国内市政污水厂的膜处理技术开始应用在2006年左右，至今已运行近6年时间，文章将对近年来国内市政污水处理厂在膜处理技术运行管理的研究与应用进行介绍，结合多厂实际运行经验，针对膜生物反应器的存在问题进行分析，提出工艺优化及改造的设想。

1 膜生物反应器的技术原理

膜生物反应器（Membrane Bioreactor，简称MBR）在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。在环保工业领域，特别是在水质净化、污水治理和废水回用等方面已成为不可或缺的关键技术。近年，由于该项技术优势及广泛的应用前景，得到国内众多新建小型市政污水处理厂的应用。

2 膜生物反应器的优点分析

在膜生物反应器中，由于用膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效的固液分离，克服了传统活性污泥工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，从而具有下列优点：

（1）能高效地进行固液分离，出水水质良好且稳定，满足国家一级A排放标准。

（2）出水水质可以通过简单工序实现再生水回用，有效实现节能减排。

（3）能有效处理含工业废水或难降解有机物，且出水水质不受影响。

（4）生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积省。

（5）有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留和生长，系统硝化效率较高。

（6）较适用处理量为1～5万t/d小型污水处理厂。

3 膜生物反应器的存在问题及解决办法的设想

（1）预处理效果要求高，其效果将直接影响膜的正常运行。

国内污水厂预处理均设有精细格栅，格栅栅距大部分设计为1mm，运行发现，大部分污水厂对污水中的纤维状物质、毛发、小颗粒拦截无法达到膜系统精度要求，导致膜快速污堵，直接影响生产运行。因此，提高预处理效果为该工艺的正常运行的基本保障，建议从以下方面改善优化：

①新污水厂中在设计阶段增加精细格栅（0.3-0.5mm栅距），或采用其他工艺增强预处理效果。

②既有污水厂加强设备维护清堵，确保预处理效果。

（2）膜过滤面积已经决定了滤水量的最大值，当污水厂来水处于高峰时，其进水量大于膜的滤水量，膜系统将无法完成全部污水的处理要求。如果时间过长，膜处理系统达到最高允许液位，膜系统将无法处理多余污水，存在隐患，在仅有膜生物反应器（MBR）单一工艺的污水厂尤其明显。

建议在设计中增加膜池预留处理能力，这将提高处理水量的预留能力，保障出水水质安全。

（3）在运行过程中，膜易受到污染，导致产水量降低，直接影响出水水量，且设计中膜污染冲洗系统不能达到较好效果，实际维护劳动强度较大。影响膜污染主要有以下3个方面内容：

①预处理效果不理想。

②污泥浓度过高。

③膜池膜擦洗效果不佳。

第①点前面已作分析，现分析第②、第③点。

对于第②选择合适的污泥浓度，不仅可有效降膜污堵，同时对生产运行节能尤其重要，建议根据各厂实际数据建立数学模型计算，降低污泥浓度运行，建议膜池中污泥浓度控制在10g/L左右，生化池好氧段控制在7g/L左右。

第③点为膜生物反应器普遍存在的问题，具有以下3个影响因素：

a.膜系统的使用时间。

b.冲洗的设置。

c.膜池曝气系统结构。

对于膜系统的使用时间参照厂家使用说明，一般为5年左右。在实际运行中，上述最早应用于膜生物反应器的北京密云县污水厂里厂，经过6年的运行使用，现在处理能力仅为设计50%，主要原因为膜通量减少所造成，具体可分为两点：一是早期膜工艺技术尚不成熟;二是运行管理缺乏经验。由于膜工艺技术不断成熟优化，老厂运行参数与新厂固然没有必然的可比性，但参照老厂运行经验，我们可以得出，随着处理水量的累积膜通量会造成不可逆转的损坏，必然造成处理能力的下降，因此膜的清洗方式及药剂对于膜系统尤为重要。

膜清洗的设置主要分为恢复性清洗和维护性清洗。

从无锡高新水务一污水厂（投运1年半左右）膜池TMP（膜压）变化数据可以看出：恢复性清洗效果明显，TMP系数得到快速大幅度下降，系数由原来的38下降至18，该工序时间长，人力物力资源消耗大;维护下清洗效果较差，TMP系数只有小幅度下降，该工序为系统自动冲洗：在恢复性清洗运行5天后达到自动的维护性清洗，周期较短。

在日常运行的污水处理厂中一般以膜清洗作为主要手段，达到日常维护要求，而随着膜系统运行时间的累积，膜污染会产生一定的变化，此时可通过电子显微镜、原子吸收仪等工具帮助下进行数据对比分析，选择合适的清洗药剂及工艺，对系统维护下清洗工序进行优化调整而减少膜污堵，下面举例以北京北小河污水处理厂对膜丝外表面做电镜扫描膜数据及膜元素成分分析结果。

分析：已受污染膜纤维显示了膜表面一层污污垢遮蔽，纤维的表面可能存在的磨损。

分析：膜纤维扫描电镜图像，清晰显示膜表面很光滑。

通过对原膜、已污染的膜和已清洗后的膜进行膜元素成分分析，绝大部分金属物质及有机物可以去除，与原膜的成分基本一致，结合扫描电子显微镜膜纤维图像分析，该膜丝物理结构上基本没有受到破坏，仍保持原膜的光滑程度。进一步得出：已污染的膜通过有效的清洗后没有发现不可逆污染，该药剂及清洗方式非常适合该膜清洗。

另外，在膜池曝气系统的结构中，曝气管及膜的分布尤其重要，建议从气量、气压、膜的密度等参数入手，通过对管道的改造，提高膜的冲刷效果，减少污泥在膜的积聚。

（4）剩余污泥的脱水处理相对困难。膜生物反应器的污泥脱水相对困难，一般离心脱水机脱水后污泥含水率为79%～82%。

建议将膜生物反应器和其他工艺处理后的污泥混合按比例脱水，混合后脱水后污泥含水率可达到80%以下，而单一MBR工艺可增加浓缩池进行脱水，同时采用专用絮凝剂进行污泥脱水。

（5）系统的运行成本较高。

建议通过具体设备单耗优化工艺，提高设备效率，实现节能降耗。

4 结束语

近几年，随着国内对膜处理优势上的认识，膜处理技术在我国市政污水处理方面得到广泛推广及应用。在实际生产实践上，我们渐渐发现膜处理技术在运行管理上仍需进一步研讨及优化，在解决实际运行中膜技术的应用难点及要点显得尤为重要，而通过技术创新、引用先进检测手段进行评估分析是有效解决膜技术的主要途径及手段。同时，在膜处理工艺的运行管理上也应投入一定比例的人、财、物用于研究及分析膜系统的改进及优化上，并应通过产、学、研的紧密合作，进一步加强研究开发以推动其产业化进程。