摘要：将 MBR用于城镇污水治理，是一种高效、经济高效的新方法。这一新工艺将生化与膜分离相融合，既可提高污水的质量，又可确保出水稳定，解决常规工艺中的污泥产量及处置困难。采用膜技术可以有效地将水中的悬浮物、细菌和病毒等物质进行有效的分离，从而大幅度地减少污水中的污染物含量。另外，膜生物反应器具有很大的适应能力，能够根据不同的城镇污水的需要进行灵活调整，并且具有更大的设备占用空间以及更高的运行维护效率。尽管膜装置的初始投资比较高，但是由于其在操作过程中的稳定、节能等方面的优点，可以有效地控制整个系统的运行费用，因此，从长远来看，可以获得比较满意的经济效果。本项目研究成果将有助于提高污水的可再生性，并为实现污水的资源化与再生利用奠定基础。

关键词：MBR技术；城市污水；处理效率；成本效益

引言：

在我国城镇化快速发展的背景下，城市污水治理问题日益突出。常规工艺（活性污泥法和氧化塘法）虽然对水体有不同的处理效果，但仍面临占地面积大、能耗高、处理效率低等缺点。在我国对水资源及环保的需求不断增加的背景下，寻求更加高效、节能、可持续的污水治理新方法已是迫切需要解决的难题。

1传统污水处理技术的局限性

城镇污水的常规治理工艺有物理法、化学法、生物法和生化法等。常规工艺具有设备简单、设备简单、设备简单等优点，但存在设备运行时间长、出水质量不稳定等问题。此外，在常规的生化处理过程中，除剩余污泥外，还存在着大量的剩余污泥，造成了污水的处理费用。而在常规的污水治理过程中，往往要付出大量的资源与环保成本，因而其经济性受到了限制。

与常规工艺相比较， MBR具有不需要投加污泥回流及曝气的优点。此项新工艺的实施，使城镇污水的治理费用大大减少，产生了显著的经济效益。该工艺不存在产泥量大，处理难度大，且易产生大量的活性污泥。同时，本工艺也能对污水处理厂中的生物量进行控制。因而，膜生物反应器在城镇污水治理中有着广泛的应用潜力。

本文以某地区污水处理厂为例，该污水处理厂包括生活污水处理厂、再生水厂、工业污水处理厂和中水回用厂。主要处理对象为城市生活污水及部分工业污水。

2MBR技术的污水处理效率

2.1MBR技术对水质的影响

MBR是一种高效节能的新型污水处理工艺，它通过高效的生物膜的高效分离，将污水中的悬浮颗粒、细菌和病毒等污染物有效地分离出来，从而有效地去除污水中的有机物和微生物。与常规工艺相比， MBR工艺具有明显提高污水处理效率、减少工艺费用、减少污水产量等优点。

就目前而言， MBR在城镇污水治理中的应用有两大优势：

（1） 城镇居民的生活污水。此类污水组成比较单一，具有很大的波动性。由于其含有大量的悬浮物和高的有机物，使得 MBR在实际生产中的使用受到了极大的限制。

（2） 污水处理工业污水是各种化学品生产过程中产生的，含有较多的无机盐和有机物。其中， MBR可在确保出水质量的前提下，实现对污水中重金属、氨氮及悬浮颗粒物的高效去除。但是，当工业污水中含有高浓度的重金属时，对 MBR中的膜元件会产生很大的破坏。

2.2出水水质与污染物去除效果

通过对膜生物反应器进行试验研究，结果表明，该工艺能显著提高污水的出水质量，降低污染物的去除率。

（1）出水质量显著提高，出水可达一级饮用水的排放。在 MBR中，通过对超滤膜的高效率过滤，可以将出水的绝大多数悬浮物质全部脱除，并能显著地减少颗粒物质的含量，从而显著地提高污水处理的质量。

（2）处理后的污水处理效率高，出水质量能达到稳定的标准。通过膜生物反应器对污水进行生物膜生物反应器，可以有效地脱除水中的有机污染物，减少了微生物总数，减少了大肠杆菌的数量。

（3）处理后的污水具有较好的稳定性，可以直接回用。通过对膜材料的有效过滤，可以有效地阻止微生物在膜上的生长，并有效地阻止微生物，如细菌、病毒等对体系的破坏。

（4）处理效果好。MBR反应器运行稳定，运行稳定，对污水的生化处理起到了很好的促进作用，能确保出水质量达标。

2.3与传统污水处理方法的比较

MBR的关键在于将膜和生物反应器有机地集成在一起，通过向污水中投放一定数量的微生物，以达到去除水中悬浮颗粒、细菌和病毒的目的，达到对出水中污染物的有效控制。膜生物反应器（MBR）是一种新型的生物膜生物反应器，它不但可以有效地去除水中的悬浮颗粒，而且可以保证出水的质量。膜生物反应器在城镇污水治理中的运用，不但可以保证出水质量的稳定，而且可以大大减少污泥的产生。通过对 MBR工艺和常规工艺的比较，认为该工艺可以有效地确保出水质量达到国家规定的要求。

在此基础上，提出了一种新型的城市生活污水治理系统——城市生活用水系统。但常规工艺常出现出水水质不稳定，污泥产生量大，出水水质难以满足要求的问题。MBR工艺以沉降槽为载体，将膜组件和生物反应器相耦合，既可提高出水质量，又可减少污泥产生。

2.4高效污泥处理与减少污泥产生

污泥作为污水的主要成分，对污水的净化效果有着重要的作用。在我国，常规的市政污水治理体系中，污泥的处理与循环利用能力不强，造成了污泥产量高，治理费用高。目前，在国家有关主管机关对污水治理效能及经济效能的持续改进下，已有较大发展空间，成为目前国内大量采用 MBR （MBR）的主要原因。

城市污水处理厂的常规处理方式有填埋、焚烧和卫生填埋三种方式，卫生填埋由于具有处理费用低、易于操作等优点而逐渐被人们所接受。目前我国城市生活垃圾焚烧主要采取的是以垃圾填埋为主的方式，但存在排放异味和占地面积大等问题。为此，近年来，国内多将垃圾焚烧技术应用于城镇污水的治理。但是，垃圾焚烧技术在解决城市生活垃圾时，会造成大量有毒废气、占用大量土地等问题，从而制约了它的推广。

相对于常规方法， MBR （MBR）可将污水进行有效的分离与滞留，具有出水质量好、污染小等优点。但是，这种方法也有一些缺点：首先，这种方法的操作阻力很大，而且要耗费很多的电力；另外，由于膜部件的维修周期长，运行费用较高。通过对 MBR （MBR）工艺的研究，我们发现该工艺能显著提高污水的净化效果及出水质量，减少污泥产量及处置费用。

相对于常规的污泥处置方式， MBR （MBR）对污泥的处理更具适应性和柔性，能更好地适应各类城镇污水的处理要求。另外，这种新工艺不但能够有效地将悬浮物、细菌、病毒等杂质进行有效的分离与拦截，而且还能减少对周围的环境带来的危害。所以，在实践中应该大力推进 MBR （MBR）在城镇污水治理中的应用。

3 MBR技术的成本效益分析

3.1MBR技术的初期投资与设备成本

在 MBR工艺的实际运用中，其成本主要包含了膜材购置、安装调试及日常运营的费用。在此基础上，对膜材的购置费用进行了分析。在设备的安装和调试阶段，因为它占用了大量的空间，所以需要另外付费。但在正常的操作和维修过程中，还要承担薄膜组件的操作和维修成本。一座新建成的城市污水处理厂，其初期投入包括系统建设费用、设备购置费用及日常运行费用三个方面。

以一座中等规模的城镇污水处理厂为实例，设计了一套工程造价为1.06亿的膜生物反应器。对于膜元件的采购，因为该设备占用了大量的土地，所以大部分是从国外引进的。当前，我国市场上销售的 MBR膜元件，其成本基本在十万元以上；而目前在海外销售的 MBR膜组件价格多为200，000元。因为薄膜元件的购买成本是恒定的，所以薄膜元件的维修成本很大程度上依赖于薄膜元件的生命周期和维修次数。而从当前市面上销售的 MBR膜组件来看，三年后就必须进行替换。

3.2运行与维护成本

MBR的使用要经过长时间的累积，方能显现出明显的成效，所以在使用过程中，要对其进行费用收益的评估，其中最重要的就是初期投入与后期的操作费用。从前期投入上看， MBR的初始投入比较高，所以有必要对 MBR的操作成本进行估计。在此过程中，比较 MBR与常规工艺在操作费用上的差异。针对目前常规工艺中，污泥产量大，运行能耗高等问题，需对全流程进行配套投资，如污泥处置及相关设备等。MBR中，随着出水水质的变化，可以调整膜的投加量。通过比较两种工艺的操作费用可知，尽管 MBR初始投资很大，但是在以后的操作中，通过更换设备和减少能源消耗，可以减少系统的运行成本。所以从长远来看，它的性价比也是相当显著的。

3.3长期运行中的经济效益

将 MBR用于污水治理，既可以提高出水质量，又可以大幅减少能源消耗及装置费用，还可以为污水的资源化与循环使用提供可靠的技术支撑。以 MBR为研究对象，通过长时间的连续操作，既能保证出水质量的稳定性，又能有效地解决污泥的问题。同时，本项目提出的新方法具有操作简单、操作简单、操作稳定等优点，既可以解决常规方法中存在的大量污泥生成与处置困难等难题，又可以为污水的资源化与循环使用奠定基础。

从长远的生产效果来说，膜生物反应器用于污水治理，不但可以大幅度地减少污水的生产费用，而且可以保证企业在长远的生产过程中获得更好的经济效益。以某地应用 MBR工艺为实例，初步投资330万，膜组件投资70万。但是，在整个生产周期内，只需要2个多月就能回本。如果将前期的膜部件替换和后续的清洁和维修等因素计算在内，可以得到大约7元/万元膜流量的成本。同时，膜生物反应器在稳定的操作周期内，也是一种节能降耗的特性。在30℃，出水化学需氧量200 mg/L， HRT 3小时的条件下，系统的平均能量消耗只有1.14 kW. h/m3。所以，从长远来看， MBR工艺在减少能源消耗及人力投入的前提下，可以取得较好的经济效果。因此，生物膜生物反应器在长时间的操作中，其经济上的优越性是比较明显的，能够取得比较明显的效益。

3.4能源消耗与节能优势

MBR以其能耗低，占地少，出水水质好等特点，被越来越多的人所采用。特别是在某些污水水量较小，水质良好的情况下，可节约能源，节约投资。以一个区域内的城市生活污水为例，设计了十万m3/天的城市生活污水，利用 MBR （MBR）对其进行了工艺处理，其出水质量达到了达标要求。本项目的总投资额为1400万，包括薄膜部件及操作成本为1，200万，成本为4百万。本项目拟利用 MBR （MBR）装置，其占地1公顷左右，每平方米成本在100000元左右。然而，常规工艺的设备占用空间通常为15-20 m²，与之比较，可节省50%的投资。同时， MBR （MBR）将剩余的污水经厌氧消化、好氧等工艺后再回用到二级出水，既降低了二次污染，又降低了污泥产量，降低了能耗。

在常规的污水治理工艺中，曝气系统因其高能量消耗而被闲置。然而， MBR （MBR）在提高膜系统曝气能力的同时，能够有效提高污水的净化效果，减少能源消耗，减少建筑用地。本工艺利用薄膜组件及通风口进行曝气，不需要大量的水流，可以随着污水的多少而进行灵活调整。在大量用水的情况下，可以增加风扇的开启程度，从而使得水在薄膜中流动，从而达到充氧的目的；在用水少的情况下，曝气的强度可以减小。MBR （MBR）可以有效地将污水中的微生物进行有效的分离与分解，从而减少了系统的能量消耗及设备的操作费用。同时，工艺操作过程中，没有出现过大的污泥膨胀，也没有大的悬浮。这样就能在某种程度上解决了常规工艺中产生的淤渣问题。

3.5综合成本效益的评估

采用膜生物反应器进行污水治理，可以使污水的出水质量得到较大幅度的提高。同时，膜生物反应器在实现污水深度处理的同时，也可实现对污水处理厂剩余水量的有效控制。同时，膜生物反应器还具备出水水质稳定，占地少，运行维护方便等优点，在工程上显示了较高的经济效益。

目前，由于我国城镇污水治理力度的加大，膜生物反应器（MBR）已被普遍采用。通过对 MBR工艺的长周期监控，我们可以看出，在 MBR中，随着时间的推移，出水的质量会不断提高，而曝气效果、污泥回流和膜污染是导致 MBR出水质量下降的重要原因。研究结果显示，在两种模式下，以膜和生物反应器的配比为1：5。但在工程实践中，膜的渗透系数及曝气量受到诸多因素的制约，极易造成膜的污染。为此，必须加强对曝气装置的日常保养与清洁工作，确保出水质量与出水的稳定性。在使用过程中还要对出水进行监控，保证出水符合要求。另外，要结合各区域的水质特征和生活用水状况，选用适宜的水质指标。

4结语

采用膜生物反应器进行城镇污水治理，既可提高污水的净化效果，又可减少污水的排放量，达到污水的回收和循环使用。同时，随着 MBR工艺的进一步改进与推广，其后续操作费用也将大大降低。在此基础上，提出了一种新型的污水治理新工艺——再生水。

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个人简介：邹晓月 女 汉族 1990年1月5日 江苏省南京市 本科 南京以琳水务科技有限公司 生态环境工程-环境工程