一文全面了解MBR膜生物反应器

剩余污泥产量少

该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低(理论上可以实现零污泥排放)，降低了污泥处理费用。

占地面积小，不受设置场合限制

生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省;该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。

可去除氨氮及难降解有机物

由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

操作管理方便，易于实现自动控制

该工艺实现了水力停留时间(HRT)与污泥停留时间(SRT)的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。

易于从传统工艺进行改造

该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理(从而实现城市污水的大量回用)等领域有着广阔的应用前景。

膜--生物反应器存在的不足

(1)膜造价高，使膜--生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺;

(2)膜污染容易出现，给操作管理带来不便;

(3)能耗高：首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力;其次是MBR池中MLSS浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度;还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。

工艺用膜

膜可以由很多种材料制备，可以是液相、固相甚至是气相的。使用的分离膜绝大多数是固相膜。根据孔径不同可分为：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜;根据材料不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是微滤级别膜。膜可以是均质或非均质的，可以是荷电的或电中性的。广泛用于废水处理的膜主要是由有机高分子材料制备的固相非对称膜。

膜的分类依据及分类：

膜材质

1、高分子有机膜材料：聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。

有机膜成本相对较低，造价便宜，膜的制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多样，应用广泛，但运行过程易污染、强度低、使用寿命短。

2、无机膜：是固态膜的一种，是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。

在MBR中使用的无机膜多为陶瓷膜。优点是：它可以在pH=0~14、压力P<10MPa、温度<350℃的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力;缺点是：造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。

膜孔径

MBR工艺中用膜一般为微滤膜(MF)和超滤膜(UF)，大都采用0.1～0.4μm膜孔径，这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。

微滤膜常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等。

超滤常用聚合物材料有：聚砜、聚醚砜(PES)、聚酰胺、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醚醚酮、聚亚酰胺、聚醚酰胺等。

膜组件

为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件(Module)。

工业上常用的膜组件形式有五种：

板框式(PlateandFrameModule)、螺旋卷式(SpiralWoundModule)、圆管式(TubularModule)、中空纤维式(HollowFiberModule)和毛细管式(CapillaryModule)。前两种使用平板膜，后三者使用管式膜。圆管式膜直径>10mm;毛细管式0.5~10.0mm;中空纤维式<0.5mm。

各种膜组件特性

(1)板框式

MBR工艺最早应用的一种膜组件形式，外形类似于普通的板框式压滤机。

优点：制造组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更换。

缺点：密封较复杂，压力损失大，装填密度小。

(2)圆管式

由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型，即进水从管内流入，渗透液从管外流出。膜直径在6~24mm之间。

优点：料液可以控制湍流流动，不易堵塞，易清洗，压力损失小。

缺点：装填密度小。

(3)中空纤维式

外径一般为40～250μm，内径为25～42μm。在MBR中，常把组件直接放入反应器中，不需耐压容器，构成浸没式膜--生物反应器。一般为外压式膜组件。

优点：耐压强度高，不易变形，不需支撑材料;装填密度高;造价相对较低;寿命较长，可以采用物化性能稳定，透水率低的尼龙中空纤维膜。

缺点：对堵塞敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。

MBR膜组件设计的一般要求

(1)对膜提供足够的机械支撑，流道通畅，没有流动死角和静水区;

(2)能耗较低，尽量减少浓差极化，提高分离效率，减轻膜污染;

(3)尽可能高的装填密度，安装，清洗、更换方便;

(4)具有足够的机械强度、化学和热稳定性。

膜组件的选用要综合考虑其成本，装填密度、应用场合、系统流程、膜污染及清洗、使用寿命等。

膜组件的设计注意事项

1、把膜片拼装在一起形成一个膜组件，特别注意的是，膜片与膜片之间间距要足够大，有效距离要大于100mm(轴心距大于140mm)，如果膜片本身膜丝密度大，那么有效间距要适当放宽，这样做的目的是保持冲洗气流顺畅到达顶部膜丝，也可以减少膜丝之间的板结和截留物，减少膜组件的清洗频率;

2、膜片横向和竖向装都可以，具体取决于安装的空间;横向装时，膜丝保持微下垂，下垂幅度保持在10mm，也可以这样说，在保证膜丝不受拉力的前提下，尽量直，这样膜丝和膜丝之间就不会留有太多的杂物;

3、不能把膜组件做的很大，因为太大的膜组件，其安装密度就会大，同样的搅拌空气量对它来讲却显不足，而且在膜片上积累很多包裹物的时候，就需要对膜片进行喷洗，用高压水枪或自来水，安装太密会让你很难冲到内层膜片，建议单个膜组件处理量不要超过1.5m3/h。

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