【技术前沿】MBR技术的形成、应用范围与发展新趋势-undefined

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1 关于MBR

膜生物反应器(membrane bioreactor, MBR)集生物反应器的生物降解和膜的高效分离于一体，是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的新型高效污水生物处理工艺。其工作原理是利用反应器的好氧微生物降解污水中的有机污染物，同时利用反应器内的硝化细菌转化污水中的氨氮。最后，通过中空纤维膜进行高效的固液分离出水。

MBR利用膜分离装置将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物有效截留，替代传统活性污泥工艺中的二沉池，使生化反应池中的活性污泥浓度(生物量)大大提高;实现水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)的分别控制，将难降解的大分子有机物截留在反应池中不断反应、降解。系统内活性污泥浓度(MLSS)可提升至10 000 mg/L，污泥龄可延长30 d以上。该工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水回用要求的问题。

2 MBR技术形成的历史沿革及其功能分类

在发展过程中，第一代MBR为分置式流程(20世纪60~80年代)。第一代MBR使用板式超滤膜(聚丙烯晴)和管式超滤膜(有机及无机)，由于膜成本高，运行费用大且应用受到限制。

第二代MBR为采用一体化浸没式流程(20世纪80年代末以后)。浸没式MBR的特点是：浸没放置，低压(抽吸或重力)出水，气液两相流扰动，间歇运行，稳定运行时间长，运行能耗低。浸没MBR的型式包括内浸没(与好氧反应器一体)和外浸没(与好氧反应器分置)。

MBR的基本结构包括四个环节，即进水系统、生物反应池、膜组件、自控系统。由于各个环节的多样性，MBR有着不同的分类。从整体上来讲，膜生物反应器分类有以下几种。

膜分离生物反应器，用于污水处理中的固液分离。

膜曝气生物反应器，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。

萃取膜生物反应器，用于工业中优先污染物的处理，选择性透过膜被用于萃取特定的污染物。

按照膜组件的放置方式可分为分体式和一体式膜生物反应器。

分体式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，膜生物反应器的混合液经增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内。

一体式系统则直接将膜组件置于反应器内，通过抽吸得到过滤液，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。

3 目前MBR的利好亮点

MBR由于采用了膜分离技术与生物反应器相结合的方式，有机物的最终去除仍然是微生物细胞的新陈代谢作用，只是膜高效的固液分离作用强化了这种生物处理作用，因此MBR具有许多其他生物处理工艺无法比拟的明显优势，体现在如下几点：

(1) 能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可以直接回用，实现了污水资源化。

(2) 膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器HRT和污泥龄的完全分离，使得运行更加灵活稳定。

(3) 反应器内的微生物浓度高，耐冲击负荷。

(4) 膜生物反应器有利于增殖缓慢的微生物的截留、生长和繁殖，使硝化效率得以提高。通过运行方式的改变也可以具有脱氮和除磷的功能。

(5) 污泥龄可随意控制。膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效果。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄的条件下运行，可以实现基本无剩余污泥的排放。

6) 系统由可编程序控制器(PLC)控制，可以实现全程自动化控制。

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