國內市政污水廠的膜處理技術開始應用在2006年左右，至今已運行近6年時間，文章將對近年來國內市政污水處理廠在膜處理技術運行管理的研究與應用進行介紹，結合多廠實際運行經驗，針對膜生物反應器的存在問題進行分析，提出工藝優化及改造的設想。

1 膜生物反應器的技術原理

膜生物反應器（Membrane Bioreactor，簡稱MBR）在污水處理，水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子物質截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。在環保工業領域，特別是在水質凈化、污水治理和廢水回用等方面已成為不可或缺的關鍵技術。近年，由于該項技術優勢及廣泛的應用前景，得到國內眾多新建小型市政污水處理廠的應用。

2 膜生物反應器的優點分析

在膜生物反應器中，由于用膜組件代替傳統活性污泥工藝中的二沉池，可以進行高效的固液分離，克服了傳統活性污泥工藝中出水水質不夠穩定、污泥容易膨脹等不足，從而具有下列優點：

（1）能高效地進行固液分離，出水水質良好且穩定，滿足國家一級A排放標準。

（2）出水水質可以通過簡單工序實現再生水回用，有效實現節能減排。

（3）能有效處理含工業廢水或難降解有機物，且出水水質不受影響。

（4）生物反應器內能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負荷高，占地面積省。

（5）有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留和生長，系統硝化效率較高。

（6）較適用處理量為1～5萬t/d小型污水處理廠。

3 膜生物反應器的存在問題及解決辦法的設想

（1）預處理效果要求高，其效果將直接影響膜的正常運行。

國內污水廠預處理均設有精細格柵，格柵柵距大部分設計為1mm，運行發現，大部分污水廠對污水中的纖維狀物質、毛發、小顆粒攔截無法達到膜系統精度要求，導致膜快速污堵，直接影響生產運行。因此，提高預處理效果為該工藝的正常運行的基本保障，建議從以下方面改善優化：

①新污水廠中在設計階段增加精細格柵（0.3-0.5mm柵距），或采用其他工藝增強預處理效果。

②既有污水廠加強設備維護清堵，確保預處理效果。

（2）膜過濾面積已經決定了濾水量的最大值，當污水廠來水處于高峰時，其進水量大于膜的濾水量，膜系統將無法完成全部污水的處理要求。如果時間過長，膜處理系統達到最高允許液位，膜系統將無法處理多余污水，存在隱患，在僅有膜生物反應器（MBR）單一工藝的污水廠尤其明顯。

建議在設計中增加膜池預留處理能力，這將提高處理水量的預留能力，保障出水水質安全。

（3）在運行過程中，膜易受到污染，導致產水量降低，直接影響出水水量，且設計中膜污染沖洗系統不能達到較好效果，實際維護勞動強度較大。影響膜污染主要有以下3個方面內容：

①預處理效果不理想。

②污泥濃度過高。

③膜池膜擦洗效果不佳。

第①點前面已作分析，現分析第②、第③點。

對于第②選擇合適的污泥濃度，不僅可有效降膜污堵，同時對生產運行節能尤其重要，建議根據各廠實際數據建立數學模型計算，降低污泥濃度運行，建議膜池中污泥濃度控制在10g/L左右，生化池好氧段控制在7g/L左右。

第③點為膜生物反應器普遍存在的問題，具有以下3個影響因素：

a.膜系統的使用時間。

b.沖洗的設置。

c.膜池曝氣系統結構。

對于膜系統的使用時間參照廠家使用說明，一般為5年左右。在實際運行中，上述最早應用于膜生物反應器的北京密云縣污水廠里廠，經過6年的運行使用，現在處理能力僅為設計50%，主要原因為膜通量減少所造成，具體可分為兩點：一是早期膜工藝技術尚不成熟;二是運行管理缺乏經驗。由于膜工藝技術不斷成熟優化，老廠運行參數與新廠固然沒有必然的可比性，但參照老廠運行經驗，我們可以得出，隨著處理水量的累積膜通量會造成不可逆轉的損壞，必然造成處理能力的下降，因此膜的清洗方式及藥劑對于膜系統尤為重要。

膜清洗的設置主要分為恢復性清洗和維護性清洗。

從無錫高新水務一污水廠（投運1年半左右）膜池TMP（膜壓）變化數據可以看出：恢復性清洗效果明顯，TMP系數得到快速大幅度下降，系數由原來的38下降至18，該工序時間長，人力物力資源消耗大;維護下清洗效果較差，TMP系數只有小幅度下降，該工序為系統自動沖洗：在恢復性清洗運行5天后達到自動的維護性清洗，周期較短。

在日常運行的污水處理廠中一般以膜清洗作為主要手段，達到日常維護要求，而隨著膜系統運行時間的累積，膜污染會產生一定的變化，此時可通過電子顯微鏡、原子吸收儀等工具幫助下進行數據對比分析，選擇合適的清洗藥劑及工藝，對系統維護下清洗工序進行優化調整而減少膜污堵，下面舉例以北京北小河污水處理廠對膜絲外表面做電鏡掃描膜數據及膜元素成分分析結果。

分析：已受污染膜纖維顯示了膜表面一層污污垢遮蔽，纖維的表面可能存在的磨損。

分析：膜纖維掃描電鏡圖像，清晰顯示膜表面很光滑。

通過對原膜、已污染的膜和已清洗后的膜進行膜元素成分分析，絕大部分金屬物質及有機物可以去除，與原膜的成分基本一致，結合掃描電子顯微鏡膜纖維圖像分析，該膜絲物理結構上基本沒有受到破壞，仍保持原膜的光滑程度。進一步得出：已污染的膜通過有效的清洗后沒有發現不可逆污染，該藥劑及清洗方式非常適合該膜清洗。

另外，在膜池曝氣系統的結構中，曝氣管及膜的分布尤其重要，建議從氣量、氣壓、膜的密度等參數入手，通過對管道的改造，提高膜的沖刷效果，減少污泥在膜的積聚。

（4）剩余污泥的脫水處理相對困難。膜生物反應器的污泥脫水相對困難，一般離心脫水機脫水后污泥含水率為79%～82%。

建議將膜生物反應器和其他工藝處理后的污泥混合按比例脫水，混合后脫水后污泥含水率可達到80%以下，而單一MBR工藝可增加濃縮池進行脫水，同時采用專用絮凝劑進行污泥脫水。

（5）系統的運行成本較高。

建議通過具體設備單耗優化工藝，提高設備效率，實現節能降耗。

4 結束語

近幾年，隨著國內對膜處理優勢上的認識，膜處理技術在我國市政污水處理方面得到廣泛推廣及應用。在實際生產實踐上，我們漸漸發現膜處理技術在運行管理上仍需進一步研討及優化，在解決實際運行中膜技術的應用難點及要點顯得尤為重要，而通過技術創新、引用先進檢測手段進行評估分析是有效解決膜技術的主要途徑及手段。同時，在膜處理工藝的運行管理上也應投入一定比例的人、財、物用于研究及分析膜系統的改進及優化上，并應通過產、學、研的緊密合作，進一步加強研究開發以推動其產業化進程。