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水质污染的加剧和用水量的增加，使有限的水资源日趋紧张，污水再生回用和资源化成为解决水资源短缺的重要途径。但传统的回用工艺复杂，占地面积大，污泥量多，出水稳定性差，运行费用高。本文介绍的一体化超声波膜生物反应器，是国家建设部鼓励重点推广的污水处理及中水回用高科技环保专利产品，是水源保护、城镇节水、中水回用和水污染防治工程的理想设备。
1 国内超声波膜生物反应器的研究与应用
从1990年代中期起，广州绿诚环保科技有限公司就与中国科学院超声波研究所的专家及日本、美国超声研究所的专家合作，开始研究高能超声波与膜生物反应器协同作用处理高浓度有机废水以及研究超声波膜清洗技术。
为寻求能使污水再生回用和资源化的先进一体化超声波膜生物反应器工艺技术（Ultrasonic Membrame bio-reactor，简称CMBR），相关研究人员先后考察了日本、美国、加拿大等多家膜技术公司和污水处理厂及设备。1995年——2007年先后研制了5台超声波膜生物反应器，承接了多个污水处理工程，并对广东几个企业的生活污水、餐饮业油污水、工业乳化油高浓度废水、垃圾渗透液废水、食品工业高浓度有机废水进行小试、中试研究，经环保部门检测，应用效果良好。
1998年，开发出了第一代超声波膜生物反应器，后来通过8年多的研究，先后采用超声波好氧膜生物反应器，超声波厌氧膜生物反应器，无泡曝气膜生物反应器、萃取膜生物反应器等进行实验。超声波膜生物反器又应用了生物接触氧化生物膜与超声波膜生物反应器组合工艺、循环固定载体生物膜与超声波膜生物反应器组合工艺、循环移动载体生物流化床与超声波膜生物应器、A2/O与超声波膜生物反应器(即MSBR+CMBR)对工业高浓度有机废水进行小试、中试研究。
依托广州绿诚环保科技有限公司应用CMBR技术，先后对广州某汽车有限公司生产车间乳化油、工业废水(5m3/d，BOD=5000-80000mg/L)，广东某酒店餐饮废水(COD=500-1200 mg/L)、广州某垃极填埋场垃圾渗透液废水(10m3/d)、广州某医院医疗废水(0.2m3/h)进行小试、中试试验，出水基本为(CODcr=10-50 mg/L)，出水稳定，设备运行6个月基本无污泥排放（垃圾渗透液废水仅每3个月排少量砂渣）。
现计划与印度水务集团公司进行城市污水处理工程(处理量5250m3/d)和广东某医院废水处理工程(处理量500m3/d)进行一体化超声波膜生物反应器工艺技术放大应用试点。
2 一体化超声波膜生物反应器工艺技术
2.1工艺原理
膜生物反应器技术是高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，有效的达到了泥水分离的目的。膜的高效截留作用，可以有效截留活性污泥，使其完全截留在生物反应器内，使生物反应得以顺利进行，有效去除COD、BOD5、氨氮、SS、有色物质等，避免污泥的流失，同时可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器的停留时间，提高了设备的抗负荷冲击能力。
一体化超声波膜生物反应器是在普通MBR膜生物反应技术的基础上，首创性地与超声波空化清洗技术和超声波有机物快速降解技术相结合，利用超声波清洗技术对MBR的膜组件进行在线清洗，减少膜的反冲洗频率和清洗药剂的用量，从而大大延长了膜组件的寿命，并降低了运行成本。另外，在超声波发生的过程中，水中会产生极大量的微小气泡定向聚焦，大大提高了MBR里废水的溶氧效果，从而降低了供氧风机的功率，节约运行成本。
2.2一体化超声波膜生物反应器的优点
⑴出水水质稳定，出水不含悬浮物和微生物，可达到国家生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接回用。利用超声波清洗技术对MBR的膜组件进行在线清洗，减少反冲洗频率和清洗药剂的用量，延长了膜组件的寿命，通过超声波聚焦提高了氧的溶解利用率。
⑵可根据不同的进水水质和出水标准选用不同的膜组件。
⑶剩余污泥产量低，降低了剩余污泥处理的费用。
⑷装置一体化，安装方便；工艺流程简单，结构紧凑，省去了二沉池、污泥浓缩池与消毒池，占地面积小。使用专用优势细菌，能有效去除难降解有机物和氨氮，提高了系统的抗负荷冲击能力。
⑸自动化程度高，操作简单，管理方便，可实现自动远程控制。运行成本低，维护方便。
3 广州某医院综合废水处理工程应用CMBR工艺技术的案例
3.1设备设计污水处理量 按时处理量0.2m3/h，即按24小时工作计算，本设备设计处理量最大量为0.2×24=4.8（m3/d），工作效率85%.
3.2设计进水水质指标(单位mg/L)
3.3排放标准（单位mg/L） 《医疗机构水污染物排放标准》<GB18466-2005>和《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准。
3.4设备工艺流程：
污水→调节池→粗细隔网→超声波膜生物反应器→中水槽→排放达标
3.5设备工艺说明:
广州某医院的污水由餐饮污水和医疗废水由总管汇集后，经格栅去除大的固体悬浮物后，流入医院的隔油沉淀调节池，以去除表面悬浮物的油脂和沉淀大颗粒砂粒，另一个通过调节池调节医院每小时变化的水量、均匀水质，以保护后续的污水处理设备处于安全运转状态和避免管道泵阀堵塞。客户调节池的污水通过污水提升泵，进入一体化超声波膜生物反应器的预处理槽。
预处理槽顶端设计有粗过滤格网和细过滤格网，进一步去除中性粒经以上颗粒悬浮物。粗细隔网设计成可拆结构，方便清理残留的浓缩泥砂。经溢流偃沿三角偃均匀流入预处理槽的A段（超声波厌氧兼氧段）；在A段预处理槽内装有软性填料和投入放有培养、驯化好的优势厌氧微生物菌，超声波将污水中大分子有机物、胶体进行降解，并将大分子有机物降解为小分子有机物(溶氧在0.2~0.5mg/L)，提高了污水可生化性，并除去大部分的氮；然后从A槽底部进入预处理槽的O段（即流化床生物膜好氧段）;好氧段内安装有便于优势好氧菌固定有机物和吸附分解的微空载体和高效溶氧微孔曝气头，通过曝气头保证水中的溶氧在2～4mg/L，以利用优势好氧菌将水的小分子有机物彻底分解消化，并最终将有机物分解为CO2和H2O，使污水进一步得到净化。
净化后的污水流到膜组件,自匀流布水堰流入膜生物反应槽，超滤膜将污水中的悬浮物颗粒，大部分病毒、细菌微生物全部截留，并进行泥水分离，在膜反应槽底进行污泥浓缩，在污泥泵的作用下定时将活性污泥打入预处理A槽，再一次降解，以降低污泥的处理量；污水通过自吸泵、膜组件的超滤作用后，清水流入澄清水槽（即中水槽），中水槽的清水经接触消毒后中水回用（多余的中水达标排放），其中中水槽的一部分清水可用作膜组件反冲洗过程中的反冲洗备用水。
3.6应用此工艺带来的环境效益、经济效益和社会效益（按5m3/d处理量）
节省电费：1551元/年 节省水费：5110元/年
节省排污费：182500元/年
减排高浓度油废水：1825 吨/年
节省总费用：18.916万元/年
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