MBR與城市污水資源化
一、北京城市污水現狀
近幾年來，我國水體水質總體上呈惡化趨勢。1980年全國污水排放量為310多億噸，而1997年為584億噸。1998年我國廢水排放量為600多億噸，其中工業廢水330多億噸，生活污水270多億噸。
對于北京來說水問題是一個很嚴重的問題，北京不僅是一個嚴重缺水的城市，同時水污染和水資源的浪費十分嚴重。水環境治理是未來7年內北京環境治理的重要工作之一。近年來，北京市污水處理發展迅速，目前北京有高碑店、北小河、方莊和酒仙橋4個水處理廠，日處理能力為108萬噸，服務人口為240萬人。到2008年北京將建十余個國際級污水處理廠，污水處理量為280多萬噸，處理率將達到90%，污水回用率將達到50%，進入大小河流的污染物減少80%。
目前，北京的污水處理廠產生的大量達到排放標準的清潔水還沒有很好地加以利用。隨著十余座污水處理廠的相繼建成，每天將會有280多萬噸的清潔水排出，這些清潔水若用膜技術及其相關技術進行深度處理后，既可作為工業冷卻水，綠化用水和城市雜用水，可以極大地緩解城市用水的緊張狀況，同時還能使城市水資源得以充分利用。如果使用膜生物反應器對這10多億噸的污水進行處理，即使處理水回用率為60%，每年可以節約用水6億多噸。若以目前北京市平均水價2元/噸計，僅水資源一項每年可創造產值12億元。
二、MBR在城市污水處理中的應用
目前生活污水的處理方法通常是生物瀑氣池法，也就是將生活污水進行充氧使得生活污水中的有機物在微生物的作用下發生氧化分解從而降低生活污水中的BOD,COD的含量。由于微生物的生長周期較長，在正常情況下其濃度較低，同時降解產生的產物也不斷稀釋著微生物的濃度，因而污水處理的速度因此比較慢。由于處理過的水要不斷排放，在排放處理水的同時微生物也被隨之排放，進而需要不斷補充微生物，這就使得生活污水處理所需要的空間大，費用也高。
近年來，隨著膜生產技術的提高和生產成本的降低，膜技術在污水處理領域中的應用，特別是與生物反應器相組合的膜生物反應器作為一種新型高效污水處理技術在國際上受到了廣泛關注。以超濾或微濾與傳統的活性污泥生化處理技術相結合而成的膜生物反應器(MBR)，以膜分離過程取代重力沉降過程，不論固體顆粒的沉降性能如何，均可完成固液分離過程，并且可以避免因生物體流失而造成的系統失效。對生活廢水的處理，傳統的活性污泥法采用重力沉降，由于顆粒的不固定容易使活性細菌與生物體流失。超濾膜分離與活性污泥法相結合的膜生物反應器處理有機含碳物，能使有機物深度氧化，并且排出物不含固體顆粒，能完全保留生物體，在低溫時亦能維持高處理能力。該復合過程還可通過維持低F/M比例減少污泥浪費。反應器能夠維持高含固濃度而使處理工廠規模縮小。還可采用同時硝化與反硝化作用成功地除氮，污泥保留時間相當長，從而完全保留體系中緩國慢生長的硝化細菌。國外對膜生物反應器的研究和應用均較早，尤其是80年代末以來，膜生物反應器不斷被應用于實際污水處理。使用膜生物反應器進行生活污水處理是將水及生物降解的物質分離出去，而將微生物留在污水處理池中。和其它水處理方法相比，使用膜生物反應器進行污水處理不僅可以大大節約水資源，還可以大大節約能源，節省設備和運行費用，減少設備占地，避免二次污染，有著很大的環境效益，社會效益和經濟效益。
對于生活污水，使用膜生物反應器進行處理是一種特別有效的方法，它可以將水及生物降解的物質分離出去，而將微生物留在污水處理池中。這樣可以保持微生物的含量處于一個最佳的濃度，反應速度最快。即使污水中BOD,COD的含量高達10000mg/L, 也可以達到很好的處理效果。當污水中BOD,COD的含量為1000 mg/L以上時，出水BOD,COD的含量僅為10 mg/L左右，可以達到回用水的標準。使用膜生物反應器進行生活污水處理可以大大減少所需要的空間，也可以減少處理費用，同時可以避免因為處理水的排放而產生的二次污染。
三、用于MBR的膜材料、組件及MBR的形式
目前應用于MBR的膜材料大多為親水性高分子材料。應用較為成熟的有PAN,PVDF,PVC等。國外也有一些公司將無機膜應用于膜生物反應器。現在有很多科研單位在致力于改性聚烯烴膜用于MBR的研究，但是掌握這項技術的單位很少。
用于MBR的膜可以是微濾膜，也可以是超濾膜。膜組件的形式有中空纖維膜、粗管式中空膜、管式膜以及旋轉平膜等。對于不同的膜組件形式，被使用和研究較多的為中空纖維膜。但是目前許多研究表明，粗管式中空膜用于MBR也十分有效，尤為對于處理固體含量較高的污水。國外也有一些公司在MBR中使用平板膜。
MBR通常分為一體式和分體式。一體式MBR為許多人看好，其主要原因是設備簡單，能耗小。但是一體式MBR的膜污染問題一直難以解決，靠瀑氣池中空氣對膜的震動來解決膜污染似乎有點理想化。在MBR的實際應用過程中，許多人發現分體式MBR操作簡單，維修方便，產水量高，在某些情況下更為有效。
四、MBR在城市污水處理中的應用及前景
據報道,在奧運會期間將采用節水式生態廁所，使用膜生物反應器技術可以成功地將廁所廢水處理達到回用標準。目前國內不少單位正致力于這方面的工作。北京蘭星迪克科技有限公司制造了用于廁所廢水處理回用的系統，并已經成功地應用，同時被一些研究單位用于其它廢水處理的研究。該公司獨特的粗管式中空膜經一些研究單位實驗，它使用于MBR具有一定的獨特性。其專利產品MBR膜組件對于控制膜污染也被證明十分有效。無疑，膜生物反應器將在北京的水環境治理工程中發揮重要作用，為2008年北京奧運會的成功舉辦作出貢獻。北京蘭星迪克科技有限公司制造的膜生物反應器模型在第三屆"膜及水處理技術暨設備國際展覽會展出后，引起了國內外參觀者的普遍關注，該設備可望在近期內進一步推廣。由于膜生物反應器進行生活污水處理所需要的空間很小，設備簡單，很容易推廣到小區，醫院，學校，賓館，公共場所等。
膜生物反應器工程實例：MBR應用于北京市朝陽區紅領巾公園公側改造
MBR：獨立供氣柱式膜生物反應器
膜：圓柱式中空纖維超濾膜組件
膜面積：40m2
水處理量：5～10T/D
MBR水處理流程：
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效益分析：
改造前：每天抽糞渣一次兩車，費用300元，水消耗5～10T。
MBR：180天糞渣一次，沖便池水封閉循環。
節約費用：（300+5）* 365 = 111325元/年。
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