膜生物反应器运行中的膜污染及其控制

膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究摘要：随着全球城市化进程的加速，环境污染问题日益突出。

尤其是工业和生活污水的排放，给水体和土壤带来了严重的污染，对人类健康和生态环境产生了巨大的威胁。

基于此，本篇文章对膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用进行研究，以供参考。

关键词：膜生物反应技术;环境工程;污水处理引言在环境工程领域，膜生物反应技术是一种重要的污水处理方法。

由于其高效、节能、占地面积小等优势，越来越多的研究者开始关注和应用膜生物反应技术来解决污水处理中的问题。

本文旨在探讨膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究，并总结其存在的问题和发展趋势。

1膜生物反应技术特点膜生物反应技术能够高效地去除污水中的悬浮物、有机物和某些无机物。

通过微孔过滤或逆渗透等膜分离过程，可实现高质量的水质净化。

相比传统的生物法处理污水，膜生物反应技术在能源消耗上更加节约。

由于膜分离过程通常不需要外加压力，只需利用微生物降解有机物产生的气体压力即可完成膜操作，从而实现节能效果。

膜生物反应技术结合了生物反应和膜分离过程，可以大幅度减小处理设备的体积和占地面积需求。

这对于城市污水处理厂以及空间有限的区域，尤其具有重要意义。

通过膜分离过程，膜生物反应技术可以有效地阻止微生物和污染物的交叉污染，保证出水的稳定性和水质的一致性。

膜生物反应技术可以根据不同的污水水质特点和处理需求，进行操作参数的调节和灵活控制。

通过优化运行条件和反应器配置，可以实现更好的去除效果和适应性。

2膜生物反应技术在环境工程污水处理中面临的问题2.1膜污染问题随着膜表面或孔隙的堵塞、膜内部的胞外聚合物的积累以及微生物的生长形成沉积物等，膜的有效孔径减小，膜通量降低。

这使得水处理速度减慢，需要增加压力或清洗膜来维持处理效果。

由于膜通量降低，为了保持膜运行时的所需处理能力，需要提高操作压力或流量，从而增加了能源消耗。

膜清洗和膜袋更换等维护操作也需要耗费能量。

1　膜生物反应器（MBR）的工艺现状1.1　MBR的概念在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。

MBR膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的污水处理工艺。

MBR具有较高的生物降解效率和较低的污泥产率，占地面积小，硝化能力强，出水水质稳定等特点。

另外，在膜生物反应器中，原污水中的各种可溶解和难分解的有机物质，以及微生物产生的代谢产物，可以分别保留在生物反应器内，从而提高了出水水质。

1.2　MBR在长庆石化的应用长庆石化公司于2008年对污水处理设施进行升级，引入了MBR污水处理技术，采用美国通用公司ZeeWeed 500d系列加强型中空纤维膜装配形成的膜元件，该技术已使用5年，对污水处理效果有很大的提高，其中氨氮的去除率由原来的65%提高至97%，在进水水质差距不大的情况下，出水中含有的石油类、COD、氨氮分别由1.50、55.20、2.72下降至0.56、44.54、0.71降解效果明显。

MBR 处理后水质对比如表1所示，MBR系统流程见图1。

表1 MBR处理后水质对比 mg/L项 目COD BOD NH3-N含油量原水＜800＜200＜80＜500 MBR处理后水≤50≤2≤2≤3去除率，％＞93＞98＞97＞99图1 MBR系统流程示意2　产生污堵的原因分析2.1　膜污染形成机理所谓的膜污染是指处理物料中的微粒、胶体颗粒以及溶质大分子由于与膜存在物理、化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附和沉积造成膜孔径变小或堵塞，使膜通量及膜的分离特性产生变化的现象。

造成MBR膜污染的直接物质来源是生物反应器中的污泥混合液，成分包括微生物菌群及其代谢产物、废水中的大小有机分子、溶解性物质和固体颗粒等。

影响因素通常来自3个方面：膜的性质、操作条件以及活性污泥混合液的性质。

膜污染发展进程可分为两个阶段。

膜生物反应器在水处理中的研究及应用膜生物反应器在水处理中的研究及应用摘要：随着水资源日益紧缺和环境污染问题的日益严重，膜生物反应器作为一种新型高效的水处理技术，受到越来越多的关注。

本文从膜生物反应器的概念入手，详细介绍了其在水处理中的研究进展及应用现状，并分析了其存在的问题和挑战。

此外，文章还就膜生物反应器未来的发展方向提出了建议，并重点强调了技术创新和合作研究的重要性，以促进膜生物反应器在水处理领域的进一步应用和推广。

关键词：膜生物反应器；水处理；研究进展；应用现状；问题与挑战；发展方向一、引言水资源是人类生存和发展的基础，但由于人口增长和经济发展的快速推进，水资源日益紧缺，且环境污染问题日益严重，对水处理技术提出了更高的要求。

传统的水处理方法存在处理能力有限、工艺复杂、投资和运营成本高等问题，因此许多新型的高效水处理技术逐渐受到重视。

膜生物反应器是一种集物理、化学和生物反应于一体的水处理技术，其基本原理是通过膜分离和生物降解作用，将水中的污染物质去除或降解。

相比传统的水处理方法，膜生物反应器具有处理效率高、占地面积小、操作简便等特点，因而在水处理领域具有巨大的应用潜力。

二、膜生物反应器的概念及工作原理膜生物反应器是指利用特殊的微孔膜材料，将水中的污染物质和被附着在生物膜上的微生物进行分离和回收的一种水处理技术。

其工作原理可以归纳为物理过滤和生物降解两个过程。

首先，水通过膜材料，根据其孔径大小和表面特性，将其中的颗粒、胶体和大分子有机物等物质截留在膜表面，实现物理过滤的效果。

同时，膜材料还能起到增加反应表面积和加速质量传递的作用，提高水体的传质效率。

其次，水经过物理过滤后进入生物膜区域，在生物膜中的微生物通过吸附、附着和吸附等方式，将水中的污染物质进行降解和转化为无害物质。

微生物在膜反应器中可以形成稳定的生物膜，可以更好地抵御外界环境的变化，提高降解效率和稳定性。

整个过程中，可以根据需要在膜生物反应器中加入一定的剂量供氧，以维持微生物的正常生长和降解活性。

一体式膜生物反应器中胞外聚合物的提取方法比较及其对膜污染的影响艾翠玲;林欣欣;蔡丽云【摘要】本文对一体式膜生物反应器中胞外聚合物(EPS)的提取方法及其对膜污染的影响进行了试验研究,结果表明:胞外聚合物提取方法中,物理方法中的热提法较为简便易行,适当的振荡频率可以提高提取效率,超声波法(30 W-6 min)是可行的提取方法,硫酸法、EDTA法和甲醛-NaOH法联用可以用于活性污泥提取EPS,其中甲醛-NaOH法的EPS提取量较高,可以用透析3 d后的测定值代表其提取值;污泥混合液EPS中蛋白质和多糖的比值对膜污染的影响很大,其比值下降会导致污泥絮体疏水性能下降、沉降性能变差,使絮体与水更难分离,最终加快膜污染的速率;蛋白质为膜表面污染首要控制物质,它易在膜面沉积、累积和固定,可填充膜面污染物间的微小间隙,从而降低膜表面滤饼层的渗透性能.【期刊名称】《安全与环境工程》【年(卷),期】2011(018)003【总页数】4页(P28-31)【关键词】膜生物反应器;胞外聚合物(EPS);提取方法;膜污染【作者】艾翠玲;林欣欣;蔡丽云【作者单位】福州大学土木工程学院,福州,350108;福州大学土木工程学院,福州,350108;福州大学土木工程学院,福州,350108【正文语种】中文【中图分类】X703胞外聚合物（EPS）是活性污泥絮体、生物膜和菌胶团的主要组成部分，主要来自于活性细胞分泌、自溶和原水基质，作为抵抗外界不利的环境保护层，将水和营养物吸附在细胞表面，也可作为微生物内源呼吸期的碳源和能源，并对活性污泥的絮凝、沉降和脱水性能起到关键作用［1］。

EPS化学组成比较复杂，具体成分有蛋白质、糖类、核酸、脂类、腐殖酸、糖醛酸以及一些无机成分，其中主要的两种成分是蛋白质和多糖，占总量的70%～80%。

EPS的化学组成受到微生物的生长环境、提取EPS的方法、组分的测定方法几个因素的影响。

目前EPS的提取方法多种多样，且不同研究人员由于研究目的、研究方向及研究手段的不同而采取不同的提取方法，所得结果并无可比性，这就使得关于EPS性质及EPS对污泥性能影响的研究结果没有很好的共性，而有效的提取方法则应是在低细胞死亡率的前提下最大程度地分离出EPS。

不同工艺类型的MBR膜污染行为解析摘要：水污染已成为当今最严重的环境问题之一，极大地影响着人类社会的经济发展、生活质量和环境质量。

膜在污水处理、食品、饮料及工业废水处理中具有广泛的应用前景。

膜生物反应器(MBR)与传统的污水处理技术相比，具有出水水质稳定、占地面积小等优点，但是膜污染现象的存在严重制约了MBR的应用。

随着MBR运行时间的延长，膜污染会逐渐加剧，一定时间内需将膜进行清洗或更换，增加了操作和维护成本。

好氧膜生物反应器(AeMBR)应用较早，其膜污染机制已被广泛研究和总结。

近年来，由于厌氧膜生物反应器(AnMBR)具有回收甲烷、减少污泥产率等优点，在降低废水处理的能量消耗方面具有巨大潜力，AnMBR的研究也逐渐增多。

随着分子生物学的发展，新型污水脱氮除磷工艺不断涌现，出现缺氧膜生物反应器(AxMBR)。

然而很少有研究对不同工艺类型的MBR膜污染差异进行直接比较。

由于AxMBR的研究较少，本文通过对比AeMBR和AnMBR在有机污染、无机污染、生物污染三方面膜污染的特征，总结了引起两个系统之间膜污染行为差异的主要因素，同时对AxMBR的膜污染研究进行展望。

关键词：工艺类型；MBR1 AeMBR和AnMBR的膜污染特征1.1 有机污染差异1.1.1 有机污染物的浓度差异对AnMBR和AeMBR的bEPS和SMP浓度进行文献统计。

不同文献中bEPS的浓度存在较大差异，从几毫克单位生物质浓度至几十毫克单位生物质浓度不等，蛋白质的浓度通常高于多糖的浓度。

通过比较两种反应器在相同水质条件下的膜污染速率可以看出，AnMBR通常要比AeMBR的膜污染速率更快，但是仅从EPS浓度无法判断哪一种反应器污染速度快，例如，尽管GARCIA等和纪超等研究中发现AnMBR比AeMBR污染快，但前者的实验结果显示AnMBR的SMP浓度是AeMBR的5倍，而后者的实验中AnMBR的SMP浓度低于AeMBR。

AeMBR和AnMBR的泥饼层污染物浓度随膜污染进程的变化也不尽相同。

附件五：膜生物反应器法污水处理工程技术规范（征求意见稿）编制说明《膜生物反应器法污水处理工程技术规范》编制组2010年目 次1 任务来源 (1)2 标准制定必要性 (1)3 主要工作过程 (1)4 国内外相关标准研究 (2)5 同类工程现状调研 (4)6 主要技术内容及说明 (8)7 标准实施的环境效益与经济技术分析 (13)8 标准实施建议 (14)1 任务来源2008年，环境保护部下达了《关于开展2008年度国家环境保护标准制修订项目工作的通知》（环办函（2008）44号），其中提出了制定《污水好氧生物处理工程技术规范—膜生物反应器法》（项目编号369号）行业标准的任务。

中国环境保护产业协会承担该标准的编制工作。

参编单位有中国环境保护产业协会水污染治理委员会、江西金达莱环保研发中心有限公司、北京碧水源科技股份有限公司、惠州雄越保环科技有限公司。

2 标准制定必要性环境保护标准化是我国环境保护的一项重要发展战略，建立与国际接轨的环境工程服务技术标准体系和环境技术评估体系，是当前加快环境保护标准化步伐的重要任务。

对于提升我国环境工程服务业的国际竞争能力，规范环境工程服务业市场，保证环境工程建设和运行管理质量，为环境管理提供技术支撑和保障具有重要意义。

环境工程服务技术标准包括工程类技术标准和产品类技术标准两个大类，是环境工程立项、科研、招投标、设计、建设施工、验收、运行全过程服务的技术依据。

在工程类技术标准方面，目前只有行业管理部门制定了20余项与城市污水、垃圾等相关的工程建设设计规范，整体上我国环境服务业领域标准化工作仍是薄弱环节。

膜生物反应器工艺在我国城镇污水和有机工业废水处理工程实践中已得到广泛应用。

但是尚缺乏可操作性的技术标准，指导膜生物反应器法污水处理设施的建设与运行。

由于缺乏标准的规范与指导，无论是工程建设还是设施运行管理方面都存在一些问题，影响了污水处理设施充分发挥效能。

因而，总结国内外膜生物反应器工艺技术发展与应用的经验，编制膜生物反应器法污水处理工程技术规范，对正确应用和科学管理膜生物反应器工艺的污水处理设施具有积极的意义。

污水处理中的生物膜反应器操作指南生物膜反应器是一种常见的污水处理设备，通过生物膜的形成和微生物附着在生物膜上的代谢活动，有效去除污水中的有机物和氮磷等污染物。

为了保证生物膜反应器的高效运行，以下是一份操作指南，以帮助您正确地操作和维护生物膜反应器。

1. 检查反应器的运行状态- 每天都应检查生物膜反应器的进水和出水水质，以确保反应器的正常运行。

- 注意察觉异常情况，如水质浑浊、气泡异常等，及时进行处理和修复。

2. 控制进水水质- 控制进水水质的稳定性和一致性，以避免对生物膜反应器造成负面影响。

- 监测进水水质的COD（化学需氧量）和氨氮含量，保持在合理的范围内。

3. 调节进水量和出水量- 根据设计要求和实际需要，合理调节进水量和出水量。

- 过高的进水量可能导致负荷过大，生物膜反应器无法正常运行；过低的进水量则可能导致生物膜干涸。

4. 维护好通气系统- 保证反应器内的通气系统正常运行，以提供足够的氧气供给微生物生长。

- 定期清洗和维护通气管道，确保畅通无阻。

5. 定期清洗和维护生物膜- 根据反应器内生物膜的厚度和污染程度，定期进行清洗和维护。

- 清洗时使用适当的清洗剂，注意避免对微生物产生不利影响。

6. 控制反应器温度- 控制生物膜反应器内的温度，保持在适宜的范围内，以促进微生物的正常代谢活动。

- 根据季节和环境温度的变化，调节反应器的加热或降温设备。

7. 定期监测和维护设备- 定期检查和维护生物膜反应器的设备和管道，确保其正常运行。

- 修复或更换损坏的部件，避免影响反应器的整体性能。

8. 防止外界污染- 采取措施防止外界污染物进入生物膜反应器，避免对反应器内的微生物造成伤害。

- 建立有效的保护措施，如安装滤网或粗滤器等，阻止固体颗粒和杂质进入反应器。

9. 做好记录和数据分析- 定期记录生物膜反应器的运行参数和水质数据，进行数据分析和绩效评估。

- 根据分析结果进行相应的调整和改进，以提高反应器的处理效率和稳定性。

膜生物反应器（MBR）介绍膜生物反应器（MBR）介绍膜生物反应器（MBR）是把膜技术与污水处理中的生化反应结合起来的一门新兴技术，也称作膜分离活性污泥法。

最早出现在20 世纪70 年代，目前在世界范围内得到广泛应用。

膜生物反应器（MBR）用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。

一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，达到很高的水平，使降解污染物的生化反应进行的更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。

MBR 技术有以下特点和优势：⑴膜材质为PVDF,自身抗污染能力强，不易被污染物粘附，易清洗，适于污水处理。

⑵空隙率高、通量大，远高于其它材质的同类产品。

⑶膜材质化学性能稳定，抗氧化能力强，可以用酸、碱、氧化剂清洗，清洗后通量可完全恢复。

⑷膜寿命长达3-5 年。

⑸出水水质好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用。

⑹由于膜的高效截流作用，微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

⑺反应器内的微生物浓度高达8000-12000mg/L，生化效率高，耐冲击负荷强。

⑻污泥泥龄（SRT）长，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。

⑼反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排放量少。

⑽膜分离使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。

⑾系统自动化程度高，采用PLC 控制，可实现全程自动化控制。

⑿模块化设计，结构紧凑，占地面积小，运行费用低廉。

膜生物反应器（MBR）的类型根据膜的使用方法不同分为内置式和外置式两种。

内置式是将膜直接浸渍于生化反应池中，直接从膜元件中抽取净水，而外置式则是用泵将生物反应池的泥水混合物通过膜组件进行错流过滤循环，得到洁净3的透过水。

内置式膜生物反应器由于操作压力低，膜的通量相对较小，膜面积的使用量较大，而外置式膜生物反应器由于是在泵的压力下大流量循环错流过滤，膜的通量较大，使用的膜面积较小，但动力消耗较大。