MBR工藝在處理制藥廢水中的應用
大連某制藥有限公司，主要以生產心血管藥品、內分泌藥品、精神健康和神經系統等處方藥品及保養西藥為主。該公司的污水主要以工業廢水和生活污水相混合，水量為400t/d，約33 t/h （按12h工作制計），污水中有機污染物以COD、BOD為主，同時需要考慮廢水中氨氮等的去除。
該公司污水雖屬中等濃度廢水，但廢水中殘留有一定量的藥劑成分，因此會抑制生化處理過程中微生物的生長、繁殖，造成污泥膨脹，最終使生化處理失效。考慮到上述因素的影響，決定采用MBR處理工藝技術來提高反應器中的污泥濃度和微生物量。
1 MBR工藝
MBR工藝(Membrane Bio reactor, 簡稱MBR )又稱膜生物反應器，是膜技術與污水生物處理技術有機結合的一種新型、高效的廢水處理工藝。發源于20世紀70年代的美國[1]。與常規生物處理技術相比較，MBR具有如下顯著特點[2]：
（1）對污染物的去除率高，抵抗污泥膨脹能力強，出水水質穩定，出水中沒有懸浮物，而且可去除細菌、病毒，是一種對原水處理后不必消毒的工藝；
（2）易于一體化，便于自動控制，操作簡便，同時實現了SRT和HRT的徹底分離；
（3）膜的機械截流避免了微生物的流失，生物反應器內污泥濃度可達35g/L，提高體積負荷，設備占地省；
（4）SPR延長，有利于增殖緩慢的細菌，如硝化細菌的截流和生長，從而提高系統的硝化能力，同時提高難降解有機物的降解速率；
（5）剩余污泥產生量少，污泥處置費用低；
（6）受膜表面速度剪切力的影響，污泥絮體平均尺寸較小，污泥傳氧速率提高，可達26%～60%；
（7）制造成本高，膜易污染，能耗較高。
基于MBR的以上優勢，其處理污水的效果優于傳統生化處理和深度處理（三級處理）的綜合效果，故逐漸成為中水回用、污水資源化的重要技術之一。目前，MBR技術已經廣泛應用于不同領域的污水處理中，尤其在工業污水處理與回用中更具有優勢。萬噸級的示范工程相繼建立，膜技術的廣泛應用和規模擴大使MBR技術逐漸成熟，噸水投資成本逐漸下降[3]。
2 設計出水水質
本工程處理后的出水排入城鎮管網匯入市政污水處理廠進行再度處理，出水水質要求達到國家排放標準DB 21/1627—2008《遼寧省污水綜合排放標準》中排入城鎮收集管網的排放標準[4]，設計出水水質見表1。
表1 設計出水水質單位：mg/L
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3 工藝流程
工藝流程如圖1所示，廢水經過格柵池、原水池、調節池流進MBR池中進行處理，處理后排水排入市政管網，污泥進行外運。
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圖1 工藝流程圖
4 主要構建物及設備
本工程采用的“中空纖維膜”是外壓型中空纖維微濾型膜。由于水溶液（原水）中的水分子具有透過分離膜的能力，而溶質和其他雜質不能通過分離膜[5]，利用分離膜的這一基本原理，在反應槽內浸入“中空纖維膜”，中空纖維膜管壁從外側受到液壓的作用，在管壁內側就形成微小的負壓，在外力作用下對水溶液（原水）進行分離，獲得處理水，從而達到提高水質的目的。
4.1 主要構建物
表2 主要構建物
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4.2 主要設備
主要設備明細見表3。
5 主要經濟技術指標
5.1 電耗費用
（1）總裝機容量: 38.4kW
（2）實際運行功率: 22.8 kW
（3）日耗電量: 405 kW·h
（4）單位電耗: 0.56元
（5）日運行費用: 0.57元/t廢水
5.2 藥劑費用
本污水處理系統出水排入城鎮污水處理廠收集管網，所以可以不用消毒。
（1）膜清洗藥劑折合單方水膜清洗費用為0.115元。
（2）核算噸水消耗藥劑成本：0.115元/m3水
（3）單方污水處理成本(不含折舊)：
0.115＋0.57＝0.685元/m3水
表3 主要設備
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5.2 藥劑費用
本污水處理系統出水排入城鎮污水處理廠收集管網，所以可以不用消毒。
（1）膜清洗藥劑折合單方水膜清洗費用為0.115元。
（2）核算噸水消耗藥劑成本：0.115元/m3水
（3）單方污水處理成本(不含折舊)：
0.115＋0.57＝0.685元/m3水
6 運行效果
該工程于2010年初竣工。經過一段時間的調試運行，設備運行一切正常，并無異常出現；正式投入運行后，設備穩定、出水水質也較為穩定。經大連市環境監測中心連續數天監測，處理后出水檢測結果穩定，沒有出現任何超標現象，出水水質各項指標均優于國家排放標準DB 21/1627—2008 《遼寧省污水綜合排放標準》中排入城鎮收集管網的排放標準。整個工程達到了設計要求。具體出水情況如圖2所示：
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7 結語
（1）該制藥生產廢水雖然屬于中等濃度廢水，但是廢水中含有部分殘留的藥物物質，導致在生化處理過程中，抑制了微生物的生長、繁殖，造成污泥膨脹，最終使生化處理失效[6]。因此采用傳統的生化處理工藝很難達到預期的處理效果，而采用MBR（膜生物反應器）處理工藝技術，是目前較為理想的選擇。
（2）該工藝的缺陷是膜容易被污染，即膜孔被堵塞，運行一定時間后要對膜進行反沖洗。隨著運行時間增加，摩阻力逐漸增大，反沖洗的周期不斷縮短。該工程自投入使用后，膜反沖洗的周期從最初3個月沖洗一次縮短至每半個月進行一次反沖洗。
（3）膜池設置MBR膜組件系統及配套的出水、清洗、吹掃等系統[7]。MBR膜區內的吹掃（曝氣）有2個用途：①用于膜組件周圍的氣水振蕩，保持膜表面清潔；②為提供生物降解所需要的氧氣。通過膜的高效截留作用，全部細菌及懸浮物均被截流在曝氣池中，可以有效截留硝化菌，使硝化反應順利進行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在反應器中的停留時間，使之得到最大限度的降解。剩余污泥通過膜區剩余污泥泵定期排出，可控制系統內活性污泥的濃度及污泥齡。
（4）工程建設地位于中國北方地區，冬季氣溫較低，對生物處理不利，生物處理最佳溫度為20 ℃~30 ℃，設計時應充分考慮。針對以上因素，設計中采取如下措施：①針對出水去除率要求高的特點，設計中采用低負荷設計，無論是BOD溶積負荷、BOD表面負荷，還是沉淀池表面負荷，都采用相對較低的設計值，保證了污水處理的高去除率；②考慮到該工程位于我國北方，同時生物處理中對溫度的要求比較高，為保證處理設施完全發揮作用，設計中對污水管道采取適當的保溫措施或其他保溫的方式處理。
（5）隨著生產膜技術不斷發展，現在水處理工程向著建設投資少、占地面積小、設備管理方便、運行可靠的方向發展；同時隨著膜材料質量不斷提高和成本不斷下降，該技術運用將越來越廣，尤其適用于目前企業自用的中水回用工程。
參考文獻：
［1］孫從明．MBR工藝處理制藥廢水［J］．環境科學導刊，2009（28）：69-71.
［2］朱杰，付永勝，魏劍斌，等．MBR技術在廢水處理中的研究現狀及其展望［J］．污染防治技術，2003（12）：95-98.
［3］李根鋒，吳楠．MBR技術在廢水處理回用中得應用［J］．環境科科技，2010（6）：33-35.
［4］DB 21/1627—2008，遼寧省污水綜合排放標準［S］.
［5］程淑英，龔莉莉．膜分離技術應用現狀與展望［J］．化工技術經濟，1999（2）：15-18.
［6］李善評，欒富波，冀貞泉，等．制藥廢水處理工藝的改造［J］．中國給水排水，2005（5）：80-83.
［7］王軍．膜生物反應器（MBR）技術及展望［N］．科技創新導報，2008（25）：11-12.
趙晶琳（1984—），女（漢族），山東榮成人，助理工程師，主要從事污廢水處理技術工作。
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