膜生物反应器在日本的应用现状

张颖，任南琪，陈志强
(哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090)

　　中图分类号：X703
　　文献标识码：D
　　文章编号：1000-4602(2002)02-0091-02

　　 膜技术在日本的发展始于19世纪，而膜法水处理技术直至20世纪末才真正取得成果。如今反渗透、纳滤、超滤、微滤已广泛应用于不同水处理领域。?
　　单纯的膜分离技术，由于高能耗以及需要复杂的膜分离设备，在废水处理中并没得到广泛的应用。一种新型的生活污水和工业废水处理方法——膜生物反应器(M%mbrane Bioreactor)是由膜分离组件及传统的生物反应器组成的处理系统，由于它的高质量出水、反应器内能维 持高效活性污泥以及较高的硝化效率，越来越受到广泛重视。尤其是浸没式膜生物反应器(Submerged Membrane Bioreactor)将膜组件直接置于曝气池中，与分置式膜生物反应器相比，能节省占地、降低运行费用，目前在日本主要用于处理人粪尿和小区生活污水^［1］。?

1 MBR技术现状

1.1 膜孔径的选择
　　 活性污泥中颗粒污泥的分布见图1。?

　　曝气池中活性污泥是由聚集的微生物颗粒构成，其中一部分污染物被微生物分解或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面。尽管颗粒的直径取决于污泥的浓度、混合状态以及 温度条件，但仍有一定的分布规律^［2］。普通颗粒直径在接近10μm处有个高峰，而一般小颗粒的直径＞0.2μm。Masaru Uehara认为应用MBR处理污水在选择膜孔径时，应考虑到活性污泥的状态与水通量，通常选择0.1～0.4μm孔径的膜^［2］。
1.2 膜表面亲、疏水性的选择
　　目前几乎所有的膜技术都依赖于有机高分子化合物，应用于MBR的膜材料不仅要有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性，同时最好为亲水性的膜，以提高水通量和抗污染能力，常用的方法是进行膜材料改性或膜表面改性^［3］。目前在日本，一些有机膜材料如聚乙烯、聚砜都经改性而具有稳定的亲水性，日本Mitsubishi Rayon公司的研究证实，中空纤维膜组件应用于污水处理时，亲水性的膜组件抗污染能力远远超出疏水性的膜组件。?
1.3 抽吸过滤的压力选择
　　MBR出水采用抽吸过滤的压力是一个关键性的技术指标，压力过高会导致膜破裂，压力过低则出水通量达不到要求。T.Yahashi通过试验证实最好使压力＜0.1MPa［2］，在这种压力下膜不会受到损伤，同时能有效减缓由于压力过滤而导致污染物层加厚带来的膜清洗困难。
1.4 膜组件的设计
　　MBR中膜组件的设计宗旨是考虑如何使膜抗堵塞，从而维持较长的使用寿命。现在日本采用最多的形式是以中空纤维膜制成膜块和膜堆，整齐排列并浸没在污水中和集水管相连，通过抽吸作用出水^［4］。这种形式可以有效地防止膜内部的阻塞，具有代表性的组件形式如图2。?

1.5 MBR内MLSS的浓度
　　MBR最主要的特征之一就是可以在高污泥浓度条件下运行，Masaru推荐的污泥浓度在10000～20000mg/L之间，过量的高浓度活性污泥能延长污泥泥龄，非常有利于污水处理系统中硝化细菌的生长。?
1.6 MBR膜在线清洗的操作要点
　　为了维持稳定的膜通量，防止膜堵塞，清洗是必不可少的环节。同时为使MBR系统正常运行，清洗操作最好在线进行。在清洗操作过程中，目前常用的三种方式是曝气气泡的冲刷方式、压力反冲洗方式和在线药洗方式。膜阻塞来自于污染物在膜表面的沉积，而污染物的去除不是一次可以完成的。由于污染是连续不断的动态过程，所以清洗过程应是周期性的。
　　采用曝气冲刷时应注意能耗问题，压力反冲及在线药洗目前在日本均可实现自动化操作。

2　MBR的实际应用效果

　　MBR的实际应用效果见表1。?

表1　MBR处理前、后的水质对比　　　mg/L 应用领域 进水BOD₅ 进水SS 出水BOD₅ 出水SS? 海产品加工厂 2000 50 20 1 面条加工厂 700 150 5 1 豆腐加工厂 1540 273 1 0.6 猪肉加工厂 18000 12000 14 1 鸡蛋加工厂 2500 1550 10 2 钢铁加工厂 5500 930 30 30 粪便废水 5300 700 2.6 　

3　结语

　　MBR在日本应用的领域较宽，工业化、自动化程度都很高，技术发展较快，可以说有很多经验还是值得借鉴的。

参考文献：

　　［1］? Makoto Marutani,Takaharu Nishida.Wastewater reuse system using MF and RO units［ A］.China-Japan international symposium on membrane hybrid system applied to wat er treatment proceedings［C］.Tianjin:NanKai University,1999,48-60.
　　［2］Masaru Uehara.Membrane bioreactor for wastewater treatme nt［A］.China-Japan international symposium on membrane hybrid system applied to water treatm ent proceedings ［C］.Tianjin：NanKai University,1999,164-171.
　　［3］Wada H.The technique of water recycle［M］.Tokyo Chijinn Shokan Co .Ltd,1998.
［4］蒲野纹平.膜を利用した生物处理法の现状と方向［J］.水处理技术，1990,31(4)：183-188.?

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　　收稿日期：2001-09-13