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摘要：制药废水通常属于难降解的高浓度废水，具有组分复杂、有机物浓度高、毒性大等特点。膜生物反应器技术是膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型废水处理技术，对于制药废水处理有着独特的优势。本文简单阐述了 MBR在国内外的进展情况，论述了其净化道理，讲述了几种在污水处理区域中运用的MBR技术，归纳了当今MBR技术面对的挑战与未来的发展前途。
关键词：MBR；废水处理；膜生物反应器
MBR这种处理废水的体系是由“膜分离技巧”和“生化处理技巧”联合起来的。它将膜分离技术与生物反应过程有机结合，以膜技术的高效分离作用取代传统活性污泥法中的二沉池，实现传统工艺所无法比拟的泥水分离和污泥浓缩效果，消除了污泥膨胀的影响，并大幅度提高了曝气池中活性污泥的浓度，省却了污泥回流系统，延长了泥龄，减少了剩余污泥量，并通过膜对废水中悬浮物、有机物、病原菌和病毒的高效截留作用，提高了处理出水水质，并在通常情况下，其处理出水无需消毒即可达到相关的卫生标准。它是保护水环境，实现污水资源化的一项重要技术，MBR 技术是目前公认的最有发展前途的环境治理技术之一，也是处理高浓度废水和污水中水 回用的理想技术。在应用方面，MBR 工艺既可用于生活污水的处理，也可用于难降解工业废水的处理，经处理排出的水还可以作为中水回用，所以MBR工艺具有广阔的应用前景。
1 MBR在制药废水处理的优势
1.1 分离效率高，出水水质有保证
制药废水中含有大量悬浮物质，通过膜的高效分离作用，使得出水中悬浮物和浊度接近于零。此外，由于废水中含有毒害性物质，容易导致污泥发生膨胀现象，在膜分离作用下，不会使出水水质受到影响。
1.2 污泥浓度高，生化能力强
以膜组件代替二沉池，几乎全部活性污泥均可停留在反应器内，能够有效的提高污泥浓度，MBR 的污泥浓度最高可达18000~19000 mg/L。与传统工艺相比，能够提高污泥浓度，且在发生污泥膨胀后可避免活性污泥流失。由于制药废水水质和水量具有较大的波动性，污泥浓度的提高，增加了反应器的处理能力，并可承受较高的抗冲击负荷。
1.3 提高了难降解有机物的净化效率高，缩短了水力停留时间
制药废水中的难降解有机物被截留在反应器内，获得了比传统生物法过多的与微生物接触的时间，有利于某些专性微生物的培养，提高难降解有机物的净化效率。此外，由于难降解有机物的净化效率高，在保证出水水质的前提下，MBR 可缩短 HRT。干建文等采用自组装300 L的MBR对头孢类制药废水厌氧处理出水进行处理并与传统活性污泥法进行比较。在 COD 去除率达90 %的前提下，传统活性污泥法的 HRT 为 80 h，而 MBR 的 HRT为 35 h。
1.4 利于硝化细菌生长，NH3-N 去除效果好
MBR 的膜不能对 NH3-N 产生截留作用，导致 MBR 具有较高的 NH3-N 去除率的主要原因是反应器内存在大量硝化细菌。在膜的分离作用下，生长缓慢的硝化细菌被停留在反应器内，为其生长繁殖创造了有利条件。硝化细菌在反应器内的大量累积，使 MBR 对 NH3-N 具有很高的去除效果。范举红等利用活性污泥法-水解酸化法-MBR 组合工艺处理某化学制药厂废水，进水氨氮浓度为 72.8~92.4 mg/L，结果发现几乎所有氨氮都在 MBR 池被除去，出水氨氮浓度为 1.4~4.1 mg·L -1，总去除率为 94.5 %~97.6 %。
2 MBR存在的问题
MBR突出的特征是占地面积小，耐冲击负荷，出水水质优良，自动化程度高容易管理，但MBR工艺现在仍然存在的某些问题。
2.1处理能力降低的风险
MBR通常在恒定通量下进行，为了持续运行要求MBR不能超过极限通量，超过这个极限会产生膜污染，那么多余的水就无法通过膜孔径，产水率下降。很多MBR工艺在实际运行过程中随着时间的积累，其处理能力不断下降，很多水厂的处理能力甚至不足设计之初的50%。美国环保局认为，如果MBR工艺的进水峰值流量超过平均流量的1.5～2 倍，就需设置流量调节池，或者备有大量的膜组件以保证出水水质达标。
2.2投资成本与运行成本较高
如今，膜组件是MBR处理系统中主要组成部分，同时也是技术含量最高及价值最大的部分，其成本占据整体设备投入的多部分。此外，MBR需要先进的设备以满足其自动化的要求，这也增加了其成本。浸没式 MBＲ 工艺，需加大曝气强度，造成能耗上升。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆另外，膜组件寿命有限，达到一定使用年先后需更换膜组件。据分析，国内MBR投资成本在 2000 ～2500 元/m 3，是传统活性污泥法项目建设成本的 1.5倍左右。
2.3预处理与自控系统设计不足而产生的风险
通常MBR工艺需先经过预处理再进入膜处理反应器内。预处理不到位或者不经预处理便进入膜反应器内必会产生严重的后果。MBR工艺自动化程度比传统活性污泥工艺高很多，膜组件需定期清洗、组装甚至是更换，为保证出水水质，对水厂 PLC 控制系统有较高要求。
3 MBR技术在污水中的应用
在这十年中，MBR体系已经在解决我们生活中的污水、医院中的废水、垃圾在渗出的液体、工业废水和所有浓度比较高、不容易降解的工业废水在发挥了重要作用。MBR需实行预处理，大多数是与其他工艺相联合的形式。工业污水较生活污水更复杂、多变，处理难度较大，不同行业的污水组成相差很大，通常采用多种工艺的集成技术，如 A 2（厌氧-缺氧）+MBR，A 2 +O 2 +MBR等，下面分别以味精-淀粉废水、啤酒废水、PTA（对苯二甲酸）废水处理加以说明。
3.1 味精-淀粉废水的处理与回用
某厂味精和淀粉综合污水处理工程，处理规模为 4000 m 3 /d。味精废水的特点是 COD 高、NH 4 +-N含量高，水质波动大，是较难处理的废水之一。废水站原处理工艺为升流厌氧反应器（UASB）+好氧 +二沉池。在运行发现存在各种问题：出水水质经常由于进水的波动而发生变化，超出排放标准。为减少污水排放量，采用膜技术对现有工艺进行了第一次改造，改造后的工艺流程为：UASB + 好氧 + 二沉池 + CMF（连续微滤）+ RO（反渗透）+ 回用，在运行过程中发现由于进水水质的波动经常造成后面的膜过滤设备污堵，膜清洗频繁，RO 产水率不超过 50%，为改变这一现状，对工艺进行了第2次改造，在双膜（超滤 + 反渗透）工艺前加上絮凝、沉降、砂滤等工艺，改造后的系统运行较为稳定，但是这一工艺在出水水质方面仍然存在问题，主要问题在于：由于现有生化系统对 NH 4 +-N 去除率不足20%，双膜工艺后产水 NH 4 +-N 仍然较高，影响产水的进一步回用，同时反渗透浓水中 NH 4 + -N 和 COD超出排放标准，另外由于传统生化抗冲击性差，出水 COD 高时造成 RO 膜的污堵，絮凝剂投加量大，
运行成本高，为彻底改变现状，同时实现污水的回用和达标排放，将目前的好氧工艺进行改造，改造后的工艺流程如下：UASB + 缺氧 + 好氧 + MBR +CMF + RO，这一运行工艺运行后达到以下结果：
（1）整套系统运行稳定，双膜系统（CMF + RO）清洗周期大大延长。
（2）系统产水水质全部达到回用水水质指标，可回用于生产工艺。
（3）反渗透产水率由 50% 提高到 70%，同时浓缩水可达到排放标准。
（4）系统 TN 去除率达到 50 % ~ 80%，工艺具有环境友好性。
（5）由于 MBR 对 COD 的去除较彻底，出水不含有悬浮物和胶体，因此不需要絮凝、沉降和过滤，减小了占地面积，减少了药剂费用，从而大幅降低了运行成本。
（6）系统抗冲击性强，出水稳定。改造前后生化系统出水水质比较见表 1。
3.2 MBR－厌氧/缺氧交替工艺
交替式厌氧/缺氧－膜生物反应器（A-A/A-M）工艺可提高生活污水脱氮除磷效果。该工艺由一个交替缺氧/厌氧反应池和内置膜过滤单元的好氧池组成。通过好氧池底部回流污泥流向的改变，使得两个独立反应器（A和B）内依次形成缺氧和厌氧环境，实现同步厌氧释磷、缺氧反硝化脱氮，及好氧吸磷、硝化、去除 BOD 等过程。好氧反应器进行连续曝气减缓膜污染的进程，延长清洗周期。该工艺对 COD、TN、TP 的平均去除率分别达到 93%、67.4%和 94.1%。
3.3 A2/O+ MBR工艺
A2/O +MBR技术是把过去的A2/O 技术与MBR技术相结合，使它们的优点相互弥补，相互配合，能够有效的排除主要污染物质。A2/O+MBR体系中发生的高污泥浓度不但减少了水力停留时间，且具有同步硝化反硝化、反硝化除磷等阶段，就说是在C/N 较低的前提下，也能确保优良的脱氮除磷效应。吴念鹏等人运用A2/O+MBR工艺处置市区污水，试验证明：MBR池的污泥浓度最高达 8.2g/L，CODCr、TN 与氨氮的去除率分别达 93.0%、78.5%和 94.7%。
4结语
MBR 工艺由于其对废水的处理效果良好，可满足中水回用的要求而受到广泛关注和研究，在水资源逐渐匮乏的今天显示出良好的发展潜力和应用前景。但尚需要解决其工艺流程和运行条件的优化、膜污染的机理与有效控制途径、经济型膜材料的开发等问题，才能进一步推广 MBR 工艺的应用，使其成为今后替代传统废水处理工艺的有力竞争者为我国的废水处理行业提供一种高效并且经济可行的选择，为缓解水资源短缺问题做出贡献。
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论文作者:李文锦
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/11/2
标签：污泥论文; 工艺论文; 废水论文; 反应器论文; 水质论文; 废水处理论文; 浓度论文; 《基层建设》2016年14期论文;