膜-生物反应器的研究及其在废水处理中的应用精要.doc

膜－生物反应器的研究及其在废水处理中的应用* 王建华 徐又一** 朱宝库  (浙江大学 高分子科学与工程学系，杭州 310027) 摘要：本文综述了废水处理领域中的膜－生物反应器的基本特点、应用现状、存在的问题以及国内外研究的进展；重点阐述了膜－生物反应器运行工艺、新型膜材料与器件以及影响膜污染形成的因素与防治措施；并对今后的研究方向进行了展望。 关键词：膜－生物反应器；废水处理；膜污染 中图分类号：TQ028.8 文献标识码：A 膜－生物反应器(Membrane Bioreactor, MBR)是一种膜分离技术与微生物学、生物化学等相结合进行废水处理的新工艺，它主要由“膜组件，生物反应器和物料输送”三部分组成。它与传统的生化污水处理技术相比,具有固液分离效果好、生化效率高、出水水质优、设备集中、占地面积小、污泥浓度高、污泥负荷低、便于管理和自动控制等优点,基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水回用要求的问题 [1~3]，在中水回用和废水处理中有广阔的应用前景。 1.MBR的应用现状 经过30多年的发展，膜－生物反应器主要有内置式MBR（Submerged MBR）和外置式MBR（Recirculated MBR）两大类产品，20世纪90年代初已经进入实际应用阶段（表1）。1997年Kubota公司应用 MBR工艺的污水处理厂在英国北部的Porlock建成[4]，用于去除悬浮物、COD/BOD、细菌及氮，最大处理量为1900m3/d，进水BOD＝160mg/l,出水BODlt;4mg/l、CODlt;25mg/l、NH3lt;1mg/l、浊度（NTU）lt;0.3mg/l，用NaClO进行膜表面化学清洗(1次/年)，膜的使用寿命达到7年。1999年Zenon公司应用MBR技术对美国科罗拉多州的Arapahoe县的污水处理厂改造成功，处理能力最高为5678m3/d，出水水质(BODlt;5mg/l、SSlt;5mg/l、TPlt;0.2mg/l、TNlt;10mg/l)已完全达到可以回用的要求。到2000年已有处理能力高达12700 m3/d规模的废水处理工程。在国内，杭州浙大凯华膜技术有限公司、天津膜天膜工程有限公司等的产品在国内的废水处理领域也都得到了初步应用。 表(1) 国外MBR主要的应用情况[4~5] MBR开发公司 膜（组件）形式 水处理厂 通量 处理能力 截止时间及国家 好氧/厌氧 /（个） /L?m2?h-1 / （m3/d） /（年） Zenon 内置；中空纤维 150 30 340－5500 1998加拿大 管式，微滤，好氧Wehrle WerkAG 外置；管式膜 41 100 lt;10-4110 1999德国 超滤 ， 好氧Orelis 内置，外置； ～125 lt;7－1000 1999法国 平板膜，超滤，好氧Kubota内置；平板膜 237 25 10－7100 1999日本微滤 ，好氧 AquaTech外置；管式膜 gt;20 100 40-3000 2000 韩国 超滤，好氧 W.J.Davies [ 6] 等对SMBR与传统活性污泥法（ASP）的经济性进行了比较，结果如表2所示。可以看到：废水处理规模扩大有利于降低运行费用和占地等的投资成本（SMBR法的占地为ASP法的1/3－1/2），从而使单位废水处理成本降低；SMBR的出水水质优于ASP法(BOD为4mg/l，NH4－N为5 mg/l)，且污泥产率为0.26 Kg sludge/Kg BOD,仅为ASP法的30％。然而，其中膜更换费用所占的比例较大(约为40－75％)。因此降低膜成本、提高单位膜面积的处理能力是MBR能否大规模推广应用的关键。 表(2) SMBR与ASP的经济性比较[ 6] 参数 MBR MBR ASP ASP 最大处理能力(m3/d) 1400 22500 1400 22500 平均处理能力(m3/d) 650 10500 6