MBR工艺原理以及缺点,由生物处理和膜处理两部分

　　MBR工艺体现了“治理再利用”的节水理念。 MBR膜生物反应器技术是传统生物处理技术与膜分离技术的结合。 MBR工艺由生物处理和膜处理两部分组成。

　　生物处理部分包括缺氧池和好氧池;膜处理部包括膜池。 MBR膜分离技术采用超滤法代替传统的生物处理沉淀池，固液分离效果好，为解决回用水质问题提供可靠保障。

　　首先用活性污泥去除水中可生物降解的有机污染物，然后用膜将净化水和活性污泥进行固液分离。

　　中空纤维膜为管壁微孔，可截留活性污泥和大部分悬浮物，出水清澈透明。为使膜能长时间连续稳定运行，应在膜下进行一定量的曝气，既满足生物需氧量，又使膜丝不断晃动，防止活性污泥附着在膜表面污染。

　　膜生物反应器主要是由膜组件和生物反应器的两个部分的组成。基于膜组件与生物反应器的组合方式可将膜生物反应器分为以下三种类型：分置式膜生物反应器、一体式膜生物反应器和复合式膜生物反应器。

　　1、分置式膜生物反应器

　　分置式膜生物反应器是指膜组件与生物反应器分开设置，相对独立，膜组件与生物反应器通过泵与管路相连接。分置式膜生物反应器的工艺流程如图1所示。

　　该工艺膜组件和生物反应器各自分开，独立运行，因而相互干扰较小，易于调节控制，而且，膜组件置于生物反应器之外，更易于清洗更换。但其动力消耗较大，加压泵提供较高的压力，造成膜表面高速错流，延缓膜污染，这是其动力费用大的原因，每吨出水的能耗为2～10kWh，约是传统活性污泥法能耗的10～20倍，因此能耗较低的一体式膜生物反应器的研究逐渐得到了人们的重视。

　　2、复合式膜生物反应器

　　复合式膜生物反应器也是将膜组件置于生物反应器之中，通过重力或负压出水，但生物反应器的型式不同#复合式MBR，是在生物反应器中安装填料，形成复合式处理系统，其工艺流程如图3所示。

　　在复合式膜生物反应器中安装填料的目的有两个：一是提高处理系统的抗冲击负荷，保证系统的处理效果;二是降低反应器中悬浮性活性污泥浓度，减小膜污染的程度，保证较高的膜通量。

　　复合式膜生物反应器中，由于填料上附着生长着大量微生物，能够保证系统具有较高的处理效果并有抵抗冲击负荷的能力，同时又不会使反应器内悬浮污泥浓度过高，影响膜通量。

　　3、一体式膜生物反应器

　　一体式膜生物反应器起源于日本，主要用于处理生活污水，近几年，一些欧洲国家也热衷于研究和应用。一体式膜生物反应器是将膜组件直接放置在生物反应器中，有时又称为淹没式膜生物反应器(SMBR)，依靠重力或水泵抽吸产生的负压或真空泵作为出水动力。一体式膜生物反应器工艺流程如图2所示。该工艺由于膜组件置于生物反应器之中，减少了处理系统的占地面积，而且该工艺用抽吸泵或真空泵抽吸出水，动力消耗费用远远低于分置式膜生物反应器，每吨出水的动力消耗约是分置式的1/10。如果采用重力出水，则可完全节省这部分费用。但由于膜组件浸没在生物反应器的混合液中，污染较快，而且清洗起来较为麻烦，需要将膜组件从反应器中取出。

　　(1)占地面积小，节省空间

　　生物处理高浓度废水时，处理浓度越高，需要处理槽的尺寸就越大。采用MBR工艺，由于污泥浓度高，可以在高负荷下运转，所以可以大幅度地节约占地面积。

　　(2)出水水质稳定、透明度高

　　中空纤维膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，出水水质非常稳定。

　　(3)运行管理方便、维护简单

　　传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用通过膜的抽吸来进行泥水分离，因此，污泥膨胀对于MBR出水的影响远小于传统工艺，因此运行管理非常方便。

　　自动化程度高，维护简单。

　　(4)抗冲击性强

　　当进水水量短时间内有较大变化时，可以考虑短时间加大膜的通过流量以达到缓解冲击的目的。当进水水质变化时，由于有较高的污泥浓度，在一定范围内也可以达到缓解冲击的目的。

　　(5)泥龄长

　　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率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。由于泥龄长，更加适合世代时间长的微生物生长，有利于去除污水中难讲解的有机物质。

　　(6)动力消耗低

　　中空纤维膜所需的吸引压力仅为-0.1～-0.4公斤/cm2左右，动力消耗低，一般不需要污泥回流。

　　1、不产生污泥膨胀

　　因为MBR工艺中BOD污泥负荷低，污泥处于高内源呼吸相，细菌内源代谢后只留下惰性的残留物，产泥量很少。MBR反应器的污泥产率低于传统活性污泥法。传统活性污泥法的污泥产率为0.5~1.0KgMLSS/KgBOD，MBR工艺的污泥产率仅为0.1～0.3KgMLSS/KgBOD。BOD污泥负荷低，泥龄长，抑制丝状菌的增值，解决了传统活性污泥法的污泥膨胀问题(ham&Gagliardo，1998)。

　　2、生物降解效率高

　　超滤膜对污水中有机物的截留，增加了生物反应池的降解效率。主要原因有三：其一，维持了较高的污泥浓度;其二，有机污染物的氧化降解过程是一放热反应，由于污泥浓度较高，生物反应池更容易维持在较高的温度下运行，保证了细菌较高的生物活性;其三，有机物的降解需要微生物在反应池的停留时间大于降解该有机物的最小污泥停留时间。膜生物反应器工艺由于微生物泥龄较长，一些传统工艺难降解的有机物都会为膜生物反应器降解。因而MBR工艺的有机物降解效率要比传统方法高10～15倍(Buisson等，1998)。出水水质能够达到BOD：5mg/L、 NH4+-N：5mg/L、SS：5mg/L。

　　3、由于膜价格和膜更换费用高昂，MBR工艺的应用范围曾受到限制

　　近十多年来膜技术发展迅速，膜更换费用已经从全部费用中所占的比例约54%下降到不足9%(Churchouse&Wildgoose，2004)。随着膜技术的不断革新、膜寿命的不断延长，膜水通量的逐步提高和运行过程中膜污染的逐步减少(包括膜污染引起的膜更换)，以及采取必要的措施，比如在膜池内超滤膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行冲洗抖动，既起到为生物氧化供氧的作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜污染。MBR工艺的优势在生活污水处理与回用中逐步显现出来。

　　MBR工艺其高效的处理效果，在当今社会受到环保界人士的青睐并受到认可，已被广泛的应用于各领域的污水处理。尤其在中水回用上受到很高评价，是中水回用的最佳选择。

　　(1)新建小区、大型污水处理厂;

　　(2)对绿化美观又要求的公司、工程等;

　　(3)占地面积有限的改造项目;

　　(4)对出水水质要求严格的地区。