摘要：水污染的严峻和水质标准的提高,全球水资源的供需矛盾日益尖锐化,MBR因其独特的优势在水处理领域得到推广。作为21世纪最具潜力的水处理技术之一,MBR技术面临的机遇和挑战并存,市场潜力巨大,应用前景广阔。
关键词：MBR 环境保护 应用 前景
随着人们环保意识的增强和对环境质量要求的提高,传统生物处理工艺已难以满足日益严格的污水排放及回用标准,而经济的快速发展又对供水水质提出了更高要求。基于对污水处理工艺的改进,膜生物反应器(MBR)将传统生物处理单元和现代膜分离技术相结合,开创了污水处理技术的新纪元。膜组件价格和系统能耗一直是制约MBR推广的瓶颈问题,但随着经济全球化和世界科技革命高潮的到来,材料技术、制膜技术及膜污染控制技术得到迅速发展,同时一体式MBR的出现也使系统的能耗大幅度降低。此外,全球水资源污染及匮乏、人类环保意识的深化、各国水质标准的日趋严格,使MBR技术在水处理领域受到前所未有的重视。
一、MBR的研究现状
20世纪90年代以来,MBR技术在全球的发展如雨后春笋,其处理对象由城市污水迅速拓展到工业污水,进而延伸到饮用水预处理。就地域分布而言,MBR的研究率先在美国和日本展开,随后在欧洲得到快速发展,直到90年代才覆盖到以中国为代表的发展中国家。目前MBR的研究工作主要分布在北美、欧洲和亚洲,最近几年来在中国和德国的发展尤为迅速。
二、MBR的应用现状
MBR在全球水处理领域的迅速推广,得益于各国在该技术研究方面的大量知识储备,以及科技和社会进步对人类的影响。与研究现状类似,MBR的工程业绩也从城市污水深入到各种工业废水,进而过渡到给水处理,从而出现了MBR在水处理领域的各个方向共同发展的新局面。就水工业市场份额而言,MBR在污水处理方面取得了不菲业绩,但在给水处理的应用刚开始起步,主要用于去除地下水中硝酸盐(膜曝气MBR)和从微污染地表水中去除有机物和氨氮(固液分离MBR)。
跨国公司凭借先进的技术优势和雄厚的资金力量,占据了全球膜组件市场的绝对份额。改革开放以来,随着科学技术的不断进步和国家政策的大力支持,民族膜工业得到了蓬勃发展,且涌现出一批知名的膜公司。得益于产品的良好性能和低廉价格优势,国产膜组件在水工业市场也占有一席之地。民族膜工业的异军突起,打破了进口膜的一统天下,突破了其技术垄断,并且抑制了其过高的价格,成为MBR在发展中国家推广的坚强后盾,具有潜在的经济效益和深远的社会意义。
不论在欧洲、亚洲还是北美,尽管历史、文化传统以及国情各不相同,但各国的MBR在工业废水处理方面的增长速度都明显高于城市污水处理。全球经济的快速发展、工业污水量的迅速增加、以及污水排放和回用标准的更加严格,促使MBR成为工业废水处理的首选方案。北美和欧洲的城市污水处理设施相对比较完善,用MBR完全取代运行良好的传统污水处理厂,经济上不合理,故MBR的增长主要体现在传统污水处理厂的改扩建和城市污水的再生回用处理方面;而中国属于发展中国家,人口多底子薄,经济实力无法和欧美等发达国家相比,在大规模城市污水处理方面,MBR与传统处理工艺的竞争尚处于劣势,故MBR的应用主要集中在经济发达地区的一些新建的小规模城市污水处理厂和污水再生回用处理厂。
三、MBR的未来展望
MBR已成为二十一世纪最具潜力的水处理技术之一,就发展趋势而言,未来MBR将成为污水处理、污水再生回用以及给水预处理的通用技术。随着MBR在全球的迅速推广,如何从种类繁多、结构复杂的MBR系统中选择符合要求的产品,是用户最为关注的问题。
1. MBR技术的发展潜力巨大
虽然MBR的商业化取得了令人瞩目的成就,但该技术的发展仍然面临着巨大机遇和挑战:MBR的市场不够广阔,技术还不够完善,亟待深入研究和进一步开发。
1)新型膜组件与膜污染控制技术的开发。依托先进的仪器分析技术,对膜污染机理进行深入研究。根据不同的污染机理,开发高通量、抗污染的膜组件,研究更为有效的膜污染控制技术,同时改善活性污泥的性质,在操作过程中显著减轻膜污染,提高MBR的处理效果。通过增强膜组件的性能、缩小设备的占地面积,进一步降低基建投资、运行管理费和膜折旧费,增强与传统工艺的竞争能力。
2)MBR组合工艺的开发。对MBR辅以必要的预处理或后处理单元,强化处理效果,减轻膜污染,进一步增强其在水工业市场尤其是饮用水预处理和反渗透预处理方面的占有率。未来的MBR组合工艺,可以代替传统给水预处理工艺,可以有效去除水中分子量< 1ku的有机物,并将饮用水源放宽至Ⅳ类甚至Ⅴ类地表水(GB3838-2002地表水环境质量标准);可以显著提高污水处理厂的出水水质,直接提供低质的城市杂用水,还可以替代传统的反渗透预处理工艺,从而简化处理工艺流程。
2. MBR应用领域与地域的进一步拓展
未来MBR与传统工艺的竞争能力日益增强,在当前未涉及的工业废水和饮用水预处理方面,应加快MBR的研究开发及应用推广。在保持固液分离MBR优势的同时,应着重加强对膜曝气MBR和萃取MBR的研究开发和工程化应用。未来MBR的推广应遵循因地制宜的发展战略。在发达地区,应积极向饮用预处理水处理和未涉足的工业废水处理发展,结合污水资源化进一步占领城市污水处理厂的改扩建市场;在欠发展地区,应致力于开发低能耗、低折旧的MBR技术,增强与传统工艺的竞争力。
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