膜生物反应器处理废水技术应用

膜生物反应器技术起源于20世纪60年代的美国。膜生物反应器的研究与应用可分为三个阶段:阶段:1966年,美国的Dorroliver公司先将MBR用于废水处理的研究;1968年,Smith等将好氧活性污泥法与超滤膜相结合的MBR用于处理城市污水;1969年Budd等的分离式MBR技术获得了美国。20世纪70年代初期,好氧分离式MBR处理城市污水的试验规模进一步扩大,同时,厌氧MBR研究也相继开始进行,实验室规模的研究与中试规模的研究均取得了较满意的结果。这一时期MBR的应用由于受当时膜生产技术的限制,直到20世纪70年代后期,大规模好氧膜生物反应器才开始在北美应用。第二阶段:20世纪70年代末期,日本由于国土面积小,地面水体因径流距离较短而导致其自净能力差、生态系统脆弱、易受污染。

MBR由于具有占地面积小和出水水质优良的优势,使其应用有了很快的进展。自1983年到1987年,日本有13家公司使用好氧MBR处理大楼废水,经处理后的水做中水回用,处理规模达50m3/d一250m3/d。日本1985年开始的“水综合再生利用系统90年代计划”把MBR的研究在污水处理对象与规模方面都大大推进了一步。目前在日本运行(包括在建)的膜生物反应器占的66%。第三阶段(1995年—至今):进入20世纪90年代中后期,越来越多的欧洲将MBR用于生活污水和工业废水的处理。目前主要有四家大公司经营MBR,它们分别是加拿大Zenon公司,日本MitsubishiRayon公司,法国sue-LDE/IDI公司和日本Kubota公司。Zenon、MitsubishiRayon和Kubota公司生产一体式聚合物中空纤维膜组件,而Suez-LDE/IDI生产分体式管式陶瓷膜组件。加拿大的Zenon公司先推出了超滤管式膜生物反应器,并将其应用于城市污水处理。

目前,大部分应用于城市污水处理的MBR处理能力范围为不大于378.5m3/d,但处理能力高378.5m3/d-1892.5m3/d的MBR数量在逐步增加。在膜生物反应器的应用中,98%以上是好氧膜生物反应器。其中55%以上是一体式膜生物反应器。好氧膜生物反应器主要是针对城市废水及生活污水的处理,厌氧膜生物反应器主要是针对高浓度有机废水的处理。HRT(水力停留时间)、SRT(污泥龄)和污泥负荷对好氧膜生物反应器去除城市和工业废水的CODcr和BOD5影响不大,但污泥龄和污泥负荷对硝化效率有明显的影响。好氧膜生物反应器处理城市污水,曝气分别占分体式和一体式MBR总能耗的20%～50%和80%～99%。污泥浓度、污泥负荷和水力停留时间对MBR的CODcr去除效果影响不明显。污泥产率和污泥活性随着污泥龄的降低而增加,但污泥降解污染物的能力不太受污泥龄变化的影响。同常规活性污泥法中的污泥相比,好氧膜生物反应器中的污泥颗粒小,粘度高,泡沫多,结构疏松,活性低,并且污泥的沉降和脱水性能差,在常规活性泥法中较长的污泥龄有助于高一级微型动物(原生和后生动物)的产生,但现有的研究表明,当膜生物反应器长时间不排泥时,污泥中很少或没有原后生动物出现,遗憾的是至今并不清楚为什么会出现这种现象。采用荧光原位杂交(FISH,Fluorescentinsituhybridization)对膜生物反应器中的污泥进行分析,结果表明:膜生物反应器中微生物群落含有的细菌细胞远少于常规活性污泥法,并且膜生物反应器的低污泥产率来自于微生物的内源呼吸而不是生物捕食。