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來(lái)源:水處理技術(shù)

前段時(shí)間，隨著“碳中和”、“光伏”等熱詞的出現(xiàn)，帶起了一股節(jié)能減排 的潮流。水處理行業(yè)自然也是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，不斷嘗試新模式、新工藝。

事情當(dāng)然并非想象的那么容易。要知道，世界上大部分的污水廠都采用了活性污泥法，好用肯定是非常好用的，但也不能否認(rèn)其中的缺點(diǎn)：非常消耗能源！

那該怎么節(jié)能？自然是求變！

所以說(shuō)，污水處理技術(shù)在未來(lái)是很有可能發(fā)生重大改變的，這個(gè)變化過(guò)程必定會(huì)使污水處理實(shí)現(xiàn) 能量盈余和最大化的資源回收。

問(wèn)題又來(lái)了，如何才能讓污水廠實(shí)現(xiàn)能量盈余呢？

其中一個(gè)可能就是讓污水處理工藝從傳統(tǒng)高耗能的有氧處理轉(zhuǎn)向厭氧處理。因此，在這樣的環(huán)境下，厭氧膜生物反應(yīng)器（AnMBR）應(yīng)勢(shì)而生。

01 什么是AnMBR?

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，AnMBR就是厭氧生物過(guò)程與膜分離技術(shù)的結(jié)合，由厭氧反應(yīng)器和膜過(guò)濾系統(tǒng)組合而成。因?yàn)閰捬跎锓磻?yīng)器中不需要額外的空氣，所以減少了能源消耗，從而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)出水的同時(shí)回收了污水里的能量。

這個(gè)概念最早提出是在20世紀(jì)70年代，有人將膜組件引入到厭氧處理系統(tǒng)上，發(fā)現(xiàn)處理有機(jī)物和 硝酸鹽效果非常好，由此就引入了AnMBR。

既然這個(gè)技術(shù)組合好，那肯定少不了人研究。一開(kāi)始，美國(guó)的一家公司Dorr-Oliver開(kāi)發(fā)了一種 名為MARS的厭氧膜生物處理系統(tǒng)，用來(lái)處理高濃度乳制品廢水，效果依然不錯(cuò)。

日本也不甘落后，1989年，日本政府開(kāi)始聯(lián)合許多大公司一起投了一個(gè)為期6年的“90年代水復(fù)興計(jì)劃”，名頭很唬人，也確實(shí)有成效。在計(jì)劃推動(dòng)下，日本也是發(fā)展了一大批不同配置的AnMBR用于工業(yè)和污水處理。

不過(guò)呢，當(dāng)時(shí)這些也只是小打小鬧，一方面是受到了膜生產(chǎn)技術(shù)的限制，另一方面就是膜太貴了，而且壽命短膜通量還小，不可能大規(guī)模應(yīng)用，所以那些研究也大多局限在實(shí)驗(yàn)室里，不了了之了。

現(xiàn)在，在沉寂了好長(zhǎng)一段時(shí)間之后，AnMBR終于又開(kāi)始慢慢在行業(yè)內(nèi)拋頭露面了。就小編所了解 到的，目前AnMBR已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高COD高可生化性廢水的處理，如釀酒污水，乳制品污水，屠宰污水等。

許多水處理行業(yè)著名公司將AnMBR運(yùn)用于實(shí)際工業(yè)污水處理項(xiàng)目中，包括久保田（Kubota），被 蘇伊士（SUEZ）收購(gòu)的GE水處理，威立雅（Veolia），被懿華（Evoqua）收購(gòu)的ADI等。

包括在歐洲，Severn Trent公司也選擇了一個(gè)叫Spernal的污水廠進(jìn)行了厭氧膜生物反應(yīng)器的測(cè)試，這是歐洲最大的AnMBR案例。有興趣的朋友可以自行了解。

言歸正傳，在配置上面，AnMBR常用的厭氧系統(tǒng)主要有:升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、厭氧顆 粒膨脹污泥床(EGSB)、厭氧流動(dòng)床(FB)、厭氧生物濾池(AF)、折流式厭氧反應(yīng)器(ABR)等。

AnMBR的膜組件主要是超濾和微濾膜，在膜組件的配置上主要有兩種形式，即外置式和浸沒(méi)式。

外置式是將膜組件和生物反應(yīng)器分開(kāi)放置。在這一配置中，因?yàn)榉磻?yīng)器中缺少空氣鼓泡，需要通過(guò)水泵進(jìn)行液體循環(huán)以形成膜表面的切向流來(lái)改善膜污染狀況。

不過(guò)數(shù)據(jù)表明，膜每透過(guò)1立方米水量,往往需要25~80立方米的料液(污泥混合液)循環(huán)量，因而需要較高的能耗。但由于這一配置能有效改善膜污染，是目前AnMBR中最普遍的配置。

內(nèi)置式是將膜組件放入到反應(yīng)器內(nèi)，采用循環(huán)沼氣進(jìn)行膜面曝氣的方式控制膜污染。這一配置方 式對(duì)應(yīng)的運(yùn)行能耗較低，同時(shí)提供了一個(gè)較溫和的反應(yīng)條件，但是相應(yīng)的膜通量往往較低。

02 AnMBR的主要特點(diǎn)

相對(duì)于好氧技術(shù)，厭氧生物處理技術(shù)最大的特點(diǎn)是具有將污水中的有機(jī)物變廢為寶，轉(zhuǎn)化為甲烷 這種可回收利用的能源氣體。

AnMBR技術(shù)在保留厭氧生物處理優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入了膜組件。膜組件的高效分離截留作用使生物量不會(huì)從反應(yīng)器中流失，實(shí)現(xiàn)了SRT和HRT的有效分離，因而AnMBR可以有更高的有機(jī)負(fù)荷和容積負(fù)荷，也不存在什么活性污泥的膨脹問(wèn)題了。

同時(shí)因?yàn)锳nMBR具有較高的有機(jī)物去除率，而且膜組件對(duì)微生物有很強(qiáng)的截留能力，所以對(duì)有毒 化合物和物質(zhì)具有較強(qiáng)的去除能力。

以前影響MBR發(fā)展的主要限制因素是高昂的膜材料價(jià)格，但由于近年來(lái)膜材料技術(shù)迅猛發(fā)展，膜材料價(jià)格也迅速降低，同時(shí)性能也變得越來(lái)越好，可以實(shí)現(xiàn)膜組件的經(jīng)濟(jì)更換，運(yùn)行費(fèi)用大大降低。 所以在滿(mǎn)足達(dá)標(biāo)要求下，AnMBR也是非常讓人期待的。

03 AnMBR依然存在很大問(wèn)題

AnMBR在保留厭氧生物處理工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，還可顯著改善反應(yīng)器固液分離效果，考慮到微生物的低增值速率，這種工藝特別適用難降解的有機(jī)污水。但要大范圍的推廣應(yīng)用AnMBR技術(shù)，依然存在不少問(wèn)題：

去除有機(jī)物效率不完全，有待提高，也不能夠完全去除進(jìn)水中的N、P等污染物；

前期反應(yīng)器啟動(dòng)所需時(shí)間太長(zhǎng)；

容易引發(fā)膜污染；

由于要求完全厭氧，對(duì)反應(yīng)器等處理構(gòu)筑物密封要求很高，一般反應(yīng)器不能夠達(dá)到完全密封，還可能因?yàn)槌魵獾囊绯鲈斐啥挝廴荆?

反應(yīng)器的能耗問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題主要針對(duì)外置式的，一體式的很少，這就需要額外的能量來(lái)進(jìn)行反應(yīng)器內(nèi)液體的循環(huán)來(lái)改善膜污染情況；

理論和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)都相對(duì)缺乏。目前世界上運(yùn)行的膜生物反應(yīng)器絕大多數(shù)都是好氧的，只有少許一部分是厭氧的，這就造成了各種經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的缺乏。

最后再說(shuō)幾句，AnMBR技術(shù)在行業(yè)內(nèi)受到極大關(guān)注是由其自身優(yōu)勢(shì)決定的，但在污水處理中廣泛應(yīng)用還有一段路要走，至于能否成為下一代污水廠的主流厭氧處理工藝還存在不確定性。希望未來(lái)行業(yè)企業(yè)能在技術(shù)研發(fā)方面有所突破，創(chuàng)新技術(shù)及工藝應(yīng)用，為人類(lèi)環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

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