膜生物反应器的若干技术问题

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西门子水处理技术部高级工程师金志军

在“十一五”节能减排的大背景下，全国污水处理厂升级改造的大趋势。太湖流域168家污水处理厂率先达标，处理后的污水达到国家城市排水一级标准；北京市明年(2009年)开始的污水处理设计出水达到地面四级标准。在最近的行业会议上，西门子水处理技术部高级工程师金志军介绍了膜生物反应器升级设计中的一些技术问题。

膜生物反应器的组成

膜生物反应器主要分为三个部分:预处理、生物反应器和膜分离系统。除常规预处理外，膜生物反应器还有一个特殊部分，即膜栅，通常采用中空纤维膜，其过滤精度在0.8-1.5mm之间。平板膜也可作为膜分离装置，其过滤精度可相对放宽2-3mm。该生物反应器具有除碳、除氮、除磷的功能，并具有水力学和充氧的设计要求，并可加入絮凝剂实现化学除磷。中空纤维膜在膜分离系统的商业应用中占绝大多数，主要是由于成本低，其次是平板膜和少量的管式膜(由于能耗高，在城市污水处理中没有很好的前景，但对一些难以处理的废水的效果优于medium/だよ0/纤维膜)

膜生物反应器的核心

膜分离系统是膜生物反应器的关键和核心，它影响着膜生物反应器的成败。膜生物分离系统对生物反应最本质的影响是对生物相的影响。微滤或超滤膜的孔径远小于微生物的最小细胞，使微生物形成一个完整的生态系统。由于生物相丰富，活性污泥浓度高，整个系统的生物饱和度大，污泥上的污染物负荷大，抗冲击负荷能力好。由于活性污泥长期处于低负荷状态，污泥产量相对较小，约为传统活性污泥法的60%。出水水质良好稳定。例如，目前北小河污水处理厂的进水cod约为350-400毫克/升，出水cod低于35毫克/升..

膜生物反应器的基本特征

与传统方法相比，膜生物反应器具有以下基本特征:1 .100%截留所有微生物；2.膜分离系统中膜的成本只与水量有关，与污染物浓度无关。这两个基本特性导致了其他特性，如水力停留时间短、污泥龄小、节省二沉池等。

膜生物反应器的设计因素

膜生物反应器的核心是金属氧化物半导体膜分离系统，膜通量与运行周期、化学清洗与膜寿命、能耗与膜污染率、过滤能力与峰值流速之间存在矛盾。膜生物反应器一般是一个恒速过程，膜两侧的压差随着流速的增加呈指数增加，因此需要考虑清洗面积、膜污染的措施以及膜组件的水力优化布置。

膜生物反应器的适用性

虽然目前膜生物反应器的处理成本约为传统活性污泥法的成本加上膜折旧费，但每吨水的处理成本超过2毛。然而，它在污水资源化、土地短缺和高价格、老厂改造、高浓度有机废水等污水资源化领域有着良好的应用前景。