膜生物反应器的工业应用进展

李广义

(1.中国海洋大学 化学工程, 山东 青岛 266100；2.山东省海洋化工科学研究院, 山东 潍坊 262737)

膜生物反应器的工业应用进展

李广义1,2

(1.中国海洋大学 化学工程, 山东 青岛 266100；2.山东省海洋化工科学研究院, 山东 潍坊 262737)

作为21世纪最具潜力的水处理技术之一，膜生物反应器技术在污水处理领域有着广阔的应用前景。膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化。本论文介绍了膜生物反应器的基本类型，在处理当前几种典型的工业废水中膜生物反应器工艺的应用情况以及膜生物反应器的应用前景。

膜生物反应器；工业废水；工业应用

1 膜生物反应器简介

膜-生物反应器为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统，主要由生物反应器、膜组件和控制系统三部分组成，生物反应器是污染物被降解的场所，膜组件是膜生物反应器的核心部分[1]。

近年来膜生物发生器技术的应用在世界上维持着每年高于10%的增长率，主要原因是膜生物发生器工艺对污染物的处理能力及处理效果是污水处理及回用的理想方式[2]。

2 膜生物反应器的主要类型

污水处理因其种类不同决定着膜生物反应器性能的差异。膜生物反应器的主要类型有以下几种。

2.1 根据膜组件所起作用分类

根据膜组件所起作用不同，通常将膜生物反应器分为三种：固液分离膜生物反应器、膜曝气膜生物反应器和萃取膜生物反应器。

2.2 根据膜组件和生物反应器的相对位置分类

根据膜组件和生物反应器的相对位置，膜生物反应器可分为两种基本型式：分置式和一体式。

(1)分体式膜生物反应器(或外置式)是研究最早的类型，膜组件与生物反应器分开设置，相对独立运行，易于调节控制，而且膜组件置于反应器外，易于膜的清洗、更换及增设。

(2)一体式膜生物反应器(或浸没式)比较简单，直接将膜组件置于生物反应器内，出水由泵吸出得到过滤液。

3 膜生物反应器在工业领域内的应用

膜生物反应器是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的废水处理新工艺，已广泛应用于各行各业的污水处理研究中。本文从焦化废水处理、印染废水处理、电镀工业园废水处理方面对膜生物反应器的应用。

3.1 膜生物反应器对焦化废水处理中的应用

焦化废水是煤质焦炭、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的高浓度废水。其中含有大量的酚类、吡啶、吲哚等有机污染物以及大量的氰化物、氟化物等有毒有害物质。其氨氮浓度高、焦油含量大、可生化性差，用一般生物处理方法有很大难度，传统的生物处理工艺对有毒和难降解焦化废水处理存在一定的局限性，因此，可以考虑通过膜分离的强化作用提高生物处理系统对焦化废水的处理效果。

膜分离生物反应器中的膜组件相当于相当于传统生物处理系统中的二沉池，利用膜组件进行固液分离，截留的污泥回流至生物反应器中，透过水外排。目前对于焦化废水的处理，通常采用的工艺有A/O、A2/O、SBR、固定化微生物高效处理技术以及膜生物反应器(MBR)等。

马东祝等[4]利用膜生物反应器处理技术处理焦化废水过程中发现，气浮工艺段COD去除率比较低，平均值仅为15%左右。而在厌氧工艺段，当水力停留时间为20h时，COD平均去除率在20%左右。到了生化工艺段，COD总去除率达到了92%。当MBR稳定运行45d后，出水COD浓度相对稳定，最高为420mg/L,最低为135mg/L，平均值为210mg/L，达到COD<250mg/L的要求。

3.2 膜生物反应器在印染废水处理中的应用

印染废水的处理一直是我国废水治理研究的重点和难点，其主要特点为有机物成分复杂，难降解物多、色度高、水质变化大等[5]。现主要采用物化处理和生化处理相结合的方法对其进行处理，但效果并不是非常理想。膜生物反应器作为一种高效水处理技术，在难降解废水处理方面体现出了相当的优越性，在印染废水处理应用具有重要的研究和应用价值。

3.2.1 国外膜生物反应器在印染废水中的应用

20世纪70年代，J.J.Porer等就开始将膜生物反应器应用于印染废水的处理之中，采用反渗透法对18中染料的回收和再利用进行了实验，试验中采用内压管式醋酸纤维膜、中控纤维聚酰胺膜、卷式醋酸纤维膜以及外压管式Zr(Ⅳ)氧化物-PAA动态膜，分离效果良好，色度出去旅大于99%，COD去除率在92%以上，分离的水可以重新使用[6]。

目前国外膜生物反应器工艺在印染废水处理中的应用已经愈发成熟，S.S.Turk[7]使用超滤膜和反渗透膜联合处理印染厂活性染料废水，首先采用超滤膜进行处理，出水再经反渗透膜处理，COD、色度、TOC、总磷的去除率分别为94%，99%，85%，97%。

3.2.2 我国膜生物反应器在印染废水中的应用

我国膜生物反应器在印染废水中的应用主要是将膜分离技术与多种生物反应器相结合，利用不同生物反应器的不同作用达到不同的处理效果，是出水达到排放甚至回用标准。郑祥等[8]采用中式规模的膜-生物膜工艺处理毛纺印染废水，出水COD、BOD5、色度、浊度平均去除率分别达到85.7%、92.3%、64.3%、98.9%，符合CJ/T48-1999《生活杂用水水质标准》。

我国膜生物反应器在印染废水中的应用已经得到了越来越广泛的中式，尽管现阶段将其应用于工程实践有一定的困难，但是相信随着我国科技水平的不断提高，这一高效的污水处理工艺必将在印染废水领域发挥越来越大的作用，得到更加广泛的应用。

3.3 膜生物反应器对电镀工业园废水处理中的应用

电镀前处理废水成分复杂，包括油、蜡、表面活性剂、金属氧化物、各种金属离子等。其中电镀前处理工艺产生的废水，含有大量难降解有机物，COD高且水质变化大，属于难治理的污水之一。现今国内外对于电镀废水的处理，主要以生化和物化联合的方法进行处理，大部分以物化-生化-物化的三级深度处理工艺为主。该工艺理论上可以使出水达标排放，其中的普通活性污泥法也起到一定效果，但在实际工程中，生活系统不稳定的情况经常发生。而MBR技术上的优势，决定了他可以对常规方法难处理的污水进行有效的处理，该工艺在垃圾渗滤液、制药废水中有一定应用，但在电镀前处理废水的处理上还不是很多[9]。

杨湘政等[10]在对中山某电镀工业园污水集中处理厂进行中试试验后得出结果，膜生物反应器对电镀废水中的难降解有机物有很好额处理效果。铜离子和你离子在活性污泥中的累积分别达到26.04mg/L和9.19mg/L，对系统有机物的去除率影响小。当停留时间为15～20h，进水COD含量1000～2000mg/L的情况下，出水COD可达到80mg/L以下，出水铜离子和你离子浓度都在0.1mg/L以下，达到国家电镀GB21900-2008标准。

4 结束语

膜分离技术在污水处理领域中正在不断地显示出巨大的威力，膜生物反应器作为生物技术加膜技术的新型污水处理技术，综合了膜分离技术和生物处理技术的优点，更有效的进行泥水分离，并延长了SRT，提高微生物对污水中有机物的处理能力。经过膜生物反应处理器处理后的水质可以直接用于非饮用水回用。系统占地面积小，几乎不排生物污泥，具有较高的抗冲击能力，随着膜生物反应器技术的不断完善和技术水平的不断提高，在处理工业废水及生活污水中实现水回用，还可以逐步降低运行成本，可以再很多行业的污水处理中进行使用，充分利用水资源。

我国是一个人口众多，水资源匮乏的国家，随着制造业的快速发展，水资源危机更加严峻，污水的处理及回收利用显得更为重要。但是，我国在制膜技术和运行条件的优化等方面与国外还存在一定差距，随着研究工作的不断深入，膜生物反应器的应用将会越来越广泛。

[1] 李 薇，程志刚，吴凯涛.膜生物反应器技术的工业应用及探讨[J].广东化工，2012，39(7)：142-143.

[2] Bérubé P . Chapter 9 Membrane Bioreactors: Theory and Applications to Wastewater Reuse[J].Sustainability Sci Eng,2009(2):255-292.

[3] Yang W, Cicek N, Ilg J. State-of-the-art of membrane bioreactors: Worldwide research and commercial applications in North America[J].J Membr Sci, 2006, 270(1):201-211.

[4] 马东祝，张 玲，黄 渊，等.膜生物反应器在焦化废水处理中的应用[J].煤炭技术，2011, 30(8):250-251.

[5] 戴日成，张 统，郭 茜，等.印染废水水质特化及处理技术综述[J].给水排水，2000,26(10)：33-36.

[6] 徐 静，徐高田，秦 哲，等.膜生物反应器在印染废水处理中的应用[J].工业废水处理，2007,27(4)：5-8.

[8] 郑 祥，樊耀波.膜-生物膜工艺处理毛纺印染废水中试[J].中国给水排水，2004,20(4)：41-43.

[9] 贾海涛，杨 开，贾之辉.应用膜生物反应吹电镀厂废水的研究[J].环境科学与技术，2003(2)：38-41.

[10] 杨湘政，陆 华.膜生物反应器在电镀工业园废水中的中试应用研究[J].广东化工，2011，38(8)：121-122.

(本文文献格式：李广义.膜生物反应器的工业应用进展[J].山东化工，2017，46(04)：46-47.)

Progress in Industrial Application of Membrane Bioreactor

LiGuangyi1，2

(1.Ocean University of China Chemical Engineering , Qingdao 266100 China;2.Shandong Ocean Chemical Industry Scientific Research Institute, Weifang 262737 China)

As one of the most promising water treatment technologies in the 21st century, membrane bioreactor (MBR) technology has a wide application aspect in sewage treatment field. Membrane bioreactor can retain a longer generation of microorganisms and achieve the depth of sewage purification owing to its efficient retention effect. In this paper, we discussed the basic types of membrane bioreactor (MBR). The application of membrane bioreactor (MBR) in the treatment of several typical industrial wastewater and the application prospect of membrane bioreactor were also introduced.

membrane bioreactor; industrial waste; industrial application

2016-12-30

李广义(1984—)，山东潍坊人，现在山东省海洋化工科学研究院工作，工程师，现攻读中国海洋大学工程硕士学位。

X781.1

A

1008-021X(2017)04-0046-02