环保水处理知识：MBR膜生物反应器的含义与作用

以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。

膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。

污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水、工业污水通过膜生物反应器等设备处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水、工业污水就近可得,可免去长距离输水，而实现就近处理实现水资源的充分利用，同时污水经过就近处理，也可防止污水在长距离输送过程中造成污水渗漏，导致污染地下水源。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为21世纪污水处理最实用技术。

另外，从产业发展角度看，市场需求也在推动技术进步。

MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点:

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,运行控制灵活稳定。

另外，从产业发展角度看，市场需求也在推动技术进步。

膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从6m3/d至 13000m3/d不等。

在我国，MBR同时应用于生活污水与工业废水处理的研究。 这些研究结果都表明：MBR对各种高浓度有机废水与难降解废水的COD，NH3-N.SS，浊度等都达到良好的去除效果。

高MLSS与微滤膜过滤下，出水水质稳定,高品质。高容积负荷下，停留时间短，MBR流程较传统系统简单 ，占地面积减小完全取代沉淀池、砂滤单元，占地面积较传统方式节省30%，无污泥沉降性问题

反应池内MLSS浓度可达10000mg/L以上，耐负荷冲击能力强，有效处理高浓度有机废水。在微滤膜过滤下，分离效果远优于传统沉淀池及砂滤等处理单元，出水水质良好稳定，悬浮物和浊度低，一般低污染度市政废水经过处理后，可直接做为中水道用水或现场资源回收水使用。有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统的硝化效率得以提高，A/O反应下具高效脱氮的功能，A/O、A2O法可有效去除氨氮与磷，尤其适用于水质管制区内使用。微滤膜可拦除大部分细菌等微生物，减少消毒药剂添加量及获得安全的回用水。低能耗，操作运转费用低。生物拦截在池内，可取得较长的SRT高污泥龄之运转下,在生物自解下污泥量减少1/2以上 。低废弃污泥量低于传统活性污泥法、排泥周期长、操作弹性大，生物膜管系统属于绝对过滤系统及高MLSS,可轻易克服变异性大之废水。系统PLC控制设计，操作维护容易，可实现自动化控制，便于管理高生物污泥操作浓度；MLSS =6000 ~10000mg/l ，可减少生物好氧污泥池之体积 可作封闭式设计，低公害，低噪音，低臭味。膜分离大大提高了污水的大分子难降解的物质处理效率。标准移动式模组化设计，快速简单的安装，易于分期扩充，适用于对于旧有污水处理厂进行改造，仅需增设MBR膜组设备。

原有程序 加入MBR程序

与此同时，相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。

为上世纪90年代国际上新兴的水处理技术，它将污水生物处理技术与膜分离技术相结合，首先利用生化技术降解水中的有机物，驯养优势菌类 、阻隔细菌，然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质，降低水浊度，达到排放标准。膜生物反应器技术可广泛用于污水处理和中水回用等领域。

即连续循环曝气系统工艺（Continuous Cycle Aeration System），是一种连续进水式SBR曝气系统。污水处理工艺CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式处理法）的基础上改进而成。CCAS污水处理工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。

(1)曝气时，CCAS污水处理的污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。

(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。

(3)沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物极低，低的值也保证了磷的去除效果。

采用微滤膜对液体进行选择性过滤分离，在操作压力范围下对液体混合物进行截流而达到分离、浓缩、净化的目的。目前，连续超微滤技术受到市场和用户的广泛关注及使用，为一成熟技术。公司的聚丙烯中空纤维膜元件在净水领域、河川水、深井水及工业制程浓缩的处理有丰富的经验。膜系统中原水在膜外侧，净化水走膜内侧，回流比高，水在膜管内的流速大，有利于减小膜污染。同时采用气水混合反洗工艺，通过空气对膜表面的擦洗，能够有效的保护膜元件，膜清洗效果好，可有效去除水中的细菌、微生物和悬浮物等杂质，出水浊度近于零....

与此同时，相关的配套工艺和设备也在持续优化升级。

传统的方法需要复杂的工艺处理才能达到RO、NF进水的要求，CMF只需一步过滤就可得到高品质的预处理水，直接作为RO、NF的进水，产水率95%以上。

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

中水，即城市污水经三级处理后的再生水。常用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。台湾纤维膜为MBR中空纤维膜系统供应公司，提供膜技术运用经验。公司经过多年MBR膜生物反应器的应用经验，研究开发了‘TF-MBR-RT’系列自控一体式中水处理回用设备。适用于中小型规模的中水处理与回用设备。可运用生活社区、宾馆饭店、观光度假区、学校、办公大楼、船舶等分散用户的日常生活污水处理及回收再利用。

在2004年意大利招开的环保年会上，从各方面评估公认MBR膜生物反应器为市政污水最终可行的中水回用技术。

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

膜生物反应器的材料分为有机膜和无机膜两种。膜生物反应器曾遍采用有机膜，常用的膜材料为聚乙烯、聚丙烯等。分离式膜生物反应器通常采用超滤膜组件，截留分子量一般在2—30万。膜生物反应器截留分子量越大，初始膜通量越大，但长期运行膜通量未必越大。

当膜选定后，真物化性质也就确定了，因此，操作方式就成为影响膜生物反应器膜污染的主要因素。不仅污泥浓度、混合液粘度等影响膜通量，混合液本身的过滤性能，如活性污泥性状、生物相也影响膜生物反应器膜通量的衰减。有研究表明：粉末活性炭（PAC）与絮凝剂的加入有助于改善泥水分离性能，形成体积更大、粘性更小的污泥絮体，减少了膜堵塞的机会。但絮凝剂的过量加人会造成污泥活性受到限制，影响反应器的处理能力和处理效果。

在此基础上，行业专家们也进行了大量的研究和改进。

我国对MBR的研究还不到十年，但进展十分迅速。 国内对MBR的研究大致可分为几个方面：（1）探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺；（2）影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性；（3）扩大MBR的应用范围，MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水（食品废水、啤酒废水）与难降解工业废水（石化污水、印染废水等），但以生活污水的处理为主。

另外，从产业发展角度看，市场需求也在推动技术进步。

目前在水处理行业中，膜生物反应器投入大规模实际应用，膜生物反应器依据膜组件，及原理有不同的分类。下面我们就来了解一下膜生物反应器分类。

另外，从产业发展角度看，市场需求也在推动技术进步。

膜曝气生物反应器：膜曝气生物反应器中膜被用于气体质量传递，通常是为好氧工艺供氧，可以实现生物反应器的无泡曝气，大大提高反应器的传氧效率。

此外，该技术在相关领域也有广泛的应用和实践。

一体式系统则直接将膜组件置于反应器内，通过的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生，设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。一体式膜生物反应器工艺是污水生物处理技术与膜分离技术的有机结合。

好氧膜生物反应器一般用于城市和工业的处理，好氧MBR用于城市污水处理通常是为了使出水达到回用的目的，而用于处理工业的主要为了去除一些特别的污染物，如油脂类污染物。

厌氧膜生物发生器中，通过膜的高效截留，不仅解决了厌氧污泥容易从膜生物反应器流失导致出水水质降低的问题，同时膜分离的作用还体现在对厌氧反应器的构造与处理效果的强化方面。以UASB与膜单元相结合为例，厌氧膜生物反应器不再需要设计的三相分离器来实现固液气的分离；而对于两相厌氧MBR，由于膜分离的作用使产酸反应气中的产酸菌浓度增加，提高了水解发酵能力，同时膜将大分子有机物截留在产酸反应器中使水解发酵，因此保持较高的酸化率。厌氧膜生物反应器厂用于高浓度有机分水的处理效果，由于膜生物反应器缺少曝气，为了使厌氧污泥处于悬浮状态，处理高浓度有机的厌氧膜生物反应器均采用分体式。

在此基础上，行业专家们也进行了大量的研究和改进。

在中水处理系统内，由于收集的洗浴废水内含有少量的毛发和纤维，不清理干净，会对水泵和膜生物反应器反应器造成堵塞，降低处理效率，并可能最终造成整个系统的瘫痪，因此在中水处理系统内需要设置毛发过滤器。

在膜生物反应器反应池里进行着有机污染物的降解和泥水的分离。作为处理系统的核心部分，反应池里面包括微生物菌落、膜组件、集水系统、出水系统、曝气系统。

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

3 ) 膜的机械截留作用避免了微生物的流失，生物反应器内可保持高的污泥浓度，从而能提高体积负荷，降低污泥负荷，具有极强的抗冲击能力;

5 ) 由于膜的截流作用使SRT延长，营造了有利于增殖缓慢的微生物。如硝化细菌生长的环境，可以提高系统的硝化能力，同时有利于提高难降解大分子有机物的处理效率和促使其彻底的分解;

6 ) MBR曝气池的活性污泥不会随出水流失，在运行过程中，活性污泥会因进入有机物浓度的变化而变化，并达到一种动态平衡，这使系统出水稳定并有耐冲击负荷的特点;

7 ) 较大的水力循环导致了污水的均匀混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面积。MBR系统中活性污泥的高度分散是提高水处理的效果的又一个原因。这是普通生化法水处理技术形成较大的菌 胶团所难以相比的;

值得注意的是，该领域的技术和标准也在不断发展和完善。

膜生物反应器广泛适用于生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行业的有机污水处理。膜生物反应器的产水常用于灌溉、洗涤、环卫、造景等非饮用功能。适用于各类工业企业、宾馆、饭店、学校、医院、住宅区、洗衣房等的污废水处理、中水处理及原有污水设施的升级改造等。 [2]

膜生物反应器(Membrane Bioreactor，简称MBR)水处理技术是一种生物技术与膜技术相结合的高效生化水处理技术，膜生物反应器是结合了膜分离技术和传统的污泥法的一种高效污水处理技术，由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物反应器中，实现了水力停留时间和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS。硝化能力强，污染物去除率高。

膜生物反应器是一种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。充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌，完全保留在生物反应器内，使硝化反应保证顺利进行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，并且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，使之得到最大限度的分解。应用MBR技术后，主要污染物的去除率可达：COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零，处理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化。