膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用

一、膜生物反应技术概述

1.1 技术原理

膜生物反应技术是综合了传统生物处理技术和膜分离技术的优点发展而来的一项污水处理技术，其应用膜组件代替末端沉淀装置，提高了微生物截留效果，从而提高了水处理效果，同时减少了处理装置的面积；相较于传统的膜分离技术，由于其应用了生物技术，快速分解了污染物，有效截留了污水中的杂质，实现了污染物的高效分解处理，提高了出水水质。在膜生物反应技术中，膜生物反应器是核心装置，主要由膜分离装置、曝气装置和萃取反应装置组成，并通过膜反应器来实现污水的净化。

1.2 技术分类

在技术分类时，主要根据功能进行分类。反应器包括膜分离生物反应设备、萃取膜生物反应设备、膜曝气生物反应设备。其中，膜分离生物反应器应用广泛，放置多种膜，同时与一体式膜生物反应器结合，能够有效提升处理效果。也可以根据膜材料进行种类划分，分为有机和无机两种材料。有机膜使用寿命比较长，但应用成本较高，因此应用并不广泛。有机膜包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等材料，应用最广泛的就是聚偏氟乙烯，具有较好的应用效果。此外，还包括复合膜与仿生膜，是将前两种膜的优势结合，通常会在一些特定场景中应用。也可以根据膜组件种类进行划分，包括中空纤维膜组件和板框式膜组件、管式膜组件三种。第一种虽然价格低廉，但是容易被污染；后两种使用的材料较多，具有很好的热稳定性，通常会在比较恶劣的环境条件下应用。

1.3 优点与缺点

膜生物反应技术的应用主要由两大部分组成，即膜分离和生物反应技术，实现了对污水的深度净化。在环境应用过程中，膜生物反应技术具有显著优点，但同时也存在缺点。膜生物反应技术能够有效清除污水中的污水，提升水质，在处理过程中，污泥排出量也能得到精确控制，有效减少污泥侵入，进一步降低污水中的污泥含量。除此之外，膜生物反应技术装置简单，便于操作，可在温室条件下进行分离过程，需要使用的污水处理设备体积较小，在处理污水过程中产生的损耗较少，使用和维护成本较低。同时，污水中的微生物在处理过程中会被逐渐分离，借助生物膜，大幅延长硝化细菌的生存期，进而提高硝化效率。膜生物反应技术也存在缺点，首先，膜生物反应器的使用寿命较短，为了提高处理效率，这就要求对原水先进行净化，再进行处理；其次，应用膜反应技术处理污水时，污水中的杂质也会一并被过滤出来，这就导致其中部分微小的分子阻塞生物膜，使生物膜的出水性能大幅降低。

二、膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用

2.1 提高分离率

膜生物反应技术在污水处理中应用能够提升污染物分离率，并且对空间需求较小，能够使系统容积和负荷提升，然后分离废水。在实际处理的过程中，既能够有效拦截微生物，也能够解决污泥沉降问题，达到良好的分离效果。在实践应用时，提升分离率是核心目标，因此可以采用技术融合的方式，在采用该技术的同时，配合其他处理技术，发挥各类技术的优势作用，实现高效分离的目标。

2.2 处理生活污水

运用膜生物反应技术处理城市废水，能够现场实现废水的高效治理，同时促进再利用于如卫生间冲洗和消防用水等场地，以优化水资源管理。该技术可以有效地对生活污水进行有效地处理，并且出水质量好。应用膜生物反应技术是一种高效、经济、环境友好的新型生物反应技术，其核心原理是通过对膜的有效分离，提高微生物的浓度，实现对有机污染物的高效降解。该技术中含有较高浓度的硝化细菌，能高效地脱除氨氮，在适当的操作条件下总氮的去除率可达 92.6% 。膜装置具有截留、过滤废水中的悬浮物、大分子物质等的能力，并将其从水中分离出来。利用微生物大分子代谢物对膜进行吸附，在膜表面形成胶状结构，也可实现过滤的作用和效果，改善了出水质量，提高废水的处理效率。

2.3 处理工业污水

相较于生活污水而言，工业废水中的污染物成分更加复杂、排放量更大，其中可能包含难降解的有机物、有害金属离子，废水的PH值和盐度也许更不友好，总而言之，工业废水属于处理起来比较困难的废水。因此，在工业废水中推广和应用膜生物反应技术及其设备，需要根据工业废水的具体成分特点来选择，尽可能提高膜生物反应器的针对性，提高工业废水的处理质量和效果。比如：工业废水中含有难降解的EDTA时，厌氧-好氧膜生物反应器的处理效果较传统的活性污泥法更加优秀，不仅表现出较高的难降解有机物去除效率，还表现出优秀的抗冲击符合能力，在有毒有害物质的冲击下依然保持稳定的运行。又比如：机械制造企业排放的工业废水中含有大量有毒有害的重金属离子，想要去除这些有毒有害的重金属离子，膜生物反应器前需要预设酸碱度调节池，让重金属离子在酸碱度的调节下处于比较容易被去除的状态，以提高膜生物反应器的去除质量和效率。

2.4 净化低污染饮用水

随着水污染情况的日趋严重，饮水水源地的水质难以得到保证。农业生产过程使用的大量化肥和农药，会在雨水等的携带下进入饮用水源，造成饮用水源污染。对于污染程度比较低的饮用水，采用生物膜反应器进行处理，可以实现脱氮、吸附农药以及降低浊度的效果，从而提高饮用水的水质。某饮用水工厂通过膜生物反应工艺对饮用水进行净化，可以有效降低水中氮和农药的浓度，使这些参数达到饮用水标准。

2.5 填埋场渗滤液处理应用

在固体废弃物污染同样非常严重的今天，我国所有城市都建有自己的垃圾填埋场。这些填埋场会在自然降雨、霜雾、垃圾分解等作用下产生渗滤液，这些渗滤液中含有高浓度的有机物、盐类、重金属、烃和氯代化合物等污染物，如果让这些渗滤液直接进入土壤和地下水系，必然会造成严重的土壤污染和地下水污染。膜生物反应技术与反渗透技术的联合应用，能够有效处理垃圾填埋场产生的渗滤液，不仅能够分解渗滤液中的高浓度有机物，还能够有效去除盐分、截留重金属、去除杂质，使高污染度的渗滤液以达标的形式进行排放。

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