一体式MBR在卷烟厂的应用与发展
摘要：膜生物反应器（MBR）是通过污水生物处理技术与膜分离技术结合而成的污水处理工艺。本文综述MBR对卷烟厂污水处理的可行性分析及其应用前景。
关键词：MBR,白胶水,胶体
1 卷烟污水水质分析
1.1 废水产生的过程
烟草废水主要来源于生产过程中的生产废水和来自厂区的生活废水，以及锅炉房排水。前者是烟草废水处理中的主要对象，也是较难处理的部分，以下为工业废水的产生环节图示：
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1.2 水量水质分析
锅炉房排水主要有锅炉排污、除渣机排水、除尘器排水，及软水间排水。其特点是间断排水量较大，排水中含盐量、含酸量较大，SS 浓度高等。
生产废水中主要为生产工艺前半部分加湿及洗梗用水，特点是水量小、浓度较高，含有烟叶中的生物碱和酚类等，同时，污水温度较高，大约在60~70℃之间；生产后期香料车间冲洗加料设备产生的污水，其中包括加入香烟中的香料和香精成分，微量机油等，此类废水浓度较高、色度较高，含有多种难降减的生物碱、酚类、醇类等有机物。生产中的白胶废水，其主要成份为醋酸乙烯、聚乙烯醇、正辛醇、邻苯二甲酸二丁酯等，废水成白混浊色，COD 的浓度在2 000mg/L 左右。
烟草废水中最难处理的是生产废水，其中含有大量的细小悬浮物和木质素；同时，由于其在生产过程中将烟草中大量焦油、烟碱、尼古丁等有毒、有害物质分离出来，抑制水中微生物生化作用。因此，此部分污水具有水量小、浓度高、成份复杂、污水水质变化大、色度高、不定期排放等特点。
2 MBR 与传统处理工艺的比较
中水处理工艺应根据中水原水的水量、水质和要求的中水水量、水质以及工程的具体情况，技术经济比较后确定。
2.1 传统污水处理工艺
以活性污泥法为代表的传统好氧生物处理工艺长期以来在生活污水以及工业污水处理中得到了广泛应用。其流程如下：但活性污泥在处理废水中存在如下局限性：
1）传养效率低，能耗较高；
2）系统在运行过程中产生大量剩余污泥，污泥处理量大、费用高；
3）水中胶体及微生物颗粒难以去除，出水水质较差；
4）易出现由于曝气池操作条件引起的污泥膨胀、污泥上浮等问题，影响整个工艺的正常运行。
5）对难降解的有机物缺乏处理能力，对氮、磷等无机营养物质的处理能力不高。
2.2 MBR 处理工艺
膜生物反应器利用膜分离组件实现废水生物处理后污泥与水的分离，主要由膜组件及生物反应器两部分组成。
膜组件根据其过滤精度分为超滤（UF） 和微滤（MF）；按膜过滤的压力驱动方式分加压型和抽吸型。生物反应器可分为好氧和厌氧两大类，按组合方式分为外置式（分置式、分体式）和内置式（一体式、浸没式、浸入式）。外置式是指膜组件与生物反应器分开设置，压力驱动是靠加压泵来实现；一体式是指膜组件安置在生物反应器内部，压力驱动靠真空泵抽吸。
分置式与一体式各有优缺点。分置式有利于清洗、更换及增设等优点，但泵的高速旋转产生剪切力使某些微生物菌体会产生失活现象。一体式具有清洗、拆装不方便等缺点。以下为 MBR 缺氧—好氧处理流程：
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经实践证明，一体式MBR 具有污泥浓度高、固体停留时间长、有机物去除率高、硝化效果好等特点。
2.3 MBR 与传统工艺对比
一体式MBR 作为一种新型高效的废水生物处理技术（90 年代开始应用），与传统生化处理技术相比，MBR 具有以下方面特征：
1）出水水质好，可直接回用
用膜组件取代二次沉淀池，可使MBR 获得比普通污泥法更高的生物浓度，生化速率加快，提高了生物的降解能力。 MBR 中SRT 的延长，使的污泥中增殖缓慢的特殊菌群（如硝化菌等）获得稳定的生长环境，有利于提高硝化效率。同时，颗粒物、胶体以及大分子物质在内的污染物均被截留在系统之内，提高了被微生物持续降解的机会。因此，经MBR 处理后污水，悬浮物和浊度接近于零，细菌、病毒、有机物及含氮化合物被大幅去除，出水优良稳定，可直接回用。
2）容积负荷高，占地面积小，整个系统流程紧凑
膜的机械截留，避免了微生物的流失，使MBR 保持高的污泥浓度，从而提供容积负荷，降低污泥负荷，设备更加紧凑，占地面积更小（为传统工艺的1/2~1/3）。
3）剩余污泥产量少
MBR 污泥负荷一般为0.05~0.1kgCOD/(kg-MLSS*d)，低于传统活性污泥法（0.05~0.1kgCOD/(kg-MLSS*d)），因此剩余污泥产量少，降低了污泥处理费用。
4）运行管理方便
该工艺实现了HRT 与SRT 的完全分离，膜分离单元不受污泥膨胀等因素的影响，因此，对MBR 的运行状况更容易进行合理控制，易实现一体化自动控制，运行管理方便。
5）初投资费用高
根据污水水量、水质以及处理难易程度的不同，MBR 处理工业废水的一次性投资通常在4 000~10 000 元/m3（规模为10~500m3/d），传统工艺为3 000~6 000 元/m3。
6）运行成本方面
目前，浸没式MBR 运行能耗为0.6~2kw*h/m3，高于活性污泥法的0.3~0.4 kw*h/m3。能耗随运行时间的延长、膜污染的增加，呈上升趋势。
3 应用MBR 处理烟草废水
烟草行业最初应用MBR 处理污水为徐州卷烟厂“十五” 技改工程项目，工艺为MBR+RO，处理规模2 000m3/d。该工程将全厂的生产生活废水收集后进行处理，废水经过处理后用作锅炉补给水、循环系统补给水，部分中水用于绿化、清扫等用途。
呼和浩特卷烟厂处理工艺为MBR+RO，处理后回水用于锅炉补水以及绿化冲洗用水。此工程于07 年5 月份投产使用，设计处理规模1 000m3/d，实际处理量为700m3/d 左右，现已运行两年多时间，实例表明，处理效果良好。
乌兰浩特卷烟厂“十一五”技改项目污水处理工程选用 MBR 工艺，处理规模480m3/d， 09 年4 月份土建动工，预计 09 年底投产使用。
该工程详细工艺流程：
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设计污水站进水指标：BOD 为350mg/L、COD 为1 000mg/L、SS 为350mg/L、NH3— N 为35mg/L，PH 值为 6~9。污水经处理后达到《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921— 2002）要求，处理后中水用于消防、绿化、清洗及景观用水。
4 MBR 技术发展沿革
4.1 国外MBR 技术及应用
MBR 由于其占地面积小和出水水质优良，在欧洲受到了相当程度的重视。美国于20 世纪60 年代开展了早期的膜与活性污泥法结合处理生活污水的研究。进入20 世纪80 年代以后，随着膜材料的开发、膜制造技术的进步和膜清洗方法的改进，一些公司推出了自己的产品应用于生活污水，处理后水用作中水回用。
20 世纪90 年代膜生物反应器得到了迅速的发展，MBR 应用规模和领域不断扩大，广泛应用于生活污水、市政污水、垃圾渗滤液、石化废水、食品废水、造纸废水、印染废水等许多领域。在国际上，随着环保标准的提高，MBR 将更加受到青睐。
4.2 国内MBR 技术及应用
1991 年以来，以清华大学、中科院生态环境研究中心、哈尔滨工业大学、天津大学、同济大学、华东理工大学为代表，纷纷开展了关于膜生物反应器的研究。2002 年，膜生物反应器的研发被列为“863”重大科技项目，推进了膜生物反应器在污水处理及其回用的应用。目前，我国已有膜科学研究机构上百家，膜生产企业数百家，典型应用实例如：天津医科大学总医院污水处理站（1 000m3/d）；天津空港物流加工区深度处理工程（30 000m3/d）；呼和浩特卷烟厂（1 000m3/d）；北京北小河MBR 污水处理工程（60 000m3/d）等。
近两年，我国MBR 已进入了实用化阶段，MBR 系统的处理对象从生活污水扩展到了高浓度有机废水和难降解工业污水，如化工、食品、印染、医院、烟草等，且处理能力由每天几十吨发展到了每天几万吨。表明我国MBR 设计能力、工程建设能力和运行管理技术已具备了较高水平，其市场应用前景越来越广泛。
5 结论
综上所述，MBR 在污水处理领域已成为备受瞩目的新工艺，并得到了广泛的应用。随着膜制造技术的进步、质量的提高和制造成本的降低，MBR 工艺的投资也会随之降低。经研究人员对MBR 处理工艺的深入研究，其运行费用也大幅下降。
与此同时，MBR 在处理烟草行业高浓度污水工艺及中水回用上，具有无可比拟的优势。预计MBR 处理工艺在未来烟草废水处理技术领域占有重要的位置。
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