜反应器与应用案例

流动床生物膜反应器（MBBR）在污水处理中的应用

一、前言

随着现代城市的发展，工业废水量和生活污水量逐年增长，城市水污染问题日益突出，治理水污染已经成为各地经济和社会发展的重要环节。废水的生物处理法自19世纪末发展至今，已成为世界各国处理城市生活污水和工业废水的主要手段，新技术、新工艺得到快速发展。废水的生物处理方法可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类，而好氧生物处理作为主要处理方法在废水处理领域中一直占据主要的地位。

根据曝气池内微生物生长环境、集结形态等的不同来分类，好氧生物处理方法基本可以分为两大类。第一类方法可以称为悬浮污泥法，主要包括传统活性污泥法和其变种，如阶段曝气法、渐减曝气法、完全混合活性污泥法、序批式活性污泥法（SBR）、生物吸附氧化法（AB法）、延时曝气法、氧化沟等。该方法中微生物与悬浮物质、胶体物质等混杂在一起形成具有较强吸附分解有机物能力的絮状体颗粒。第二类方法为生物膜法（或称附着污泥法），如生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘、接触氧化法等。该方法生物或固定生长，或附着生长于固体填料（或称载体）表面。其中接触氧化法因具有BOD负荷高、处理时间短、耐负荷冲击等优点近年来有了很多工程应用。

流动床生物膜（内循环生物流化床）处理方法是将活性污泥法和生物膜法的结合，在生物流化床中，空气－污水－附有生物膜的载体在流化床中进行生物反应，可承受较高的BOD负荷。

近年江苏沃奇环保公司引进瑞典皇家理工学院、瑞典斯德哥尔摩大学及芬兰赫尔辛基理工大学等诸多北欧名校，水环境研究机构的工业污水处理先进技术，并与国家级科研部门合作，不断对对流动床生物膜技术进行改造与升级，使工艺技术更加完善，处理效率更加高效。该先进技术应用于焦化、医药、农药、染化等污水处理领域，十分有效地解决了高难度工业污水处理存在的技术难题。

二、 流动床生物膜处理技术原理

MBBR工艺原理是通过向反应器中投加一定数量的悬浮载体，提高反应器中的生物量及生物种类，从而提高反应器的处理效率。由于填料密度接近于水，所以在曝气的时候，与水呈完全混合状态，微生物生长的环境为气、液、固三相。载体在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率。另外，每个载体内外均具有不同的生物种类，内部生长一些厌氧菌或兼氧菌，外部为好养菌，这样每个载体都为一个微型反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。

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膜生物反应器在城市污水处理中的应用探讨

作者：容志勇 黄茂林 刘刚

来源：《建筑建材装饰》2019年第08期

摘要：膜生物反应器是将膜分离技术与活性污泥法相结合的高效污水处理技术。本文综述了膜生物反应器的发展历程、典型应用案例现状及存在的问题、MBR工艺今后在污水处理中应用前景，为MBR工艺今后的进一步研究和应用提供参考。

关键词：膜生物反应器;污水处理;膜过滤

膜生物反应器（Member bioreactor，MBR）是将膜分离技术与活性污泥法相结合的高效污水处理技术，增大污泥中的特效菌来加快生化反应速率，提高污水处理效果，其具有SRT短、污泥产量少、出水水质高等优点。在传统的活性污泥法等生物处理污水的技术中，泥水分离是通过重力作用而在二沉池中完成的，其分离效果的好坏受到活性污泥沉降性能的影响，沉降性越好，泥水分离效率越高，而MBR工艺的主要特点是由膜过滤取代传统生化处理技术中二沉池。作为一种新型、高效、集约型的水处理技术，MBR工艺越来越受到各国水处理研究者的青睐。

1膜生物反应器的发展历程

MBR在污水处理领域的应用研究始于20世纪60年代，美国的Dorr-Oliver公司首先将MBR用于废水处理的研究，将膜分离技术与活性污泥生物处理技术相结合，构建了膜生物反应器（Membrane Bioreactor，MBR），利用超滤膜与活性污泥生物反应器的协同作用来处理生活污水，该工艺具有反应器内活性污泥浓度高、活性污泥产量低、出水水质好、污水处理厂占地少等优点。

20世纪70年代，膜污水处理工艺首次进入日本市场，从而迈出了MBR污水处理商业化的重要一步，但此时由于受到膜材料、膜制备技术的制约，MBR工艺发展缓慢。

20世纪90年代末，在国内外新型膜材料研发与制造装备业的推动下，膜生物反应器的相关科学技术研究逐渐成为热点，国外已经进入实用阶段，且规模也在不断扩大。

膜生物反应技术在环境工程污水处理中的运用

随着我国科学技术的不断发展，生物研究领域也不断进步。其中，膜生物反应技术在环境工程污水处理中得到了广泛认可。其主要是利用高效分离膜组件进行污水处理。这一技术优势明显，如占地面积少，出水质量高，操作简单，运行平稳，使用广泛等。膜生物反应技术的广泛应用对环境工程污水处理具有重要作用，相关企业应加强重视，争取使污水处理工作进一步完善，使人们的生活环境更加美好。

标签：膜生物反应技术；环境工程；污水处理

传统的水净化技术主要是二沉池与生物单元组合，在新时代背景下的膜生物反应技术依靠高效分离膜组件技术，有将传统技术取而代之的趋势。膜生物反应技术性能良好，它的技术应用占地面积较小，但出水质量较高，易于操作，且能够长期持续稳定的运行。因此，膜生物反应技术更能顺应时代的发展，在中国的污水处理方面得到了一致认可和广泛应用。

1 基本原理分析

膜生物反应技术是在二沉池以及生物处理这些常规的污水处理技术的基础之上发展起来的，其基本应用原理主要是借助膜组件的分离效果，来组合成新型的生物单元。虽然膜生物反应技术可以应用于多种生物工程领域，但是应用效果最好，契合度最高的领域还是污水处理。膜生物反应技术的基础装置为生物反应器，其能够将生物与废水通过隔离膜进行分离，在该技术的支持下，原有的污水处理水平和转化率均能得到有效提升。因此，从实际应用效果不难看出，膜生物反应技术比传统的污水处理技术具备了更强的处理性能。

2 膜生物反应技术的优缺点

2.1 膜生物反应技术的优点

2.1.1 污水處理效率高

膜生物反应技术在对不同情况下的污水进行处理时，省略了过滤和沉淀杂质的环节，因此减少了占地面积和工作时间。并且由于反应池当中具有较高的MLSS浓度，使其具备了强抗负荷能力，从而使污水的净化工作更加优化，有效提升了污水处理的质量和效率。

2.1.2 增强分子降解率

膜生物反应技术可以在一定程度上增强生物的反应能力，在一定MLSS浓度时，水中悬浮物的含有量会降低，从而明显增强了分子降解的效率，继而有效提高了污水处理的整天质量。

污水处理生物膜法

污水处理生物膜法是一种常用的污水处理技术，通过利用生物膜中的微生物降解有机物，以及吸附和过滤的作用，将污水中的有害物质去除，达到净化水质的目的。本文将详细介绍污水处理生物膜法的原理、工艺流程、应用案例以及优缺点。

一、原理：

污水处理生物膜法的原理是利用生物膜中的微生物降解有机物。在处理过程中，将污水通过生物膜，微生物在生物膜上生长繁殖，吸附和降解污水中的有机物质，最终将有机物质转化为无机物质，实现污水的净化。

二、工艺流程：

1. 进水预处理：进水经过预处理，去除大颗粒悬浮物和沉淀物等杂质。

2. 生物膜反应器：进水经过预处理后，进入生物膜反应器，生物膜反应器是生物膜法的核心部分。在反应器中，通过合适的温度、pH值和氧气供应等条件，促使微生物在生物膜上生长繁殖，降解有机物。

3. 沉淀池：经过生物膜反应器处理后的水体进入沉淀池，沉淀池中的污泥与水体分离，沉淀下来的污泥可以回流至生物膜反应器，继续参与有机物的降解过程。

4. 出水处理：经过沉淀池处理后的水体进入出水处理单元，通过过滤、消毒等工艺，达到出水标准，可以直接排放或再利用。

三、应用案例：

1. 城市污水处理厂：污水处理生物膜法广泛应用于城市污水处理厂，能够高效地处理大量的污水，净化水质，达到排放标准，保护水环境。

2. 工业废水处理：污水处理生物膜法也适用于工业废水处理，能够有效去除工业废水中的有机物质，减少对环境的污染。 3. 农村生活污水处理：对于农村地区的生活污水处理，污水处理生物膜法具有技术简单、投资成本低的优势，可以有效解决农村地区的生活污水问题。

四、优缺点：

1. 优点：

(1) 处理效果好：污水处理生物膜法能够高效地去除污水中的有机物质，有效净化水质。

(2) 技术成熟：污水处理生物膜法是一种成熟的污水处理技术，应用广泛。

(3) 投资成本低：相比其他污水处理技术，污水处理生物膜法的投资成本较低。