MBR膜工藝應用領域

進入 90 年代中后期，膜 - 生物反應器在國外已進入了實際應用階段。加拿大 Zenon 公司首先推出了超濾管式膜 -生物反應器，并將其應用于城市污水處理。為了節約能耗，該公司又開發了浸入式中空纖維膜組件，其開發出的膜 -生物反應器已應用于美國、德國、法國和埃及等十多個地方，規模從 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 的應用方面也積累了多年的經驗，在日本以及其他國家建有多項實際 MBR工程。日本 Kubota 公司是另一個在膜 -生物反應器實際應用中具有競爭力的公司，它所生產的板式膜具有流通量大、耐污染和工藝簡單等特點。國內一些研究者及企業也在 MBR實用化方面進行著嘗試。

現在，MBR膜工藝已應用于以下領域：

一、城市污水處理及建筑中水回用

1967年初個采用 MBR 工藝的廢水處理廠由美國的 Dorr-Oliver 公司建成，這個處理廠處理 14m³ /d 廢水。 1977年，一套污水回用系統在日本的一幢高層建筑中得到實際應用。 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 座這樣的廠在運行，大處理能力可達 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 Wessex 公司在英國 Porlock 建立了當時世界上較大的 MBR系統，日處理量達 2，000 m³ ， 1999 年又在 Dorset 的 Swanage 建成了 13，000m³ /d 的MBR 工廠。

1998 年 5 月，清華大學進行的一體式膜 - 生物反應器中試系統通過了國家鑒定。 2000年初，清華大學在北京市海淀鄉醫院建起了一套實用的 MBR 系統，用以處理醫院廢水，該工程于 2000 年 6 月建成并投入使用，目前運轉正常。2000 年 9 月，天津大學楊造燕教授及其領導的科研小組在天津新技術產業園區普辰大廈建成了一個 MBR 示范工程，該系統日處理污水 25噸，處理后的污水全部用于衛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、工業廢水處理

90年代以來， MBR 的處理對象不斷拓寬，除中水回用、糞便污水處理以外， MBR在工業廢水處理中的應用也得到了廣泛關注，如處理食品工業廢水、水產加工廢水、養殖廢水、化妝品生產廢水、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，美國在 Ohio 建造了一套用于處理某汽車制造廠的工業廢水的 MBR 系統，處理規模為 151m³ /d，該系統的有機負荷達 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的氧化溝污水處理技術處理其生產廢水，由于生產規模的擴大，結果導致污泥膨脹，污泥難以分離，然后采用 Zenon 的膜組件代替沉淀池，運行效果良好。

三、 微污染飲用水凈化

隨著氮肥與殺蟲劑在農業中的廣泛應用，飲用水也不同程度受到污染。 LyonnaisedesEaux 公司在 90 年代中期開發出同時具有生物脫氮、吸附殺蟲劑、去除濁度功能的MBR膜工藝， 1995 年該公司在法國的 Douchy 建成了日產飲用水 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

糞便污水中有機物含量很高，傳統的反硝化處理方法要求有很高污泥濃度，固液分離不穩定，影響了三級處理效果。MBR膜的出現很好地解決了這一問題，并且使糞便污水不經稀釋而直接處理成為可能。

日本已開發出被稱之為 NS 系統的屎尿處理技術，核心部分是平板膜裝置與好氧高濃度活性污泥生物反應器組合的系統。NS系統于 1985年在日本琦玉縣越谷市建成，生產規模為 10kL/d，1989 年又先后在長崎縣、熊本縣建成新的屎尿處理設施。 NS 系統中的平板膜每組約0.4㎡ 共幾十組并列安裝，做成能自動打開的框架裝置，并能自動沖洗。膜材料為截流分子量 20000 的聚砜超濾膜。反應器內污泥濃度保持在15000~18000mg/L 范圍內。到 1994 年，日本已有 1200 多套 MBR 系統用于處理 4000 多萬人的糞便污水。

五、土地填埋場 / 堆肥滲濾液處理

土地填埋場 / 堆肥滲濾液含有高濃度的污染物，其水質和水量隨氣候條件與操作運行條件的變化而變化。 MBR 技術在 1994年前就被多家污水處理廠用于該種污水的處理。通過 MBR 與 RO 技術的結合，不僅能去除 SS、有機物和氮，而且能有效去除鹽類與重金屬。近期美國 Envirogen 公司開發出一種 MBR用于土地填埋場滲濾液的處理，并在新澤西建成一個日處理能力為 40 萬加侖 ( 約 1500m³ /d) 的裝置，在 2000年底投入運行。該種 MBR 使用一種自然存在的混合菌來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廢水處理裝置的 50 ～ 100倍。能達到這一處理效果的原因是， MBR 能夠保留細菌并使細菌濃度達到 50，000mg/L 。在現場中試中，進液 COD 為幾百至40，000 ，污染物的去除率達百分之九十以上。