膜生物反應器( Membrance Bioreactor Reactor，簡(jiǎn)稱(chēng)MBR)是一種由膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝。膜的種類(lèi)繁多，按分離機理進(jìn)行分類(lèi)，有反應膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類(lèi)，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無(wú)機膜) ;按膜的結構型式分類(lèi)，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

膜生物反應器( Membrance Bioreactor Reactor，簡(jiǎn)稱(chēng)MBR)是一種由膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝。

膜的種類(lèi)繁多，按分離機理進(jìn)行分類(lèi)，有反應膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類(lèi)，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無(wú)機膜) ;按膜的結構型式分類(lèi)，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

MBR工藝在國內的研究現狀

80年代以來(lái)，膜生物反應器愈來(lái)愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。目前該技術(shù)己應用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家，規模從6m3/d至 13000m3/d不等。

我國對MBR的研究還不到十年，但進(jìn)展十分迅速。國內對MBR的研究大致可分為幾個(gè)方面：

1.探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結合的復臺式工藝、兩相厭氧工藝;

2.影響處理效果與膜污染的因素、機理及數學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運行穩定性;

3.擴大MBR的應用范圍，MBR的研究對象從生活污水擴展到高濃度有機廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業(yè)廢水(石化污水、印染廢水等)，但以生活污水的處理為主。

MBR工藝的特點(diǎn)

與傳統的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：

1.高效地進(jìn)行固液分離,其分離效果遠好于傳統的沉淀池,出水水質(zhì)良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實(shí)現了污水資源化。

2.膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內,實(shí)現反應器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運行控制靈活穩定。

3.由于MBR將傳統污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級處理的全部工藝設施,因此可大幅減少占地面積,節省土建投資。

4.利于硝化細菌的截留和繁殖,系統硝化效率高。通過(guò)運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5.由于泥齡可以非常長(cháng),從而大大提高難降解有機物的降解效率。

6.反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長(cháng)泥齡下運行,剩余污泥產(chǎn)量極低,由于泥齡可無(wú)限長(cháng),理論上可實(shí)現零污泥排放。

7.系統實(shí)現PLC控制,操作管理方便。

MBR工藝的組成

通常提到的膜 - 生物反應器實(shí)際上是三類(lèi)反應器的總稱(chēng)：

1.曝氣膜 - 生物反應器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;

2.萃取膜 - 生物反應器( Extractive Membrane Bioreactor, EMBR );

3.固液分離型膜 - 生物反應器( Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 簡(jiǎn)稱(chēng) MBR )。

曝氣膜

曝氣膜--生物反應器(AMBR)采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)( Bubble Point)情況下，可實(shí)現向生物反應器的無(wú)泡曝氣。

該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。

萃取膜

萃取膜--生物反應器，又稱(chēng)為EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。因為高酸堿度或對生物有毒物質(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;

當廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統的好氧生物處理過(guò)程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現象，不僅處理效果很不穩定，還會(huì )造成大氣污染。

為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者Livingston研究開(kāi)發(fā)了EMB。廢水與活性污泥被膜隔開(kāi)來(lái)，廢水在膜內流動(dòng)，而含某種專(zhuān)性細菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機污染物可以通過(guò)選擇性透過(guò)膜被另一側的微生物降解。

由于萃取膜兩側的生物反應器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應器中營(yíng)養物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩定。系統的運行條件如HRT和SRT可分別控制在最優(yōu)的范圍，維持最大的污染物降解速率。

固液分離型膜

固液分離型膜--生物反應器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類(lèi)膜--生物反應器，是一種用膜分離過(guò)程取代傳統活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。其通過(guò)膜組件將固體有機物回流至反應器中，再將處理過(guò)的有機水排出。膜分離生物反應器的類(lèi)型可以根據膜組件與生物反應器位置進(jìn)行分類(lèi)有一體式膜生物反應器、分置式膜生物反應器、復合式膜生物反應器。

在傳統的廢水生物處理技術(shù)中，二次沉淀池中的泥水分離靠重力作用完成的，其分離效率依賴(lài)于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反應速率。水力停留時(shí)間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴(lài)，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。系統在運行過(guò)程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠(chǎng)運行費用的25% ～40% 。傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。

編輯：趙凡