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【摘要】本文分析了传统生活污水处理方法处理回用水质的不足，介绍了MBR工艺处理生活污水的原理、流程和主要设备设施，指出了MBR工艺法处理生活污水能较好地达到回用水要求的技术优点，建议采用MBR工艺法来替代传统生活污水处理方法，以达到污水处理后回用的目的。
【关键词】生活污水；处理回用；生物脱氮；膜过滤
1. 前言
随着工业化、城市化进程的加快，人们的生活和生产活动，增加了对淡水资源的需求，人民生活水平不断提高，更增加了对淡水资源的需求。目前，我国水资源严重短缺，人均水资源占有量仅有2460m3，为世界平均水平的1/4，为解决水资源的供需矛盾，进行城市生活污水处理回用，是解决水资源重复利用的有效途径。
2. 传统生活污水处理方法的不足
2.1深度处理生活污水中的污染物，达到回用水质标准，是当今生活污水处理的基本要求。
2.2生活污水主要污染物为有机物、氨氮和粪大肠菌群。有机物是微生物的营养源，有机物含量越多，细菌繁殖量越大，产生黏泥沉积、垢下腐蚀越严重；氨的存在促使硝化菌群的大量繁殖，导致系统pH值降低，腐蚀加剧；粪大肠菌群会使水颜色发黑，发生恶臭，形成黏泥。
2.3传统的生活污水生物处理方法有A/O（厌氧/好氧法）工艺、A2/O（厌氧2/好氧法）工艺、SBR（序批式活性污泥法）工艺、氧化沟工艺。固液分离均采用自然沉降方式。传统的生活污水生物处理方法在去除BOD5、脱氮、除磷方面取得了一定的效果，却不能达到回用水质标准，原因如下：
（1）传统的生活污水生物处理方法BOD污泥负荷（进水污染物负荷/生物量）不能太低，太低容易产生沉降性差的污泥。
（2）污泥沉淀池靠自然沉降效果不好，污泥伴随出水流失导致了出水水质变差。
（3）部分硝化菌会伴随出水流失，硝化菌浓度较低，限制了系统中污染物的去除率。
（4）传统生物处理方法对部分高分子有机物、悬浮物和细菌难以除掉。
3. MBR工艺简介
MBR工艺体现的是“治理、回用”的节水理念。 MBR膜生物反应器（Membrane Bioreactor）工艺是传统的生物处理工艺和膜分离技术相结合发展起来的。MBR工艺由生物处理和膜处理两部分组成。生物处理部分包括缺氧池、好氧池；膜处理部分包括膜池。 MBR膜分离技术采用超滤法，取代传统生物处理沉淀池，固液分离效果好，为解决回用水质问题提供了可靠保证。
3.1MBR工艺原理。
3.1.1生物处理部分的原理。生物处理部分采用缺氧池、好氧池来处理生活污水中氮污染物。生活污水中氮主要以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的形态存在。其中有机氮占40%～55%，氨氮占40%～55%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0～5%。废水生物脱氮是在缺氧池和好氧池中，将有机氮转化为氨氮，通过硝化菌作用，将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化菌作用将硝态氮转化为氮气，从而达到从废水中脱氮的目的。
3.1.2膜处理部分的原理。膜处理部分采用膜池，针对传统生活污水生物处理方法难以降解的高分子物质、胶体、蛋白质、微粒等的情况，将污水经再加压后，经过超滤膜的极小孔径进行超过滤。利用高分子材料超滤膜的渗滤选择性，能够截留化学澄清或生物化学处理过程中未能沉降的悬浮颗粒和微絮凝体，所有悬浮物、磷、重金属、细菌、病毒、和其他物质都被超滤膜分离。从而使处理后的水质达到回用指标。
3.2MBR工艺流程。
3.2.1MBR工艺流程图（见图1）：
图1MBR工艺流程图3.2.2MBR工艺流程说明。 废水经过两道机械格栅，去除大块悬浮物，进入缺氧池和好氧池中进行硝化反硝化反应脱氮，再进入膜池进行固液分离。膜池出水由抽吸泵抽入回用水池。膜池内污泥由污泥泵提升部分回流至缺氧池，剩余污泥进入污泥脱水机进行脱水。在膜池内，为了减少膜污染，采用鼓风机进行搅拌和清洗。
3.3MBR工艺优缺点分析。
（1）不产生污泥膨胀。因为MBR工艺中BOD污泥负荷低，污泥处于高内源呼吸相，细菌内源代谢后只留下惰性的残留物，产泥量很少。MBR反应器的污泥产率低于传统活性污泥法。传统活性污泥法的污泥产率为0.5～1.0KgMLSS/KgBOD，MBR工艺的污泥产率仅为0.1～0.3KgMLSS/KgBOD。BOD污泥负荷低，泥龄长，抑制丝状菌的增值，解决了传统活性污泥法的污泥膨胀问题（Adham&Gagliardo，1998）。
（2）生物降解效率高。超滤膜对污水中有机物的截留，增加了生物反应池的降解效率。主要原因有三：其一，维持了较高的污泥浓度；其二，有机污染物的氧化降解过程是一放热反应，由于污泥浓度较高，
生物反应池更容易维持在较高的温度下运行，保证了细菌较高的生物活性；其三，有机物的降解需要微生物在反应池的停留时间大于降解该有机物的最小污泥停留时间。膜生物反应器工艺由于微生物泥龄较长，一些传统工艺难降解的有机物都会为膜生物反应器降解。因而MBR工艺的有机物降解效率要比传统方法高10～15倍（Buisson等，1998）。出水水质能够达到BOD：5mg/L、 NH4+-N：5mg/L、SS：5mg/L。
（3）由于膜价格和膜更换费用高昂，MBR工艺的应用范围曾受到限制。近十多年来膜技术发展迅速，膜更换费用已经从全部费用中所占的比例约54%下降到不足9%（Churchouse&Wildgoose，2004）。随着膜技术的不断革新、膜寿命的不断延长，膜水通量的逐步提高和运行过程中膜污染的逐步减少（包括膜污染引起的膜更换），以及采取必要的措施，比如在膜池内超滤膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行冲洗抖动，既起到为生物氧化供氧的作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜污染。MBR工艺的优势在生活污水处理与回用中逐步显现出来。
4. 结束语
MBR工艺流程简单；出水水质好，满足回用要求，达标稳定，泥龄控制简单，对比生长速率小、对世代周期长的硝化细菌特别有利；污泥产量低，脱水后外运处理量少；总投资基本相当情况下占地面积较省，运行成本较低。由于MBR工艺的明显优点，MBR工艺在生活污水处理及回用上有着广阔的应用前景，建议全社会广泛采用MBR工艺法来替代传统生活污水处理方法，以达到污水处理后回用的目的。
[文章编号]1006-7619（2013）03-21-195
[作者简介] 何秀华（1959-） ，女，职称：工程师，工作单位：中核新能核工业工程有限公司。
李光柱（1973-） ，男，职称：高级工程师，工作单位：中核新能核工业工程有限公司。
【关键词】生活污水；处理回用；生物脱氮；膜过滤
1. 前言
随着工业化、城市化进程的加快，人们的生活和生产活动，增加了对淡水资源的需求，人民生活水平不断提高，更增加了对淡水资源的需求。目前，我国水资源严重短缺，人均水资源占有量仅有2460m3，为世界平均水平的1/4，为解决水资源的供需矛盾，进行城市生活污水处理回用，是解决水资源重复利用的有效途径。
2. 传统生活污水处理方法的不足
2.1深度处理生活污水中的污染物，达到回用水质标准，是当今生活污水处理的基本要求。
2.2生活污水主要污染物为有机物、氨氮和粪大肠菌群。有机物是微生物的营养源，有机物含量越多，细菌繁殖量越大，产生黏泥沉积、垢下腐蚀越严重；氨的存在促使硝化菌群的大量繁殖，导致系统pH值降低，腐蚀加剧；粪大肠菌群会使水颜色发黑，发生恶臭，形成黏泥。
2.3传统的生活污水生物处理方法有A/O（厌氧/好氧法）工艺、A2/O（厌氧2/好氧法）工艺、SBR（序批式活性污泥法）工艺、氧化沟工艺。固液分离均采用自然沉降方式。传统的生活污水生物处理方法在去除BOD5、脱氮、除磷方面取得了一定的效果，却不能达到回用水质标准，原因如下：
（1）传统的生活污水生物处理方法BOD污泥负荷（进水污染物负荷/生物量）不能太低，太低容易产生沉降性差的污泥。
（2）污泥沉淀池靠自然沉降效果不好，污泥伴随出水流失导致了出水水质变差。
（3）部分硝化菌会伴随出水流失，硝化菌浓度较低，限制了系统中污染物的去除率。
（4）传统生物处理方法对部分高分子有机物、悬浮物和细菌难以除掉。
3. MBR工艺简介
MBR工艺体现的是“治理、回用”的节水理念。 MBR膜生物反应器（Membrane Bioreactor）工艺是传统的生物处理工艺和膜分离技术相结合发展起来的。MBR工艺由生物处理和膜处理两部分组成。生物处理部分包括缺氧池、好氧池；膜处理部分包括膜池。 MBR膜分离技术采用超滤法，取代传统生物处理沉淀池，固液分离效果好，为解决回用水质问题提供了可靠保证。
3.1MBR工艺原理。
3.1.1生物处理部分的原理。生物处理部分采用缺氧池、好氧池来处理生活污水中氮污染物。生活污水中氮主要以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的形态存在。其中有机氮占40%～55%，氨氮占40%～55%，亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0～5%。废水生物脱氮是在缺氧池和好氧池中，将有机氮转化为氨氮，通过硝化菌作用，将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化菌作用将硝态氮转化为氮气，从而达到从废水中脱氮的目的。
3.1.2膜处理部分的原理。膜处理部分采用膜池，针对传统生活污水生物处理方法难以降解的高分子物质、胶体、蛋白质、微粒等的情况，将污水经再加压后，经过超滤膜的极小孔径进行超过滤。利用高分子材料超滤膜的渗滤选择性，能够截留化学澄清或生物化学处理过程中未能沉降的悬浮颗粒和微絮凝体，所有悬浮物、磷、重金属、细菌、病毒、和其他物质都被超滤膜分离。从而使处理后的水质达到回用指标。
3.2MBR工艺流程。
3.2.1MBR工艺流程图（见图1）：
图1MBR工艺流程图3.2.2MBR工艺流程说明。 废水经过两道机械格栅，去除大块悬浮物，进入缺氧池和好氧池中进行硝化反硝化反应脱氮，再进入膜池进行固液分离。膜池出水由抽吸泵抽入回用水池。膜池内污泥由污泥泵提升部分回流至缺氧池，剩余污泥进入污泥脱水机进行脱水。在膜池内，为了减少膜污染，采用鼓风机进行搅拌和清洗。
3.3MBR工艺优缺点分析。
（1）不产生污泥膨胀。因为MBR工艺中BOD污泥负荷低，污泥处于高内源呼吸相，细菌内源代谢后只留下惰性的残留物，产泥量很少。MBR反应器的污泥产率低于传统活性污泥法。传统活性污泥法的污泥产率为0.5～1.0KgMLSS/KgBOD，MBR工艺的污泥产率仅为0.1～0.3KgMLSS/KgBOD。BOD污泥负荷低，泥龄长，抑制丝状菌的增值，解决了传统活性污泥法的污泥膨胀问题（Adham&Gagliardo，1998）。
（2）生物降解效率高。超滤膜对污水中有机物的截留，增加了生物反应池的降解效率。主要原因有三：其一，维持了较高的污泥浓度；其二，有机污染物的氧化降解过程是一放热反应，由于污泥浓度较高，
生物反应池更容易维持在较高的温度下运行，保证了细菌较高的生物活性；其三，有机物的降解需要微生物在反应池的停留时间大于降解该有机物的最小污泥停留时间。膜生物反应器工艺由于微生物泥龄较长，一些传统工艺难降解的有机物都会为膜生物反应器降解。因而MBR工艺的有机物降解效率要比传统方法高10～15倍（Buisson等，1998）。出水水质能够达到BOD：5mg/L、 NH4+-N：5mg/L、SS：5mg/L。
（3）由于膜价格和膜更换费用高昂，MBR工艺的应用范围曾受到限制。近十多年来膜技术发展迅速，膜更换费用已经从全部费用中所占的比例约54%下降到不足9%（Churchouse&Wildgoose，2004）。随着膜技术的不断革新、膜寿命的不断延长，膜水通量的逐步提高和运行过程中膜污染的逐步减少（包括膜污染引起的膜更换），以及采取必要的措施，比如在膜池内超滤膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行冲洗抖动，既起到为生物氧化供氧的作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜污染。MBR工艺的优势在生活污水处理与回用中逐步显现出来。
4. 结束语
MBR工艺流程简单；出水水质好，满足回用要求，达标稳定，泥龄控制简单，对比生长速率小、对世代周期长的硝化细菌特别有利；污泥产量低，脱水后外运处理量少；总投资基本相当情况下占地面积较省，运行成本较低。由于MBR工艺的明显优点，MBR工艺在生活污水处理及回用上有着广阔的应用前景，建议全社会广泛采用MBR工艺法来替代传统生活污水处理方法，以达到污水处理后回用的目的。
[文章编号]1006-7619（2013）03-21-195
[作者简介] 何秀华（1959-） ，女，职称：工程师，工作单位：中核新能核工业工程有限公司。
李光柱（1973-） ，男，职称：高级工程师，工作单位：中核新能核工业工程有限公司。