膜生物反應器中水回用研究現狀

王仲旭，鄭艷芬，李國會，羅 朝，溫 娟

（中國環境管理干部學院，河北 秦皇島 066004）

Wang Zhongxu， Zheng Yanfen， LiGuohui， Luo Zhao， Wen Juan

（Environmental Management College of China， Qinhuangdao Hebei 066004，China）

膜生物反應器中水回用研究現狀

王仲旭，鄭艷芬，李國會，羅 朝，溫 娟

（中國環境管理干部學院，河北 秦皇島 066004）

膜生物反應器（MBR）在中水回用中具有無可比擬的優勢。通過分析我國中水回用的現狀，指出中水回用的必要性，介紹了MBR在污水處理中的研究及應用，對膜生物反應器的環境效益和經濟效益做了分析，并指出了今后膜生物反應器中水處理的應用前景。

膜生物反應器；中水；效益分析；發展前景

Wang Zhongxu， Zheng Yanfen， LiGuohui， Luo Zhao， Wen Juan

（Environmental Management College of China， Qinhuangdao Hebei 066004，China）

水資源短缺與水環境污染嚴重是全球淡水資源領域面臨的主要問題，也是中國經濟快速發展中遇到的嚴峻挑戰。我國的平均水重復利用率在40%左右，而發達國家在75%～85%[1]，中水回用是目前緩解水資源短缺的重要方法之一。城市中水深度處理回用在嚴重缺水的中東、非洲地區和經濟發達的北美、西歐已成功應用多年，研究成果頗豐。我國在城市污水回用方面的研究起步較晚。已經建成的中水回用工程多以傳統處理工藝為主，應用膜生物反應器技術（MBR）的大型工程實例還較少。膜生物反應器技術自20世紀90年代引入我國后，受到業內的重視并開展了廣泛的研究，是目前最具潛力的廢水資源化再生利用技術之一。

1 MBR在中水回用中的優勢

MBR在水處理中的優勢主要表現在以下幾個方面:

1.1 運行管理方便

用膜吸作用進行泥水分離，污泥膨脹不會影響泥水分離，運行方便。

1.2 占地面積小

活性污泥濃度一般在8 000～12 000mg/L，且不需生化沉淀池，大大減少了占地面積和土建投資。MBR工藝的土建占地約為傳統工藝的1/3。

1.3 處理水質穩定

MBR能夠截留幾乎所有微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統內的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統抗沖擊的能力得以加強，處理水質穩定。

1.4 泥齡長

膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，可以實現基本無剩余污泥排放[2]。

2 MBR中水回用的研究現狀

2.1 液中膜MBR中水回用

液中膜MBR技術是板式膜與活性污泥生物反應器的高級組合，膜面附著一層主要由微生物及其代謝產物組成的二次動態膜，二次動態膜可以阻止污染物與膜面直接接觸，截留一部分可引起膜孔污染的細小顆粒及溶解性物質，起到減少膜孔堵塞、緩解膜污染的作用。司亞安[3]等人采用日本板式微濾膜研究了液中膜MBR對小區生活污水進行處理。實驗結果表明:系統出水BOD5、NH3-N含量分別低于5mg/L和2.4mg/L，懸浮物與總大腸菌含量已達檢測不出的程度，出水無色無味，各項水質指標均優于GB/T 18920—2002《城市污水再生利用 城市雜用水水質》標準。廢水處理運行總成本約為1.30元/m3。

2.2 BF-MBR組合工藝中水回用

一般采用傳統好氧生物法作為前處理，后面加膜生物反應器進行處理。顧小紅[4]等人利用BF-MBR對國電內蒙古東勝熱電廠污水進行處理并回用于冷卻水系統。利用生化過濾單元去除水中的大部分有機污染物和懸浮顆粒物，減輕后續膜過濾單元的運行負荷，提高膜通量。實驗結果為:出水COD<20mg/L，BOD<10mg/L，氨氮<5mg/L，總磷<0.5mg/L，濁度<0.5mg/L。運行成本1.5元/m3。

2.3 PF-MBR組合工藝中水回用

鐵氧體粉末膜生物反應器（PF-MBR） 主要利用鐵氧體粉末吸附、磁場的效能和膜生物反應器的生物降解及過濾作用。趙如金[5]博士對PF-MBR處理生活污水的研究表明:加入鐵氧體粉末能明顯提高生物反應器對COD及NH3-N的去除率，但對TN和TP的去除效果影響不大；添加鐵氧體粉末能在一定程度上延緩膜污染；出水可滿足城市景觀和農田灌溉用水。

2.4 A/O-MBR組合工藝中水回用

近年來隨著生活水平的提高，生活污水含氮量越來越高，增加了生活污水處理的難度。王之暉[6]等人研究了膜生物反應器處理低碳氮比、高氨氮生活污水回用，主要對強化缺氧/好氧+膜生物反應器（A/O+MBR）組合工藝系統的運行穩定性和處理效果進行中試研究。結果表明:在A/O工藝中引入纖毛填料，強化了組合工藝去除有機物及氨氮的效果，緩解了膜組件污染。處理系統對BOD5、CODCr、氨氮及SS的平均去除率分別達97.4%，87.2%，97.5%和100%。TN和TP去除率較低，分別為28.5%和26.8%，處理水可作為城市綠化及農田灌溉用水。

綜上，可以看出MBR對住宅小區、高校生活污水、工業清潔下水等的中水處理具有較好的效果，具備大規模推廣的可行性。

3 MBR中水回用效益分析

3.1 經濟效益

污水經過深度處理后用作雜用水，雖要增加工程建設投資，但中水就近回用，輸送距離短，由于減少了城市供水量和排水量，從而減輕了城市給水排水管網和處理工程的負荷。使用中水就等于少用自來水，同時減少污水排出，這樣一定程度上減少了取水和污水處理的費用以及上下水管道的建設及維護費用，對于城市給水排水建設的總投資是經濟的。國內外實踐證明，開辟再生污水水源，經濟上低于開發其它水源。

MBR中水回用的費用主要包括:膜通量的高低、膜壽命的長短、膜價格的高低。就目前來說，膜還有相當大的降價空間，隨著膜材料的改進和生產規模的擴大，膜價格有望降到目前的40%～60%。隨著膜性能的提高、使用壽命的延長與膜價格的降低，MBR的運行費用有望降低到1.0元/m3左右。楊輝[7]對MBR在中水處理中的應用做了經濟分析，得出在達到同等處理要求的情況下，影響MBR系統運行費用的主要因素是動力費用與膜的更換費用。同濟大學的張明[8]等人對石家莊某高校MBR中水回用做了經濟分析，污水量515m3/d，電費0.697元/m3，藥劑費0.066元/m3，管理費 0.129元/m3，設備維修費0.025元/m3，折舊費按20 a為0.422元/m3，總運營成本為1.339元/m3，每年節約水費65.82萬元，經濟效益顯著。

3.2 環境效益

中水回用的環境效益具體體現在:可減少地下水開采量，減輕對地下水的污染，有效緩解因地下水超采而引發的地表沉降等環境問題；有利于減輕對天然地表水的開發，緩解天然河流缺水、斷流問題，進而減輕因河流缺水而造成的其它環境問題；可以減少污水的排放，減少COD和氨氮等污染物進入環境。

4 MBR中水回用的前景

目前國家已經出臺相關政策和標準，鼓勵并規范中水回用和膜生物反應器的設計和使用，比如建設部出臺的《住宅性能評定技術標準》GB/T 50362－2005中要求建筑面積5萬m2以上的住宅小區須有中水回用設施；《綠色建筑評價標準》GB 50378－2006關于住宅建筑等級評價中規定:要達到節水與水資源利用指標的優選項，中水利用率不小于30%。另外環境保護部科技標準司已經發布了《環境保護產品技術要求——膜生物反應器（征求意見稿）》，規定了膜生物反應器的制造加工、材料選用、部件配置、電氣安全以及出水水質等要求，為指導性標準，適用于生活污水和可生化處理工業廢水的處理或回用工程使用的膜生物反應器?！董h境保護產品技術要求——中空纖維膜生物反應器組器（征求意見稿）》規定了中空纖維膜生物反應器組器技術要求、試驗方法和檢驗規則等，適用規模為20～2 000m3/d?！赌ど锓磻鞣ㄎ鬯幚砉こ碳夹g規范（征求意見稿）》對整體的工程設計做了詳細的規定。這些國家標準的不斷出臺，促進了膜生物反應器中水處理的規范化、規?；?。

膜生物反應器自控水平高，操作簡單，無需太多管理人員就能保證中水站運行良好，以膜生物反應器為核心的新型中水處理技術在中水回用領域將會擁有廣闊的市場前景。

[1]宋俊紅.中水回用技術研究進展[J].現代農業科技，2010（24）:309.

[2]馬皆文，張雁秋，華素蘭.MBR的工藝優勢及應用發展[J].能源環境保護，2005，19（2）:20-23.

[3]司亞安，孫艷玲.液中膜MBR工藝在中水處理中的工程應用[J].環境工程，2011，29（1）:51-54.

[4]顧小紅，徐志清，趙軍，等.城市中水回用技術研究[J].技術與應用，2011（2）:59-61.

[5]趙如金.PF-MBR處理城市生活污水及其膜污染控制[D].江蘇:江蘇大學，2009.

[6]王之暉，宋乾武，王文君，等.組合MBR工藝中試系統處理高氨氮生活污水[J].環境科學研究，2010，23（12）:1535-1540.

[7]楊輝.MBR處理工藝及其在中水回用中的實踐[J].山西建筑，2010，36（20）:176-177.

[8]張明，李偉英，方火明，等.高校建設中水回用系統的可行性研究[J].凈水技術，2009，28（2）:57-59.

Research Status of Membrane Bioreactor in Reclaimed Water Reuse

There are incomparable advantages of membrane bioreactor in reclaimed water reuse.This paper analyzed the research and application of reclaimed water reuse in China,and introduced the necessity of water reuse,and analyzed the environmental and economic benefits of membrane bioreactor in reclaimed water reuse,and pointed out the prospect in reclaimed water reuse of membrane bioreactor.

membrane bioreactor； reclaimed water； benefit analysis； prospect

X703.1

A

1008-813X（2011）06-0069-03

10.3969/j.issn.1008-813X.2011.06.018

2011-10-21

秦皇島市科學技術研究與發展計劃項目“膜生物反應器處理生活污水回用研究”（201001A177）；河北省教育廳科學研究項目“膜生物反應器與接觸氧化組合工藝研究”（Z2007420）

王仲旭（1980-），男，河北辛集人，畢業于廣東工業大學環境工程專業，碩士，講師，研究方向:水污染控制工程。