膜生物反应器在中水回用领域应用前景

Posted 2023-01-12 工艺

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本文简述了我国中水回用的必要性，分析了膜生物反应器(MBR)特点及应用于中水回用的优势，总结了MBR在我国中水回用中的应用现状，展望了MBR工艺在中水回用领域的应用前景。
1.引言
膜生物反应器(Membranebioreactor，MBR)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。因其具有出水水质良好，可满足一般回用要求，设备紧凑，占地面积小，运行管理方便等特点，在回用领域越来越受到人们的重视，应用日益广泛。
2.中水回用传统工艺
2.1传统工艺简介
总体来讲，中水处理工艺可分为以下3部分：
(1)前处理：主要包括除渣、沉砂、隔油和调节水量等；
(2)主工艺：它是工艺的主体部分(主要有生物法和物化法两大类)；
(3)后处理：主要是消毒。
通常中水回用需将多种处理技术合理组合，深度处理污水，以达到回用水水质要求。具体来说它会因原水水质的不同而采用不同的组合方式。以生活污水回用为例，传统工艺主要有以下两种：①物化+生化处理。其基本流程为：原水→格栅→调节池→混凝或气浮→沉淀→生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水；②二段生化处理。其基本流程为：原水→格栅→调节池→一段生物处理→沉淀→二段生物处理→沉淀→过滤→消毒→中水。
2.2传统工艺存在的问题
针对中水回用对水质，安全卫生条件，操作管理等要求，传统中水工艺在应用中存在以下问题：①对水质、水量的突变不易适应，出水水质易波动；②构筑物多，容积负荷低，占地面积大；③基建费用高，一次性投资大；④易发生污泥膨胀、滤料堵塞、散发臭味、影响环境卫生状况等；⑤对负荷、环境条件、生物量等许多因素的影响敏感，工艺操作要求严格，运行管理较难。
3.膜生物反应器工艺
3.1膜生物反应器工艺概述
MBR工艺是一种简洁、高效的污水处理与回用新工艺。在该工艺中，具有高效固液分离性能的膜组件取代了传统工艺中庞大的二沉池。由于膜单元的引入，系统处理效率大大提高，稳定性得到加强。其典型工艺流程如图1所示。

3.2膜生物反应器工艺特点
与传统工艺相比，MBR工艺克服了其出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，具有以下特点：
污染物去除率高，出水水质好，稳定；同时，其出水浊度低，通常小于2NTU，细菌和病毒去除率高，基本上保证了出水的卫生安全，一般情况下可直接回用。
工艺流程简单，构筑物结构紧凑，占地面积小。由于膜技术的引入，大大提高了MBR的容积负荷，同时省去了传统工艺中的二沉池，因此其占地面积较传统工艺大幅减小。
剩余污泥产量少，污泥处理费用低。MBR内的污泥浓度高，可维持在10～20g/L，使得F/M值较低，从而污泥产量低。
MBR实现了反应器HRT和SRT的完全分离，整个系统不受污泥膨胀等因素的影响，系统运行控制灵活、稳定，易于实现自动化，操作管理方便。
MBR设备布置可集中可分散，具有灵活性，可实现污水就地处理与回用。
3.3膜生物反应器工艺应用于中水回用的优势
由于受使用目的和城市建筑限制，一般要求回用水必须要有良好的水质，不能产生卫生、安全上的问题，不能有视觉上或嗅觉上的不快感，同时要求处理系统简单，占地少，稳定性高，且易于管理。MBR工艺正是具备了这些特点，而在中水回用中有着很大的优势：①出水水质明显优于传统工艺，可直接回用；②抗冲击负荷能力强，出水稳定，基本不受来水水质、水量波动的影响；③占地面积较传统工艺大幅减小，节省了用地；④工艺简捷，基本不会产生环境卫生问题，尤其是当回用设施位于城区或人口聚居区时，这一优势将更加明显；⑤工艺操作要求没有传统工艺那么严格，管理方便，在环境保护专业人员紧缺的情况下，其不失为一种好的选择；⑥易于实现就地回用，特别是对于一些给排水管网、处理设施等还不健全，但有回用需求的地区，MBR工艺无疑是最优选择。
4膜生物反应器在我国回用领域的应用现状
我国对MBR污水处理新工艺的研究始于20世纪90年代中期。虽然起步较晚，但近年来发展迅速。尤其是随着我国污水资源化市场需求的不断扩大，MBR在污水处理及回用中的应用愈加广泛。其工程应用正日益增多，规模不断扩大，回用水源也超出了传统的中水水源，已涉及到了工业污水领域，且处理能力由每天几十吨扩大到几千吨甚至几万吨，如目前国内正在运行的最大MBR废水资源化工程--北京密云县再生水厂回用工程(45000m3/d)、运行中的徐州卷烟厂污水处理及中水回用工程(2000m3/d)、巴陵石化污水处理与回用工程(7200m3/d)、建设中的北京北小河MBR污水处理与回用工程(60000m3/d)等。这表明我国的MBR设计能力、工程建设能力和运行管理技术已具备较高水平，其市场应用前景越来越广阔。
5结语
结合我国目前的经济发展水平和MBR工艺的特点，其在下列领域具有推广应用的潜力：高层建筑、大型宾馆、洗浴中心等单体建筑的中水回用；学校、企事业单位等的集中办公区或生活区的污水回用；住宅小区中水回用；大区域内的生活污水或城市污水的处理与回用；原有污水处理厂或处理设施的升级改造(技术改造、规模升级、出水水质提高或进行回用等)。
在中水回用已成为世界范围内大趋势的今天，MBR作为一种新型高效的污水处理与回用工艺，在水资源短缺，水体污染日益严重，环境意识不断增强的情况下蕴藏着巨大的生机。伴随着科技的发展以及对MBR研究与应用的日益深入，MBR的技术应用必将日趋成熟和完善，我们有理由相信，其投资、运行费用也会大幅降低。加之目前MBR已实现商业化生产，其市场规模正以前所未有的速度不断扩大。因此，可以预见，膜生物反应器作为中水回用的实用技术将越来越具有技术上、经济上的竞争优势，其应用前景将十分广阔。