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膜生物反应技术与环境工程污水处理

摘要:我国的环境污染日益严重,为了寻求有效的方法遏制并解决环境污染,环境工程得以快速发展,其中的一项核心技术为膜生物反应技术,其在污水处理中具有较大的优势,如处理效果、反应效率较高且操作难度较小等,因此在污水处理中得到了广泛的应用。

关键词:膜生物反应技术;环境工程;污水处理

1膜生物反应技术概述

1.1膜生物反应技术的基本原理

膜生物反应器是膜生物反应技术的基础,实践发现,膜生物反应器具有较强的污水处理能力,将其应用于环境工程中,可以发挥较好的处理效果。在20世纪90年代,西方发达国家已经开始广泛研究和应用膜生物反应器。我国近年来引入此项技术,且进行了大力发展和应用。其中,膜分离技术、生物污水处理技术是膜生物反应器技术的基础,其将生物处理技术和膜分离技术的优势充分综合起来,在较大程度上提升了污水转化率与处理效果。

1.2膜生物反应技术的分类

结合功能差异,可以将膜生物反应技术的反应器分为三种类型,包括萃取膜生物反应器、膜曝气生物反应器以及膜分离生物反应器等。其中,最为广泛用到的为膜分离生物反应器,经过不断发展,目前已经比较成熟。

2膜生物反应技术的优劣势分析

2.1膜生物反应技术的优势分析

研究发现,膜生物反应技术综合使用了膜分离技术和生物处理技术,以便深度净化污水。其将膜分离技术、生物处理技术的优势充分发挥出来,具有较大的优势。具体来讲,体现在这些方面:首先,通过膜生物反应技术的应用,可以促使污泥产量得到有效降低,借助于膜分离单元有效隔离处理杂质和其他有机物,在反应器内部限制污泥,且池内环境不会繁殖有机物,可以显著降低污泥产量。其次,膜生物反应器具有较高的反应效率和分离质量,在设计反应器结构过程中,因为只有较少的生成污泥量,那么过滤单元、沉淀单元不需要设置,这样污水处理设备占用空间得到了大大的减少,在较大程度上降低结构成本与运营成本,性价比较高。且污染沉降等问题不会出现,污水净化效率得到提升。对反应器内进行加压处理,借助于生物反应膜渗透废水,有效隔绝了杂质和无机物,高效分离废水与微生物,促使污水处理质量得到提升。最后,通过膜生物反应技术的应用,可以促使反应器内活性污泥浓度保持在较高的状态,显著提升单位时间内的降解分离量,生物处理效率得到加快,有机废水处理质量得到保证。

2.2膜生物反应技术的劣势分析

调查研究发现,膜生物反应技术的应用具有较大优势,如效率、质量较高,成本较低等。但是也有诸多的问题出现,首先有机物是生物膜的组成部分,那么污水渗透过程中,会有较多的杂质被吸附和过滤掉,部分物质只有较小的分子结构,渗透孔就可能遭到堵塞,进而经过一段时间的运行后,降低生物膜的出水效率和出水质量。

3膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用

3.1动态内循环反应技术

该技术主要是优化了膜生物反应技术,促使有动态式内循环反应器形成,其将超滤膜发展为有机过滤生成的动态膜,因为采用的滤膜材料孔径较大,因此在较大程度上降低了反应器的制造成本,推广应用价值较高。实验表明,本种反应器只需要进行20min左右的净化准备,就可以将滤饼层的作用充分发挥出来,能够有效滤除污水里面的COD/TN/TP等成分,其中对COD的去除率可以达到96%以上。且将内循环动态模式运用于反应器中,增强了结构的内流性,可以更加均匀的混合混合液,相较于分离生物反应器,其具有更好的净化效果。在氨氮去除方面,可以达到98%以上的去除率;在总氮去除方面,因为应用了动态生物膜,可以达到52%以上的TN去除率。

3.2EGSB-MBR重组技术

EGSB即为第三代厌氧反应器膨胀颗粒污泥床,其将出水回流系统增加于上流式厌氧反应器中,可以更加高效地融合反应器内液,更加均匀紧密地接触有机质和微生物,促使生化反应速度得到加快,生物降解效率得到提升。通过有机结合膜生物处理技术和EGSB,能够将两种技术的优势充分发挥出来,且两者的劣势也可以得到有效消除。通过EGSB-MBR重组技术的运用,可以互补整合两者的优势和缺陷,促使净化系统更加稳定高效运行。

3.3曝气滤池技术

在膜生物反应技术体系中,非常重要的一种类型为曝气滤池技术,目前主要是搭配使用曝气滤池技术和分离反应器,借助于气浮工艺的运用,将胶体、专用洗涤剂等投放于曝气生物反应器内,其与废水发生化学反应,促使中和、沉淀的目的得到实现,有效分离了污水污染物和水分,净化效果比较显著。

4膜污染与防治

4.1膜污染的影响因素

4.1.1膜的性质

膜材料、膜孔径、孔隙率、亲水性等较多方面都属于膜的性质内容。在膜孔径方面,进水及反应器内混合液的性质是膜污染出现的主要原因。一般来讲,膜具有更高的通量和更大的孔径,更容易有堵塞问题出现。在亲水性方面,膜抗污染性能会在较大程度上受到膜材料亲水性的影响,亲水性膜不会受到吸附影响,会有更大的膜通量产生。膜孔隙率较小的话,更容易出现堵塞问题。

4.1.2污泥混合液的性质

悬浮物固体浓度、粒度分布等都属于污泥混合液的性质内容,其会在不同程度上影响到膜污染。如果生物反应器内的污泥浓度保持在较高状态,可以促使污泥负荷得到降低,基质去除率得到增加,污泥产量得到减少,但是也有研究表明,过高的污泥浓度,会影响到固液分离。在EPS方面,其是微生物细胞的高分子粘性物质,会直接影响到活性污泥混合液中絮体的形成。大量研究表明,膜污染会直接受到EPS的影响。在污泥颗粒尺寸分布方面,一般来讲,絮体尺寸与滤饼层阻力之间存在着反比关系,也就是说越小的絮体尺寸,会产生越大的滤饼层阻力。

4.1.3操作条件

膜污染也会受到操作条件的影响,其中,膜通量、操作压力、运行温度等都属于重要的影响因素。在温度方面,通过对运行温度适当升高,可以促使膜分离过程的实施更加顺利,这是因为温度变化随之改变了粘液粘度,且提升温度,还可以促使膜面上污染层的厚度和孔径得到改变,促使膜的通透性能得到有机改善。

4.2膜污染的防治措施

4.2.1增强膜的抗污染能力

因为膜的性质会直接影响到膜污染的产生,因此,选择的膜需要具备较高的孔隙率、较好的亲水性以及适当的孔径。如果膜属于自然憎水性,那么就需要进行改性处理。通过改性处理,可以促使膜通量得到增加,生物污染得到减少。

4.2.2改善混合液特性

通过对混合液特性进行改善,可以有效防治膜污染。在具体实践中,可以将预处理组件添加于工艺中,以便将污染物去除掉,也可以对污泥特性参数进行改善,以便对膜污染有效防治。其中,将PAC颗粒添加于混合液中,可以将PAC颗粒的吸附作用充分发挥出来,促使活性污泥的可滤性能得到改善,滤饼层形成得到减小,进而实现膜过滤阻力降低的目的。且PAC颗粒的投入,也可以促使生物固体回流得到增加,进而促使滤饼层厚度得到减少。

4.2.3优化膜分离的操作条件

在膜污染防治中,还需要对膜分离的操作条件大力优化。其中,充分利用终端过滤能量,会导致膜污染较快出现,针对这种情况,就可以实施错流过滤。有人将终端过滤、错流过滤、反冲洗的优势充分利用起来,将终端过滤、反冲洗、过流过滤复合系统构建了起来。实践研究表明,本系统具有较好的运行效果和较高的经济性。

4.2.4优化反应器和膜组件的构成

在未来发展中,需要对反应器内部结构精心设计,促使设备死角、死空间间隙得到减小,避免有微生物变质问题出现,促使膜污染得到减轻。此外,通过对流道结构合理设计,可以促使水流及时冲掉被截留的物质,实现膜污染减轻的目的。

5结语

在可持续发展理念日趋深入的今天,环境工程污水处理中广泛应用了膜生物处理技术,其具有较好的处理效果和较快的处理效率,且性价比较高,值得推广和应用。但是,在实际应用过程中,膜生物反应技术也存在着一些问题,如膜污染问题等,需要引起人们充分的重视,采取针对性的防治技术,避免膜污染问题的出现。在未来发展中,需要继续深入研究膜生物反应技术,优化技术工艺,增强污水处理效果,为我国环保事业的推进做出更大贡献。

参考文献

[1]孔祥静.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究[J].工程技术,2016,4(10):123-125.

作者:马焕春 单位:重庆水利电力职业技术学院

 

  发布时间:2019/2/11 8:42:23  阅读人次