MBR膜工艺在印染厂污水处理中的应用与发展趋势

2021-12-05黄旺

纺织报告 2021年10期

黄旺

（浙江省省直建筑设计院，浙江杭州 310000）

膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor，MBR）是一种新型水处理技术，主要包含生物的处理方式、膜分离技术等。近期，虽然在MBR技术的膜污染、高能耗等因素的影响下，MBR工艺技术陷入了举步维艰的境地，但MBR工艺技术本身还是有很多值得肯定的地方，至少在促进我国给排水行业的持续发展方面作出了突出贡献。

1 概念简介

1.1 污水处理

污水处理是为了让污水达到排放标准，对污水进行水质净化的过程。目前，随着我国绿色发展理念不断完善，污水处理技术也被广泛应用在建筑、农业、环保等行业中，和人们的生活息息相关。随着我国科学技术水平的提升，污水处理技术也在不断发展。

1.2 MBR膜工艺

膜的分类较多，根据性质可以划分为天然膜、合成膜等。虽然现阶段的污水处理工艺用到MBR工艺技术的频率较高，但其成本高和污染大等问题还是没能解决，需要进行多次优化和完善。此外，在未来的污水处理过程中，应用该项工艺还需要研发新的清洗技术，增大滤通量，并控制膜的损耗程度[1]。

2 国内外研究现状

2.1 MBR技术在国外污水处理中的研究及应用

20世纪90年代中后期，加拿大ZENON公司推出了超滤管MBR并且应用在城市污水处理中。目前，在世界范围内，MBR系统的实际应用越来越广泛，许多工程在计划或者建设中。MBR在日本的商业应用发展得很快，世界上约有66%的工程在日本，其余的MBR工程主要在北美和欧洲。MBR技术一开始是在国外的印染废水处理行业中出现的，从20世纪90年代开始，该技术在工业废水领域的应用受到了各方重视。那时，MBR技术通常被用于分解污染物质，由于对废水处理的标准比较宽松，只要符合国家要求就能自由应用。但随着时间的推移，对废水处理的要求越来越严格，科研人员通过不断改进和优化原有的MBR技术，使MBR处理后的出水水质远高于印染废水排放标准。在马来西亚桑佛州有一家印染企业，其废水处理厂一开始就应用了MBR工艺，在两年时间里始终无法突破设计处理的关口，替换、改造了相关组件后，现阶段的产能超出了预期。

2.2 MBR技术在国内污水处理中的研究及应用

20世纪90年代初期，中国科学院环境研究学院首次提出使用分离式MBR实现对印染污水的处理，清华大学环境科学与工程专业的博士生使用一体化MBR，对毛纺废水的处理进行了大量的研究，经实验证明系统出水的化学需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）可小于20 mg/L，污水处理效果得到了全面提高。湖南大学某学者对MBR处理污水进行了实验研究，证明了对MBR的污染主要是膜表面的凝胶层导致的，并且化学清洗的效果明显好于物理清理，化学清理之后通过率达到90%，物理清理仅为70%。厦门大学某位学者使用A/O MBR结合的模式进行工艺处理，研究在不同基质浓度下染料浓度的影响，研究表明，MBR膜处理技术对活性染料的脱水主要是厌氧槽的水解导致的，对染料的脱色率没有影响。天津大学膜工程有限公司某学者使用酸化水解-MBR工艺对印染厂的污水处理系统进行了升级改造，让整体的工艺更加稳定，提高了负荷量，COD的去除率可以达到90%，色度也能超过95%，多个指标均满足我国的国家废水排放标准。截至目前，我国对MBR处理印染废水的研究还存在一定的问题，研究总量不足、全面化不足，和发达国家相比，存在较大的差距，虽然我国近两年得到了快速的发展，但也要看到缺陷和差距，并进一步完善[2]。

3 MBR膜工艺在印染厂污水处理中的应用与发展趋势

3.1 在印染企业污水处理中去除COD

COD是在一定的海水环境变化条件下，采用一定的强碱性氧化剂对其进行脱水处理，或在制成碱性水样时需要大量消耗的一种强碱性氧化物的剂量，是被广泛用于表示水中可能含有多少某种还原性化学物质的一个重要化学指标。虽然现阶段的污水处理工艺用到MBR工艺技术的频率较高，但由于成本高和污染大等缺陷，还需要进行优化和完善。膜技术作为新时代背景下最具潜力的水处理技术，得到了非常广泛的应用，未来我国MBR印染污水处理的研究主要有以下趋势，即采取MBR膜工艺技术将印染企业废水中的COD物质除去，使水的质量达到相关标准再进行排放。

3.2 在印染企业污水处理中除去氮

许多印染企业在实际的生产过程中已经注意到了向工人灌输绿色环保理念的重要性，并付诸实践行动，同时，广大社会群众的绿色环保意识也在向更高水平发展。正是在这样的社会背景下，绿色化、环保化的处理技术在废水处理中的地位不断提高，并在其他相关领域得到广泛的应用，有害、有毒的化学药剂使用量日益减少，印染企业对污水的环保化、绿色化处理更加上心，不仅可以节省大量的水资源，水污染事件的发生概率也会降低许多[3]。在印染企业的污水中，氮元素含量往往偏高，应用MBR工艺技术，需要寻找一种更加合适的新型膜材料，以实现MBR膜工艺的环保、实惠目标。

例如，某印染企业基地的污水处理厂使用MBR技术处理污水中的氮，因为MBR膜具有截留菌胶的功能，可以使泥龄延长，随后反硝化菌的数量会变得越来越多，为后续脱氢流程的开展提供有利条件。主要采取碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法，可在指定的温度环境中，经过硫酸钾的分解，生成原子态氧、硫酸氢钾等，同时让原子态氧接触氢氧化钠发生反应，生成硝酸铵，对有机物进行分解，印染企业污水中的氮元素含量就会迅速降低[4]。

3.3 提高水质，维护生态稳定

MBR技术除了具有传统印染废水处理技术的优势外，还在传统印染废水处理技术的基础上取得了很大进展。不论是处理后的水质还是设备的抗冲击能力，MBR技术都更胜一筹。

现阶段，我国针对废水回收利用提出了明确的要求。具体而言，印染废水经过处理后，浑浊度不能超出 0~0.1 NTV这一范围。在纺织染整工业的排放标准中，COD直接排放不得超过80 mg/L，间接排放不得超过200 mg/L。另外，废水在脱氮结束以后，氨氮数的含量也不能超出标准值。经MBR多次处理后，印染废水已经完全达到国家再生水的规定要求。所以，MBR的持续改进、相关技术的更新换代，为印染废水回收再利用创造了机会，可以减轻国内水资源紧缺的压力，并且高度净化印染废水有利于维护生态环境的稳定，为我国社会主义生态文明建设作出应有贡献[5]。

3.4 设备具有较强的抗击能力，能有效节约成本

对于印染企业而言，在废水处理过程中出现设备故障十分正常。这种现象除了会对印染废水净化的精确性、高效性造成不良影响外，也会持续增加企业处理废水所消耗的资金，导致经济效益降低。科学、及时地检查和维护废水净化设备，可以最大限度地降低设备出现故障的概率。增强设备的抗击冲能力才是解决设备故障问题的根本途径。MBR的推出便可使这类问题全都迎刃而解，确保企业的废水处理效果达到预期。

3.5 污水处理中MBR膜工艺应用的发展趋势

（1）克服成本高和污染大等缺陷。（2）MBR技术对印染废水的处理具有较强的适用性，相关研究和实际应用越来越多。（3）多样化、多元化的组合工艺和MBR工艺相结合处理废水，可以有效地填补MBR技术的不足，充分发挥作用，但是单独使用MBR工艺技术处理印染废水也是值得深入研究的方向[6]。（4）MBR技术处理印染废水将被更多地用于实际的工程体系，小型的MBR设备将在我国的小型印染企业得到大量使用。（5）深入分析研究MBR处理印染废水过程中的实际污染情况，全面预防和减小膜污染，提高印染废水的处理效果。（6）越来越多的社会机构和个人会参与MBR膜工艺在污水处理中的应用。