MBR膜工藝應(yīng)用領(lǐng)域

進(jìn)入 90 年代中后期，膜 - 生物反應(yīng)器在國(guó)外已進(jìn)入了實(shí)際應(yīng)用階段。加拿大 Zenon 公司首先推出了超濾管式膜 -生物反應(yīng)器，并將其應(yīng)用于城市污水處理。為了節(jié)約能耗，該公司又開發(fā)了浸入式中空纖維膜組件，其開發(fā)出的膜 -生物反應(yīng)器已應(yīng)用于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和埃及等十多個(gè)地方，規(guī)模從 380m³ /d 至 7600m³ /d。日本三菱人造絲公司也是世界上浸入式中空纖維膜的知名提供商，其在 MBR 的應(yīng)用方面也積累了多年的經(jīng)驗(yàn)，在日本以及其他國(guó)家建有多項(xiàng)實(shí)際 MBR工程。日本 Kubota 公司是另一個(gè)在膜 -生物反應(yīng)器實(shí)際應(yīng)用中具有競(jìng)爭(zhēng)力的公司，它所生產(chǎn)的板式膜具有流通量大、耐污染和工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)一些研究者及企業(yè)也在 MBR實(shí)用化方面進(jìn)行著嘗試。

現(xiàn)在，MBR膜工藝已應(yīng)用于以下領(lǐng)域：

一、城市污水處理及建筑中水回用

1967年初個(gè)采用 MBR 工藝的廢水處理廠由美國(guó)的 Dorr-Oliver 公司建成，這個(gè)處理廠處理 14m³ /d 廢水。 1977年，一套污水回用系統(tǒng)在日本的一幢高層建筑中得到實(shí)際應(yīng)用。 1980 年，日本建成了兩座處理能力分別為 10m³ /d 和 50m³/d的 MBR 處理廠。 90 年代初期，日本就有 39 座這樣的廠在運(yùn)行，大處理能力可達(dá) 500m³ /d ，并且有 100 多處的高樓采用MBR 將污水處理后回用于中水道。 1997 年，英國(guó) Wessex 公司在英國(guó) Porlock 建立了當(dāng)時(shí)世界上較大的 MBR系統(tǒng)，日處理量達(dá) 2，000 m³ ， 1999 年又在 Dorset 的 Swanage 建成了 13，000m³ /d 的MBR 工廠。

1998 年 5 月，清華大學(xué)進(jìn)行的一體式膜 - 生物反應(yīng)器中試系統(tǒng)通過(guò)了國(guó)家鑒定。 2000年初，清華大學(xué)在北京市海淀鄉(xiāng)醫(yī)院建起了一套實(shí)用的 MBR 系統(tǒng)，用以處理醫(yī)院廢水，該工程于 2000 年 6 月建成并投入使用，目前運(yùn)轉(zhuǎn)正常。2000 年 9 月，天津大學(xué)楊造燕教授及其領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在天津新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)普辰大廈建成了一個(gè) MBR 示范工程，該系統(tǒng)日處理污水 25噸，處理后的污水全部用于衛(wèi)生間的沖洗及綠地澆灑，占地面積為 10 平方米，處理每噸污水的能耗為 0.7kW · h 。

二、工業(yè)廢水處理

90年代以來(lái)， MBR 的處理對(duì)象不斷拓寬，除中水回用、糞便污水處理以外， MBR在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用也得到了廣泛關(guān)注，如處理食品工業(yè)廢水、水產(chǎn)加工廢水、養(yǎng)殖廢水、化妝品生產(chǎn)廢水、染料廢水、石油化工廢水，均獲得了良好的處理效果。 90 年代初，美國(guó)在 Ohio 建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業(yè)廢水的 MBR 系統(tǒng)，處理規(guī)模為 151m³ /d，該系統(tǒng)的有機(jī)負(fù)荷達(dá) 6.3kgCOD/m³ ·/d ， COD 去除率為百分之九十四，絕大部分的油與油脂被降解。在荷蘭，一脂肪提取加工廠采用傳統(tǒng)的氧化溝污水處理技術(shù)處理其生產(chǎn)廢水，由于生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，結(jié)果導(dǎo)致污泥膨脹，污泥難以分離，然后采用 Zenon 的膜組件代替沉淀池，運(yùn)行效果良好。

三、 微污染飲用水凈化

隨著氮肥與殺蟲劑在農(nóng)業(yè)中的廣泛應(yīng)用，飲用水也不同程度受到污染。 LyonnaisedesEaux 公司在 90 年代中期開發(fā)出同時(shí)具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的MBR膜工藝， 1995 年該公司在法國(guó)的 Douchy 建成了日產(chǎn)飲用水 400m³的工廠。出水中氮濃度低于 0.1mgNO 2 /L，殺蟲劑濃度低于 0.02 μ g/L 。

四、糞便污水處理

糞便污水中有機(jī)物含量很高，傳統(tǒng)的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，固液分離不穩(wěn)定，影響了三級(jí)處理效果。MBR膜的出現(xiàn)很好地解決了這一問(wèn)題，并且使糞便污水不經(jīng)稀釋而直接處理成為可能。

日本已開發(fā)出被稱之為 NS 系統(tǒng)的屎尿處理技術(shù)，核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應(yīng)器組合的系統(tǒng)。NS系統(tǒng)于 1985年在日本琦玉縣越谷市建成，生產(chǎn)規(guī)模為 10kL/d，1989 年又先后在長(zhǎng)崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設(shè)施。 NS 系統(tǒng)中的平板膜每組約0.4㎡ 共幾十組并列安裝，做成能自動(dòng)打開的框架裝置，并能自動(dòng)沖洗。膜材料為截流分子量 20000 的聚砜超濾膜。反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度保持在15000~18000mg/L 范圍內(nèi)。到 1994 年，日本已有 1200 多套 MBR 系統(tǒng)用于處理 4000 多萬(wàn)人的糞便污水。

五、土地填埋場(chǎng) / 堆肥滲濾液處理

土地填埋場(chǎng) / 堆肥滲濾液含有高濃度的污染物，其水質(zhì)和水量隨氣候條件與操作運(yùn)行條件的變化而變化。 MBR 技術(shù)在 1994年前就被多家污水處理廠用于該種污水的處理。通過(guò) MBR 與 RO 技術(shù)的結(jié)合，不僅能去除 SS、有機(jī)物和氮，而且能有效去除鹽類與重金屬。近期美國(guó) Envirogen 公司開發(fā)出一種 MBR用于土地填埋場(chǎng)滲濾液的處理，并在新澤西建成一個(gè)日處理能力為 40 萬(wàn)加侖 ( 約 1500m³ /d) 的裝置，在 2000年底投入運(yùn)行。該種 MBR 使用一種自然存在的混合菌來(lái)分解滲濾液中的烴和氯代化合物，其處理污染物的濃度為常規(guī)廢水處理裝置的 50 ～ 100倍。能達(dá)到這一處理效果的原因是， MBR 能夠保留細(xì)菌并使細(xì)菌濃度達(dá)到 50，000mg/L 。在現(xiàn)場(chǎng)中試中，進(jìn)液 COD 為幾百至40，000 ，污染物的去除率達(dá)百分之九十以上。