近年(nian)來，廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理技術(shu)(shu)日漸(jian)成熟(shu)，生物膜法具(ju)有運行(xing)穩定、較強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗沖(chong)擊負荷能(neng)(neng)力、更為(wei)經濟(ji)節(jie)能(neng)(neng)、無污泥膨脹(zhang)問(wen)題(ti)、還有一(yi)(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硝化反(fan)(fan)硝化功能(neng)(neng)等(deng)優點(dian)，廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運用于生活污水(shui)和(he)某些工(gong)業廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)處理。近幾十年(nian)，膜生物反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)(MBR)在廢(fei)水(shui)處理領域(yu)(yu)受(shou)到廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重視(shi)，隨著膜材料(liao)(liao)和(he)制(zhi)膜技術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展，其應(ying)(ying)用領域(yu)(yu)也(ye)不斷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴大，已(yi)經涉及到化工(gong)、電子、輕工(gong)、紡織(zhi)、冶(ye)金、食(shi)品、石油化工(gong)等(deng)領域(yu)(yu)[1]，但是(shi)膜污染(ran)問(wen)題(ti)是(shi)限(xian)制(zhi)其廣(guang)泛(fan)應(ying)(ying)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要瓶(ping)頸。生物膜-膜生物反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)是(shi)一(yi)(yi)種將生物膜法和(he)膜分離技術(shu)(shu)相結(jie)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種新型高效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)廢(fei)(污)水(shui)處理工(gong)藝，該類反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)減少了(le)MBR中懸(xuan)浮生長微生物，在一(yi)(yi)定程度上(shang)減緩膜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)污染(ran);反(fan)(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)中填料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)移動可對膜表面進行(xing)有效(xiao)清洗，減輕了(le)膜污染(ran)。

1生物(wu)膜(mo)-膜(mo)生物(wu)反應器的(de)概念

1.1生物膜法

生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜(mo)法(fa)是(shi)利用附著(zhu)在(zai)填(tian)料或載體(ti)(ti)上(shang)生(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)、繁殖的細菌(jun)、原生(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)、后生(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)等微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)形成的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜(mo)處理廢水。主要有(you)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)濾池、生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)轉盤、生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)接觸氧化、生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)流化床等，目前已經廣泛的應用在(zai)各個領域的廢水處理中。

1.2膜生(sheng)物(wu)反(fan)應(ying)器

膜(mo)生(sheng)物反應(ying)器(qi)是膜(mo)技(ji)術(shu)和活性污泥法(fa)相結合(he)的(de)(de)(de)一種廢水(shui)處(chu)理技(ji)術(shu)。在反應(ying)器(qi)中(zhong)可以維持高(gao)的(de)(de)(de)生(sheng)物量(liang)，實現水(shui)力(li)停(ting)留(liu)(liu)時(shi)(shi)間和污泥停(ting)留(liu)(liu)時(shi)(shi)間相分離以及產生(sheng)的(de)(de)(de)污泥量(liang)少(shao)，處(chu)理效率高(gao)，出水(shui)水(shui)質好，設備(bei)緊(jin)湊(cou)，占地面(mian)積小等(deng)優點。目前(qian)對膜(mo)生(sheng)物反應(ying)器(qi)的(de)(de)(de)研究已(yi)經相當成熟，并(bing)且(qie)已(yi)經廣泛應(ying)用在各(ge)個(ge)領域(yu)的(de)(de)(de)廢水(shui)處(chu)理中(zhong)。

1.3生(sheng)物(wu)膜-膜生(sheng)物(wu)反應器(qi)

生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜-膜生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反(fan)應器(BMBR)是(shi)(shi)(shi)將膜分(fen)(fen)離與(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜法技術相結(jie)合的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)新型廢水(shui)處理工藝(yi)(yi)，是(shi)(shi)(shi)一種(zhong)既(ji)能控制污染又能實(shi)現(xian)廢水(shui)資源(yuan)化的(de)(de)(de)(de)新興技術[2]。該工藝(yi)(yi)技術對(dui)污染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)去除作(zuo)用(yong)(yong)主(zhu)要(yao)是(shi)(shi)(shi)依靠附著(zhu)在載體(ti)(ti)上生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)(de)(de)(de)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)來完成，截留(liu)作(zuo)用(yong)(yong)主(zhu)要(yao)體(ti)(ti)現(xian)在膜以及(ji)膜上面形成的(de)(de)(de)(de)濾(lv)餅層的(de)(de)(de)(de)過濾(lv)作(zuo)用(yong)(yong)上。廢水(shui)中的(de)(de)(de)(de)有機(ji)(ji)污染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解主(zhu)要(yao)由三部分(fen)(fen)組(zu)成：一是(shi)(shi)(shi)附著(zhu)在載體(ti)(ti)和少量膜組(zu)件(jian)上的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解作(zuo)用(yong)(yong);二是(shi)(shi)(shi)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)反(fan)應器內懸浮微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)對(dui)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解作(zuo)用(yong)(yong);三是(shi)(shi)(shi)利用(yong)(yong)膜對(dui)有機(ji)(ji)大分(fen)(fen)子的(de)(de)(de)(de)截留(liu)作(zuo)用(yong)(yong)，這樣有機(ji)(ji)大分(fen)(fen)子與(yu)微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)接觸反(fan)應的(de)(de)(de)(de)時間就更長(chang)，更能被有效的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)解去除。目前，BMBR還處于(yu)實(shi)驗研究階段，國內外對(dui)此的(de)(de)(de)(de)報(bao)道尚不多。

2生(sheng)物(wu)膜(mo)-膜(mo)生(sheng)物(wu)反應(ying)器的原(yuan)理及(ji)特點

2.1工作原理

BMBR是在(zai)膜(mo)(mo)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)反應器內投加填(tian)(tian)料或培養形(xing)成顆(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)，微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)在(zai)填(tian)(tian)料表(biao)面附(fu)著(zhu)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長形(xing)成生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)攜帶著(zhu)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和氧(yang)氣(qi)流過(guo)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)時，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)中溶解(jie)(jie)氧(yang)被消耗，有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)被生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)上的微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)吸(xi)收降(jiang)解(jie)(jie)使(shi)廢(fei)水(shui)(shui)(shui)得(de)以(yi)凈化;微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)不斷生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長繁殖，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)也(ye)不斷增厚，增厚到(dao)一定(ding)程度時，在(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)內形(xing)成缺氧(yang)或厭(yan)氧(yang)層，為(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)脫氮、除磷(lin)提供條件;通過(guo)在(zai)反應器底部曝氣(qi)，使(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)受到(dao)水(shui)(shui)(shui)的剪(jian)切力(li)不斷脫落更新，處(chu)理后(hou)的廢(fei)水(shui)(shui)(shui)經過(guo)膜(mo)(mo)組件分(fen)離后(hou)排放(fang)[3]。劉琳等[4]曾做過(guo)兩段式生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)-膜(mo)(mo)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)反應器處(chu)理廢(fei)水(shui)(shui)(shui)的試驗，結果顯(xian)示BMBR運行穩定(ding)后(hou)出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)好，COD、氨(an)氮、TP去除效(xiao)率(lv)分(fen)別(bie)為(wei)95%、80%、60%以(yi)上。Wang等[5]利用(yong)好氧(yang)顆(ke)粒污(wu)泥(ni)(ni)-MBR處(chu)理合成廢(fei)水(shui)(shui)(shui)，結果表(biao)明，當進水(shui)(shui)(shui)總有機(ji)碳為(wei)56.8~132.6mg/L，氨(an)氮為(wei)28.1~38.4mg/L時，TOC、氨(an)氮、總氮的去除率(lv)分(fen)別(bie)84.7%~91.9%，85.4%~99.7%，41.7%~78.4%。

2.2生(sheng)物膜-膜生(sheng)物反應器的優(you)點[6-9]

(1)BMBR綜合(he)了(le)(le)生物膜法(fa)和MBR的(de)優點(dian)。反應器內(nei)由于填(tian)料的(de)加入，使得懸(xuan)浮污泥的(de)濃(nong)度降(jiang)低，改(gai)善了(le)(le)膜的(de)通量、降(jiang)低了(le)(le)膜的(de)阻力(li)、在一定程度上減緩了(le)(le)膜的(de)污染，使膜的(de)運行周期更(geng)長，減少了(le)(le)膜的(de)清洗次(ci)數，降(jiang)低處(chu)理工藝的(de)動力(li)消耗。

(2)SS的(de)(de)去除率較(jiao)好。生物(wu)(wu)膜法中如果厭(yan)氧層過厚，生物(wu)(wu)膜脫落(luo)后會產生大量的(de)(de)非活性的(de)(de)細小懸浮物(wu)(wu)分(fen)散于水(shui)中，使出水(shui)的(de)(de)澄清度降低(di)，而BMBR由于膜分(fen)離設備的(de)(de)截(jie)留作(zuo)用可以有效(xiao)解決(jue)這個(ge)問題(ti)。

(3)有(you)較好的(de)脫(tuo)氮(dan)、除磷(lin)效果。硝化菌是化能自氧(yang)菌，在混合培養的(de)活性污泥中無(wu)法(fa)與異(yi)養菌競(jing)爭(zheng)，所以在MBR中脫(tuo)氮(dan)效果并不(bu)是很(hen)好，而(er)投加(jia)了(le)填料的(de)BMBR可以承載大量(liang)的(de)生(sheng)物(wu)量(liang)，有(you)利于世(shi)代時(shi)間(jian)較長的(de)硝化菌生(sheng)長，而(er)且由(you)于BMBR中形成了(le)厭氧(yang)環(huan)境，脫(tuo)氮(dan)效果會有(you)所提(ti)高。

(4)由于生(sheng)物(wu)膜上的(de)微生(sheng)物(wu)種類豐富(fu)，載體(ti)的(de)添加可(ke)以(yi)給微型動(dong)物(wu)提供了相對穩定(ding)的(de)生(sheng)長環境，存在(zai)相當數量的(de)原生(sheng)動(dong)物(wu)和后生(sheng)動(dong)物(wu)，組成較長的(de)食(shi)物(wu)鏈，所以(yi)生(sheng)物(wu)膜膜生(sheng)物(wu)反(fan)應器(qi)產生(sheng)的(de)污(wu)泥(ni)量少。

2.3生(sheng)物(wu)膜(mo)-膜(mo)生(sheng)物(wu)反應器的缺點

BMBR和MBR一樣同樣具(ju)有以下2個缺點：(1)膜污染問題，沒有有效(xiao)的(de)(de)清洗(xi)技術。膜污染速(su)率隨著(zhu)溫(wen)度的(de)(de)下降而呈現加(jia)劇趨勢。(2)膜的(de)(de)制造成本高。

3生(sheng)物膜-膜生(sheng)物反應(ying)器(qi)的研究進展

1996年(nian)，美國的(de)(de)(de)Dorr-Oliver公司首先將MBR用于廢水(shui)處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)以(yi)(yi)后，許多(duo)學(xue)者(zhe)(zhe)相繼對(dui)(dui)(dui)MBR進(jin)行了(le)大量的(de)(de)(de)實驗研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)并開發了(le)多(duo)種(zhong)MBR的(de)(de)(de)變(bian)形新(xin)工藝(yi)，如分離(li)(li)式MBR、厭氧(yang)式MBR、一(yi)體(ti)(ti)式MBR等。20世紀90年(nian)代以(yi)(yi)后，MBR得到了(le)最迅猛的(de)(de)(de)發展，1995年(nian)以(yi)(yi)后MBR在(zai)(zai)國外尤其(qi)是(shi)在(zai)(zai)美國、日本、加拿(na)大等國進(jin)入了(le)實際應用階段。隨(sui)著MBR在(zai)(zai)實際運(yun)行中膜(mo)污染的(de)(de)(de)問(wen)題出現，有(you)的(de)(de)(de)學(xue)者(zhe)(zhe)在(zai)(zai)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)此問(wen)題時(shi)指出，在(zai)(zai)MBR中，由于膜(mo)組件(jian)與活性污泥混合液的(de)(de)(de)直接(jie)接(jie)觸，在(zai)(zai)膜(mo)組件(jian)表面生長出生物(wu)膜(mo)是(shi)不可避免(mian)的(de)(de)(de)，也就(jiu)是(shi)說膜(mo)污染的(de)(de)(de)問(wen)題是(shi)不可避免(mian)的(de)(de)(de)，膜(mo)污染在(zai)(zai)導致膜(mo)通(tong)量下降的(de)(de)(de)同(tong)時(shi)也使(shi)出水(shui)水(shui)質變(bian)差，但是(shi)當時(shi)都未對(dui)(dui)(dui)此進(jin)行深入的(de)(de)(de)探討，直至后來(lai)BMBR的(de)(de)(de)提(ti)出。一(yi)些學(xue)者(zhe)(zhe)認為將膜(mo)分離(li)(li)技術(shu)和生物(wu)膜(mo)法相結(jie)合，將會有(you)更大的(de)(de)(de)優勢。BMBR工藝(yi)最早是(shi)日本科研(yan)(yan)人員針對(dui)(dui)(dui)低濃(nong)度氨氮(dan)廢水(shui)處(chu)理(li)(li)提(ti)出的(de)(de)(de)新(xin)工藝(yi)。澳大利亞(ya)新(xin)南威爾士大學(xue)膜(mo)與分離(li)(li)中心的(de)(de)(de)FaneAG曾采用生物(wu)濾(lv)池與分離(li)(li)式膜(mo)分離(li)(li)設備相結(jie)合處(chu)理(li)(li)生活廢水(shui)，取得了(le)很好的(de)(de)(de)處(chu)理(li)(li)效(xiao)果(guo)[10]。在(zai)(zai)膜(mo)分離(li)(li)技術(shu)與生物(wu)膜(mo)相結(jie)合的(de)(de)(de)BMBR方面，國內哈爾濱工業(ye)大學(xue)較早做此方面的(de)(de)(de)工藝(yi)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)[11]。

3.1生物填(tian)料-MBR

在MBR中投(tou)加填(tian)(tian)料，微(wei)生(sheng)物附(fu)著在填(tian)(tian)料表面生(sheng)長、繁殖形成生(sheng)物膜(mo)。相較于傳(chuan)統的(de)MBR而言，填(tian)(tian)料上微(wei)生(sheng)物種類更加豐(feng)富，提高(gao)了(le)反應(ying)器對(dui)有(you)(you)機物的(de)去除率(lv)，具有(you)(you)更強的(de)適應(ying)性和穩(wen)定性以及較強的(de)抗沖擊負荷能力，同時也減(jian)少(shao)了(le)懸浮的(de)微(wei)生(sheng)物，而且有(you)(you)些(xie)填(tian)(tian)料對(dui)胞外(wai)聚合物和某(mou)些(xie)溶解性產物等(deng)容易引起膜(mo)污染(ran)類的(de)物質有(you)(you)吸附(fu)作(zuo)用，這樣(yang)有(you)(you)利于減(jian)少(shao)膜(mo)污染(ran)，減(jian)緩膜(mo)通量的(de)下降速度。

朱友兵等[12]在(zai)研究改良性聚丙烯懸(xuan)浮載體-MBR處(chu)理(li)(li)廢(fei)水(shui)時發現(xian)懸(xuan)浮載體-MBR的去除(chu)效果較好(hao)，COD，NH3-N的去除(chu)效果都(dou)在(zai)90%以(yi)上(shang)，甚至達100%，出(chu)水(shui)的濁度接(jie)近零。生物填料-MBR處(chu)理(li)(li)工業廢(fei)水(shui)也具有(you)較好(hao)的效果。黃健盛(sheng)等[13]用投加多孔性聚合物填料的一(yi)體式MBR處(chu)理(li)(li)化工廢(fei)水(shui)，結果表明(ming)，反應器(qi)穩定運行后，COD、NH3-N、TP的去除(chu)率分別為80.25%~87.15%、73.32%~99.78%和87.09%~93.82%。

YangQiqiong等(deng)[14]在(zai)研究一(yi)些多孔、軟性懸(xuan)浮載體對膜污染(ran)的(de)影響時發現(xian)，在(zai)MBR中(zhong)投加(jia)(jia)懸(xuan)浮填料(liao)可以減(jian)(jian)緩膜污染(ran)的(de)形(xing)成(cheng)，膜的(de)臨界通(tong)量(liang)提高(gao)了(le)大約20%，濾餅阻力減(jian)(jian)少了(le)86%，膜污染(ran)的(de)程度(du)明顯(xian)低于未投加(jia)(jia)填料(liao)的(de)MBR。鄭力菲等(deng)[15]研究發現(xian)，投加(jia)(jia)最適量(liang)(800mg/L)的(de)粉(fen)煤灰，膜通(tong)量(liang)的(de)衰減(jian)(jian)量(liang)最小，反(fan)應器的(de)除磷(lin)效果明顯(xian)增高(gao)，從原來的(de)60%提高(gao)到90%。

填(tian)料MBR中，填(tian)料和(he)膜是(shi)反(fan)應器的核心，在(zai)填(tian)料的選擇(ze)(ze)上(shang)應該謹(jin)慎(shen)，如(ru)果填(tian)料的選擇(ze)(ze)不當，不但沒有優勢，反(fan)而會損壞膜組件。

轉自：北極星環保網