环保工程中关于污水处理技术工艺的分析

摘要：在环保工程中，污水处理技术是常用处理工艺，涵盖有生物处理、物理处理、化学处理等各种技术。其中，膜曝气生物反应器作为一种新型处理工艺，凭借自身的独特优势得以广泛应用。文章以膜曝气生物反应器技术概述为切入点，围绕实际的案例，深入阐述了其的运用方案。结果表明，在污水处理中应用膜曝气生物反应器技术，能够提升出水水质，提高环境与经济效益。

关键词：环保工程；污水处理；膜曝气生物反应器

引言

近年来，我国各地的污水处理能力取得了显著增强，这一进步在很大程度上减轻了我国面临的水污染问题。与此同时，随着污水排放标准的日益严格，对污水处理技术也提出了更为严苛的要求。在此背景下，膜曝气生物反应器技术作为一种前沿的污水处理手段，展现出了独特的优势，其主要通过对微生物群落的构建以及对生物膜的依附，共同发挥污水的净化效用，从而极大地提升污水处理效率。鉴于此，深入探讨膜曝气生物反应器技术在环保工程领域污水处理中的实际应用，无疑具有极为重要的现实意义。

1、膜曝气生物反应器技术概述

膜曝气生物反应器是一种融合了生物膜法水处理、气体分离膜这两项技术的污水处理工艺，在这一技术体系内，透气性膜扮演着微生物生长支撑、氧气供应的双重角色，这种以膜为基底的曝气生物反应器，为微生物的繁殖提供了充足的空间。其基本原理为：纯氧或空气经膜丝内部的微孔向膜外表面扩散，为生物膜内的微生物提供氧气；污水在反应器内循环往复的流动，和生物膜直接接触，在此基础上微生物经氧气对污水内的有机物进行分解，实现污染物的有效去除，从而达到水质净化的目的[1]。

2、膜曝气生物反应器技术在污水处理中的具体方案

2.1 案例概况

某污水处理厂承担着处理生活污水的重任，其设计处理能力高达每日200m3。主要的污水来源为餐饮、厕所、洗车，污水中含有多种浓度极高的污染物，如氮、有机物等。与常见的生活污水相比，氨氮、总氮、总磷的浓度显著偏高，对污水处理工艺提出了严峻的挑战。

2.2 水质设计及工艺流程

（1）水质设计。系统性分析该污水处理厂的污水排放规律以及污水日处理能力，将进水水质设计如下表1。经规范性处理后，确保所有的出水水质和标准相符。

（2）工艺流程。本污水处理厂采纳膜曝气生物反应器技术，污水先经粗格栅、细格栅进行过滤，以有效拦截大小颗粒物；后污水被导入调节池，对水质、水量进行均衡处理；污水进入生物选择池、膜曝气生物反应池内进行脱氮除磷处理[2]；紧接着，污水进入二沉池内分离水、泥，保证出水清澈；经砂滤器进行精细过滤，进一步提升水质。最后，清水被送至清水池进行消毒处理，确保所有的指标达到排放标准后方排出。

2.3 运用方案

（1）无泡膜曝气生物反应器采用的是中空纤维膜，其孔径较小，能巧妙地控制气体压强在泡点以下，从而在曝气过程中使气体透过膜在进入液体时几乎不会产生肉眼可见的气泡，即便是在60μm以内的微小气泡也极为少见，实现无泡供氧的效果。在这种供氧模式下，氧气的扩散以分子状态进行，并且在向生物膜传递的途中也能绕开液相边界层，从而确保100%的传质效果[2]。

（2）无泡膜曝气生物反应器包含64个膜组件，每个组件内嵌有膜根丝800根，这样的设计为反应器赋予了极大的比表面积，除了能够为均氧气的有效传递提供充足的空间外，还能为生物膜的繁茂生长创设理想的条件，从而显著增强反应器在高浓度有机污水方面的处理能力。值得一提的是，中空纤维膜并非直线排列，而是呈现出一种歪曲的状态，如此既能巧妙地拦截微生物，使微生物在和中空纤维膜直接接触的一瞬间能够获得充足的氧气供应。

（3）无泡膜曝气生物反应器采用了独特的中空纤维帘式膜组件形式，在竖固的钢筋架上，2组膜组件被稳固固定，每组单位由32个膜组件巧妙地排列成8排4列的结构。膜组件的左右侧并未密封，这种设计形式允许气体从一端持续不断地通入纤维膜的内腔。在这个过程中，部分氧气会渗透过膜壁，直接供给给附着在膜外的生物膜，而剩余氧气则从膜组件的另外一端顺畅排出。

（4）在反应器关键应用参数确定后，基于污水有机物去除效率、脱氮除碳效率的提高目标，对好氧池中的溶解氧质量浓度、硝化液回流比、污泥回流比进行科学的设定，分别为1.5mg/L、200%、75%。这些参数的优化设计，旨在确保纤维膜表层的生物膜在氧气供应的过程中能够保持稳定，防止因气体之间的相互摩擦而造成生物膜脱落。

2.4 挂膜操作

在污水处理中应用无泡膜曝气生物反应器技术期间，挂膜步骤占据举足轻重的地位。在众多的挂膜方法中，比较常用的循环挂膜法，具体的实施过程如下：首先，将预先培育好的活性污泥、污水进行混合，经循环泵向反应器内泵送这一混合物，而出水则回流至循环池内；其次，向反应池内添加营养物质，同时对纤维膜内腔压力进行调整，一般为100kPa；紧接着，对进水量进行持续的增加处理，并每隔2d进行污水的更换处理，此过程需重复进行，直到挂膜成功[3]；最后，将反应器内的污水排除干净，并重新注入新的污水，依托生物膜系统内的微生物种群，持续不断地对污水进行处理。

2.5 运用效果

为有效监测出水水质情况，于出水口配备了在线水质监测设施，监测数据为：氨氮平均质量浓度为0.70mg/L，总氮平均质量浓度为2.19mg/L，总磷平均质量浓度为0.25mg/L，化学需氧量平均质量浓度为22.0mg/L，明显优于一级的污染物排放标准。

3、结语

综上，膜曝气生物反应器技术在污水处理中具有显著的优势，实践中应科学配置膜孔径，适当调整污泥回流比等各项指标，以提高反应器的运行效率以及污水处理效果。未来，相关人员需加强对这一技术的深入研究，特别是生物膜菌群结构驯化、构建等方面，进一步提高污水的脱氮效率，助力环保目标的实现。

参考文献：

[1]李长青.膜分离技术在环保工程污水处理中的优化与实践[J].清洗世界，2024，40（8）：15-17.

[2]安梦鱼.化工行业环保工程中污水处理技术的运用探究[J].山西化工，2023，43（4）：213-215.

[3]石泽有.MABR技术在环保工程污水处理中的应用研究[J].中国科技论文在线精品论文，2024，17（4）：684-688.