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125造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 造纸选材及绿色发展膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用黄旭敏广西绿港环保科技有限公司，广西 南宁 530000摘要：随着全球人口的不断增长和工业化进程的加速，废水排放量也在迅速增加，传统的污水处理方法可能难以满足高强度和高负荷的污水处理需求，因此需要更为高效和先进的技术。膜生物反应技术逐渐成为一种受欢迎的选择，膜能够有效地分离水中的固体颗粒、细菌和溶解物质，提高了处理效率，减少了废水排放。相比传统的活性污泥法等污水处理技术，膜生物反应技术具有更高的污染物去除效率、更小的占地面积、更稳定的运行和更少的污泥产生等优势，使其在实际应用中更为受欢迎。基于此，文章分析了膜生物反应技术的机制和优势，阐述了其分类，并总结了该技术在环境工程污水处理中的应用，膜生物反应技术的应用研究不仅有助于改善现有的污水处理工艺，还有望为应对日益严峻的水环境问题提供可行的解决方案。关键词：环境工程；污水处理；膜生物反应技术分类号：X703膜生物反应技术以其卓越的去除效率、相对较小的占地面积和对环境友好的特性，吸引了广泛的关注。文章将深入探讨膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用，旨在剖析其在解决水资源短缺和水环境污染等问题上的潜在价值。通过对该技术的原理、优势以及实际应用的分析，将全面了解膜生物反应技术在推动环境工程领域迈向更为可持续和创新的未来中所扮演的关键角色。在当前环境问题愈发凸显的时刻，深入研究和理解这一技术的应用前景将为全球环境可持续发展提供新的希望1。1 膜生物反应技术的机制膜生物反应技术（Membrane Bioreactor,MBR）是一种将传统活性污泥法与膜分离技术相结合的先进污水处理技术。其机制涉及生物反应和膜分离两个主要方面。1.1 生物反应机制污水首先通过生物反应器，其中含有活性污泥微生物群落。这些微生物能够降解污水中的有机物，将其转化为二氧化碳和水等较为无害的物质。MBR 系统通常包括好氧和厌氧两个阶段。好氧阶段利用氧气促使微生物降解有机物，而厌氧阶段则通过在缺氧条件下进一步降解有机物，提高处理效率。活性污泥中的微生物通过吸附、吸附解吸、生长繁殖等生物物理化学作用，将废水中的有机物质降解为可溶性和不可溶性的废泥颗粒。1.2 膜分离机制MBR 系统中采用微孔膜或超滤膜，这些膜能够有效地过滤掉废水中的微生物、悬浮物、胶体颗粒等固体颗粒，防止它们进入后续的处理阶段。膜的通透性使水分子能够通过，而有机分子和微生物被截留在膜表面，实现了污水的固液分离。由于膜在操作过程中可能会受到颗粒物的堵塞，需要定期进行清洗。清洗过程可以采用化学清洗、气体清洗等方式，确保膜的长期稳定运行2。2 环境工程污水处理中膜生物反应技术的优势（1）固液分离高效。MBR 系统采用微孔膜或超滤膜，能够高效地过滤和截留废水中的微生物、悬浮物、胶体颗粒等固体颗粒，实现了卓越的固液分离效果。（2）出水水质稳定。由于膜的物理障碍作用，MBR系统产生的出水水质相对稳定，能够更好地满足环保标准，适用于对出水质量要求较高的应用场景。（3）污泥产生量较低。MBR 系统中，由于固液分离效果较好，废水中的污泥能够更彻底地被截留在膜表面，减少了传统活性污泥法中产生的污泥量，降低了废物处理的负担。（4）水循环再利用。由于出水水质较为清洁，MBR技术使废水更容易被再利用，满足了水资源短缺的环作者简介：黄旭敏，女，研究方向为环境工程。文章编号：2096-3092（2024）01-0125-03126 造纸选材及绿色发展 2024 年 第 1 期 总第 226 期 造纸装备及材料境需求。（5）能耗降低。尽管 MBR 系统需要能源来维持膜通透性和进行清洗，但由于其高效的污水处理能力，整体能耗相对较低，特别是与传统工艺相比3。3 环境工程污水处理中膜生物反应技术的分类3.1 生物接触氧化技术环境工程中，生物接触氧化技术是一种通过微生物的代谢作用来降解废水中有机物质的生物处理方法。生物接触氧化通过引入氧气或其他氧化剂，提供氧气以促使微生物降解有机物，将其转化为二氧化碳和水等较为无害的物质。生物接触氧化技术通常包括好氧阶段，其中微生物在氧气存在的条件下降解废水中的有机物。生物接触氧化系统中，废水与微生物充分混合，然后通过沉淀等步骤实现固液分离。相较于一些高度技术化的处理方法，生物接触氧化技术的操作相对简单，适用于较为基础的污水处理需求。生物接触氧化系统的设备和操作成本相对较低，适用于经济条件有限的地区。3.2 曝气生物滤池技术曝气生物滤池通过气体的曝气系统，将氧气传递到废水中，提供充足的氧气以促使微生物降解有机物，污水通过生物滤料层，滤料上的微生物利用氧气降解废水中的有机物质。曝气生物滤池通常包括好氧阶段，利用氧气使微生物在废水中进行好氧生物降解。曝气生物滤池通过滤料的物理作用实现了固液分离，将水中的悬浮固体截留在滤料中。曝气生物滤池通过滤料表面的微生物生长，形成生物膜，提高了有机物的去除效果。曝气生物滤池相对于一些高度技术化的处理方法，设备和操作成本相对较低，适用于经济条件有限的地区。3.3 动态内循环反应技术在环境工程污水处理中，动态内循环反应技术是一种通过内部循环系统来改善废水处理效果的先进技术。动态内循环反应技术通过在反应器内部设置循环系统，促使污水在内部形成旋流、涡流等动态流动，以增加废水和微生物的接触机会。内循环系统有助于提高氧气在废水中的传递效率，通过水体的动态流动，增加了气体和废水之间的接触面积，促使更多氧气溶解于水中，有利于生物降解有机物4。内循环系统改善了废水中的混合效果，使水体中的微生物和废物均匀分布，这有助于提高微生物对废物的降解效率，并减少废水中的局部死区。动态内循环有助于减少废水中的悬浮颗粒沉积，防止污泥的沉淀，从而提高废水处理的稳定性。通过改善水体的混合、氧气传递和废物分布等方面，动态内循环反应技术能够显著提高废水处理的效率。这一技术对于不同水质和处理工艺都有较好的适应性，能够在不同情况下灵活运用。通过内循环系统，可以更有效地利用氧气和微生物，减少能源的消耗，并降低废水处理过程中的排放。动态内循环有助于废水中的微生物更充分地降解有机物，减少了废水处理过程中产生的废泥量。这一技术可以与其他污水处理技术结合使用，形成更为综合的污水处理系统，以满足不同水质和处理要求。3.4 气浮等膜生物反应组合技术（1）气浮技术。气浮是一种通过将气体注入污水中，形成微小气泡，使悬浮的固体颗粒和浮游物质附着在气泡表面，从而实现固液分离的物理处理方法。气浮系统通过气泡的升浮作用，有效地将污水中的悬浮物质从水中分离出来，形成浮渣。气浮过程中，生成的浮渣相对轻，有助于快速沉降，减少沉淀时间，提高处理效率。气浮适用于处理高浓度的悬浮物和浊度较高的废水，对水质起到快速改善的作用5。（2）气浮与 MBR 组合技术。气浮常被用作 MBR系统的前期处理单元，通过气浮去除大部分悬浮物，减轻 MBR 系统的负担，延长膜的寿命。气浮与 MBR的组合有助于进一步提高废水处理的效果，特别是对于高浓度的悬浮物和难降解有机物。这种组合技术适用于复杂水质的废水处理，例如工业废水或含有大量悬浮物质的生活污水。组合技术的运行相对稳定，能够适应水质和负荷的波动。组合技术可能在一定程度上增加能耗和运维成本，因此需在经济和技术方面进行平衡。4 膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用4.1 处理生活污水生活污水通常包含大量的悬浮物、生物和其他固体颗粒，因此在进入 MBR 系统之前，通常需要进行预处理，这可能包括物理处理方法，如格栅、沉砂池等，以去除大颗粒物。生活污水进入 MBR 系统后，其中含有的有机物质被活性污泥中的微生物降解为较为稳定的物质。MBR 系统中的生物反应器提供了理想的环127造纸装备及材料 第 53 卷 总第 226 期 2024 年 1 月 造纸选材及绿色发展境，使微生物能够高效地进行好氧和厌氧降解。MBR系统通过微孔膜或超滤膜进行固液分离，有效地将水中的悬浮颗粒、微生物和其他固体截留在膜表面，这防止了这些颗粒进入后续处理阶段，确保出水水质的稳定性。由于膜的物理障碍作用，MBR 系统产生的出水水质相对稳定，满足环保标准，这对于生活污水处理非常重要，因为出水水质需要符合相关的卫生和环保标准，以便进行再利用或直接排放。相较于传统的活性污泥法，MBR 系统的结构较为紧凑，占地面积较小，这在城市环境中特别是空间有限的地区是一个重要的优势。MBR 技术由于固液分离效果较好，减少了传统污水处理方法中产生的废水污泥量，降低了废物处理的负担。MBR 系统处理后的水质较为清洁，可用于灌溉、工业用水或其他再利用目的，有助于水资源的可持续利用。MBR 技术能够高效去除生活污水中的有机物、氮、磷等污染物，提供更为全面的污水处理效果。4.2 处理工业污水工业污水通常包含各种复杂的有机和无机物质，以及悬浮物、油脂等。在进入 MBR 系统之前，通常需要进行预处理，如沉砂、过滤、调整 pH 等，以确保废水中的颗粒物不会损坏膜。工业污水中的有机物质通过 MBR 系统中的生物反应器，被微生物降解为较为稳定的物质。MBR 系统提供了理想的生物处理环境，能够适应不同种类和浓度的废水。MBR 系统使用微孔膜或超滤膜进行固液分离，阻止微生物和固体颗粒通过，确保水质出水的稳定性。这对于处理工业污水中可能存在的颗粒物、胶体等是至关重要的。MBR 技术能够高效去除工业污水中的各种有机物、重金属、氮、磷等污染物，提供更为全面的污水处理效果。由于膜的物理障碍作用，MBR 系统产生的出水水质相对稳定，有利于满足环保标准，这对于处理工业污水，尤其是对出水水质要求较高的场景非常重要。MBR 技术适用于处理高强度和高负荷的工业废水，对于不同种类和浓度的废水都表现出较强的适应性。由于 MBR 系统的固液分离效果较好，减少了传统活性污泥法中产生的废水污泥量，降低了废物处理的负担。MBR 系统处理后的水质较为清洁，可用于工业用水再利用，有助于降低对自然水资源的依赖。MBR系统通常配备了先进的监测和自动化控制系统，能够实时监测水质参数和系统运行状况，以便进行及时调整和优化。4.3 处理医院污水膜生物反应技术在处理医院污水方面发挥了重要作用，因为医院污水通常含有各种有机物、微生物和可能的药物残留，对环境和公共卫生构成潜在风险。MBR 系统使用微孔膜或超滤膜进行固液分离，有效地截留医院污水中的微生物、悬浮物、胶体等固体颗粒，保证水质清洁。MBR 系统中的生物反应器通过微生物降解医院污水中的有机物质，将其转化为较为稳定的物质，降低了有机物的含量。MBR 系统有效地去除医院污水中的细菌、病毒等微生物，提高了水质的卫生安全水平。医院污水中可能存在的药物残留成为一项重要的治理难题，MBR 系统通过生物处理和膜分离，能够一定程度上降低医药废水中的药物残留。MBR 技术对于医院污水中的复杂成分具有较强的适应性，能够应对不同种类的有机物和微生物。由于膜的物理障碍作用，MBR 系统产生的出水水质相对稳定，有助于满足环保标准和排放要求。MBR 系统配备了高度可控的自动化系统，能够实时监测水质参数，以便及时调整系统运行，确保处理效果。MBR 系统由于固液分离效果好，减少了医院废水处理过程中产生的废水污泥量，减轻了废物处理的负担。5 结束语在环境工程领域，膜生物反应技术展现出了卓越的应用潜力。通过其高效的固液分离和生物降解机制，成功解决了污水处理中的诸多困难。膜生物反应技术不但在提高水质和废水处理效率方面取得了显著成果，而且在节约空间和适应性上也展现了令人瞩目的优势。随着技术的不断创新和完善，相信膜生物反应技术将继续在环境工程中发挥关键作用，为可持续的水资源管理和环境保护贡献更多可能。参考文献1 蒋天申,刘新颖,赵珮屹,等.负荷与混合方式对厌氧膜生物反应器中甲烷气-液分配特征的影响J.环境工程学报,2023,17(7):2402-2411.2 王颖楠,郁金星,刘克成,等.填料对膜生物反应器处理高氨氮废水的影响J.水处理技术,2023,49(8):137-140.3 刘建萍.膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用研究J.造纸装备及材料,2023,52(6):167-169.4 肖小兰,干永鹏,冯永锐,等.膜生物反应器(MBR)处理不同浓度高硫酸盐有机废水污泥性质和膜污染研究J.环境化学,2023,42(8):2754-2766.5 吴秀丽,田一梅.用于膜生物反应器的仿生抗污染抑菌聚偏氟乙烯膜制备及其性能J.膜科学与技术,2023,43(3):81-86,93.