膜生物反应器是对经典活性污泥概念的改进，该概念已用于数十年来处理市政和工业废水。在此，将膜处理（如微滤或超滤）与悬浮生长生物反应器结合使用。膜单元代替了传统活性污泥系统中使用的沉降器和沙滤器。

最初的设计是将膜分离器以侧流方式放置在生物反应器外部。来自反应器的流出物被泵送通过膜过滤器，以将固体与水中分离。这种设计产生可接受的废水质量，但是在防止膜过滤器被固体和纤维碎屑污染方面造成操作问题。

操作MBR系统的主要挑战是控制膜的结垢。结垢随着过滤时间的增加而增加，导致通量的减少和跨膜压差的增加。结垢问题要求增加驱动压力以保持渗透流，或者将膜组件停下来进行清洁。这分别增加了能量消耗和运营费用。

定期进行膜清洗是通过各种针对污垢特性和膜结构的特定程序完成的，但通常包括反冲洗膜以物理去除污垢，以及用次氯酸钠和柠檬酸进行化学清洁。

MBR技术去除BOD，COD和营养物质的能力已得到充分证明。与传统的活性污泥生物反应器相比，可将BOD和COD的浓度降低98％，而将其降低到85％至95％。将MBR技术适当地结合到废水处理过程中可使氨氮等营养素水平降低99％，而磷则降低96％。但是，这些结果可能会有所不同，具体取决于废物流的特性，总体处理过程和工厂的运行条件。

膜和废水处理

希望将再生废水用于公用事业和过程应用的工厂必须从评估源水水质开始。在许多情况下，市政第三级废水无需进一步处理即可使用，例如在灌溉以及某些过程中的冲洗和漂洗过程中。但是，其他更高级别的应用程序需要进一步处理以减少总溶解固体，有机物，细菌和病毒。这种高质量的废水也可以用作冷却塔补充，锅炉给水和某些工艺应用。

使用膜工艺（如反渗透（RO））处理三次废水的主要挑战是污垢控制。反渗透膜的结垢是由于胶体材料的积累，矿物质垢沉积物，细菌的生长以及膜表面和水流通道中的有机物而引起的。这大大缩短了化学清洗之间的运行时间，并增加了运营成本。

通过微滤（MF）或超滤（UF）预处理反渗透给水，可大大降低反渗透膜由于胶体和细菌的结垢率。微滤去除了0.1到10微米范围内的颗粒物。这在除菌范围内。超滤膜具有更细的孔径梯度，可有效去除0.001至0.1范围内的固体。这是病毒清除领域。

为了进一步保护RO膜免受生物污染，在MF / UF膜之前和RO膜之前再次添加了氯。尽管膜对游离氯的耐受性较低，但是使用氯胺（混合氯）是可以接受的做法。1-2 ppm氯胺的连续剂量可有效控制膜表面细菌的繁殖。

由于第三级废水包含高水平的钙硬度，碱度和磷酸盐，因此RO膜被磷酸钙和碳酸钙污染是一个潜在的问题。积聚在膜表面和流动通道中的水垢沉积物会导致通量减少，整个阵列的压差增加。最好通过降低回收率，调节给水pH值和明智地使用化学防垢剂来控制这种情况。在对反渗透给水化学性质进行详细分析之后，最好对反渗透给水进行预处理以最小化水垢的具体建议。

膜制造商已经对不断增长的低污垢反渗透模块市场做出了回应，这些模块可以耐受较高的有机负荷以及市政和工业废水中常见的其他污垢。这些膜声称在这些更具挑战性的应用中使用时，可提供稳定的通量和脱盐特性。对常规聚酰胺和低污染复合膜的试点研究和全面操作已证明将膜清洗间隔延长至6个月或更长时间是成功的。

将废水用作冷却塔组成

冷却塔的目的是为了节约用水。通过蒸发冷却将多余的热量排到大气中，水可以循环使用几次，然后再排放到废物中。

传统上，冷却塔的补给是从新鲜的饮用水中获得的。但是，随着淡水供应竞争的加剧，这种情况正在改变。在某些情况下，市政当局几乎没有给大型工业消费者提供选择，只能将处理后的废水用于非饮用水需求。

可以将处理后的市政或工业废水作为冷却塔补充液再利用吗？的确，纸浆和造纸，钢铁，汽车，电力和其他制造业的许多成功应用都证明了这一点。

必须评估冷却塔补给的潜在来源，以确定其是否适合冷却塔补给。特别是废水在以下方面提出了一些挑战：

· 溶解和悬浮的固体（总固体）

· 微生物

· 有机物

· 氮氨

· 磷酸盐

· 重金属

尽管化学分析可以量化每种杂质的浓度，但废水的质量往往会随时间变化。因此，应在延长的时间内对几个样品进行分析，以评估典型浓度和最大浓度水平。

必须对冷却塔系统进行评估，以预测处理后的废水将对系统冶金产生的影响。在热交换器和低流量区域中沉积磷酸钙和碳酸钙会阻碍传热并促进沉积不足的腐蚀。氮氨对铜和黄色金属合金具有侵蚀性。已知高氯化物含量会促进不锈钢的点蚀。pH和碱度对镀锌钢腐蚀的影响应进行审查。这些和其他潜力必须包括在项目可行性研究中，以避免水垢沉积，腐蚀，微生物生长和结垢的意外后果。

改变冷却塔补给源可能会影响浓缩周期（COC）。COC是补充液中的杂质浓度与循环冷却水中相同杂质之间的比率。补充电导率为300微欧/厘米，相应的冷却水电导率为900的冷却塔在3个浓缩周期内运行。补充水浓度过高时，溶解的固体会导致在热交换器，分配管道和冷却塔中形成沉积物并腐蚀。低循环运行会增加补充需求。就最大化效率和控制成本而言，确定最佳COC至关重要。

关于处理过的工业废水的再利用，降低COC以最大程度地减少水垢和腐蚀问题并不一定是不利的情况，因为在启动再生项目之前已经将废水排放到了排水系统中。主要考虑因素应该是通过废水再利用而使净取水量净减少。

使用废水作为补充剂通常需要对通常与更高质量的淡水源一起使用的传统水处理方案进行修改。当使用备用化妆品时，应评估防垢剂，缓蚀剂和杀菌剂，以确定其功效。通常，由于有机物和微生物营养素的浓度较高，对氧化性杀菌剂（如氯或溴）的需求可能会增加。但是，由于废水中已经含有磷酸盐，因此对磷酸盐等腐蚀抑制剂的需求可能会减少。

如前所述，采用常规活性污泥，膜生物反应器（MBR）或其他处理方法后，可采用膜工艺来提高工厂废水的质量。微滤，超滤和反渗透可大大降低钙硬度，磷酸盐，碱度，氯化物，氨，细菌和病毒的水平。膜处理具有多个优点，因为在冷却塔之前消除了处理后废水中发现的许多麻烦杂质。因此，塔可以在更高的浓缩循环下运行，从而减少了补充需求和水处理化学药品的消耗。但是，膜分离设备的资金成本很高，

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