1,、MBR概述

MBR為膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor）的簡稱,是一種將膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型水處理技術(shù),，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物截留住，省掉二沉池,。膜- 生物反應(yīng)器工藝通過膜的分離技術(shù)大大強(qiáng)化了生物反應(yīng)器的功能,，使活性污泥濃度大大提高，其水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制,。

與傳統(tǒng)廢水生物處理工藝相比,，MBR 工藝具有處理效率高、出水水質(zhì)好,、占地面積小( 只相當(dāng)于傳統(tǒng)處理工藝占地的1/8～1/5),、耐沖擊負(fù)荷、操作管理簡單,、易于實(shí)現(xiàn)自動控制、污泥停留時間與水力停留時間分離等優(yōu)點(diǎn),。

目前,，各國水處理工作者對膜技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛和深入地研究，MBR已廣泛用于生活污水,、一般有機(jī)工業(yè)廢水,、垃圾滲濾液處理等。

2,、MBR的分類及組成

2.1 MBR的分類

根據(jù)膜組件和生物反應(yīng)器的相對位置,，膜- 分離生物反應(yīng)器可以分為分置式膜生物反應(yīng)器、一體式膜生物反應(yīng)器和復(fù)合式膜生物反應(yīng)器,。

分置式膜生物反應(yīng)器分置式膜生物反應(yīng)器是指膜組件與生物反應(yīng)器分開設(shè)置,，相對獨(dú)立，膜組件與生物反應(yīng)器通過泵與管路相連接,。分置式膜生物反應(yīng)器的工藝流程如圖1所示,。該工藝

膜組件和生物反應(yīng)器各自分開，獨(dú)立運(yùn)行,，因而相互干擾較小,，易于調(diào)節(jié)控制，而且,，膜組件置于生物反應(yīng)器之外,，更易于清洗更換。但其動力消耗較大,，加壓泵提供較高的壓力,，造成膜表面高速錯流，延緩膜污染,，這是其動力費(fèi)用大的原因,，每噸出水的能耗為2～10kW·h,，約是傳統(tǒng)活性污泥法能耗的10～20倍，因此能耗較低的一體式膜生物反應(yīng)器的研究逐漸得到了人們的重視,。

圖1 分置式膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

一體式膜生物反應(yīng)器為解決分離式MBR能耗高,，人們研發(fā)了第二代，即一體式MBR,。一體式膜生物反應(yīng)器是將膜組件直接安置在生物反應(yīng)器內(nèi)部,，有時又稱為淹沒式膜生物反應(yīng)器（SMBR），依靠重力或水泵抽吸產(chǎn)生的負(fù)壓或真空泵作為出水動力,。一體式膜生物反應(yīng)器工藝流程如圖2 所示,。該工藝由于膜組件置于生物反應(yīng)器之中，減少了處理系統(tǒng)的占地面積,，而且該工藝用抽吸泵或真空泵抽吸出水,，動力消耗費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分置式膜生物反應(yīng)器，每噸出水的動力消耗約是分置式的1/10,。如果采用重力出水,，則可*節(jié)省這部分費(fèi)用。但由于膜組件浸沒在生物反應(yīng)器的混合液中,，污染較快,，而且清洗起來較為麻煩，需要將膜組件從反應(yīng)器中取出,。

圖2 一體式膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

復(fù)合式膜生物反應(yīng)器復(fù)合式膜生物反應(yīng)器也是將膜組件置于生物反應(yīng)器之中,，通過重力或負(fù)壓出水，但生物反應(yīng)器的型式不同,。復(fù)合式MBR,，是在生物反應(yīng)器中安裝填料，形成復(fù)合式處理系統(tǒng),，其工藝流程如圖3 所示,。在復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中安裝填料的目的有兩個：一是提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷，保證系統(tǒng)的處理效果,；二是降低反應(yīng)器中懸浮性活性污泥濃度,，減小膜污染的程度，保證較高的膜通量,。

圖3 復(fù)合式膜生物反應(yīng)器工藝流程圖

2.2 MBR工藝用膜及膜組件

MBR所用的膜及膜組件種類較多,。根據(jù)膜孔孔徑不同,膜可分為微濾膜、超濾膜,、納濾膜和反滲透膜,其中以微濾膜,、超濾膜應(yīng)用較多。根據(jù)制膜材料不同,分為有機(jī)膜和無機(jī)膜,有機(jī)膜有聚烯烴類膜、纖維素衍生類膜,、聚酯類膜,、聚砜類膜等,無機(jī)膜常見的為陶瓷膜。根據(jù)膜組件形式不同,膜組件可分為平板式,、管式,、螺旋式、中空纖維式等,。

這些膜的孔徑一般介于0.02-0.5μm之間,，因此，只要是粒徑比膜孔徑大的物質(zhì)都可以被截留,，去除的物質(zhì)主要包括膠體,、無機(jī)離子和小粒徑的有機(jī)微污染物例如腐殖酸等。

目前用的較多的是高分子有機(jī)膜材料,，因?yàn)樗某杀据^低,，造價便宜，膜的制造工藝較為成熟,，膜孔徑和形式也較為多樣,。但它的缺點(diǎn)也比較明顯，運(yùn)行過程易污染,、強(qiáng)度低、使用壽命短,。無機(jī)膜雖然有著耐酸,、抗壓、抗溫,、通量高,、能耗相對較低等優(yōu)點(diǎn)，但由于造價昂貴,、不耐堿,、彈性小、膜的加工制備有一定困難等缺點(diǎn),，導(dǎo)致應(yīng)用受到限制,。

3、MBR運(yùn)行的影響因素

3.1 有機(jī)負(fù)荷

研究表明：好氧MBR 出水受容積負(fù)荷與水力停留時間（HRT）的影響較小,，而厭氧MBR出水受沖擊負(fù)荷與HRT的影響較大,。

采好氧膜生物反應(yīng)器處理不同高濃度氨氮的有機(jī)廢水，盡管有機(jī)負(fù)荷從0.085Kg/Kg·d 提高到0.43Kg/Kg·d,，負(fù)荷增加到原來的5倍,，其MBR段的COD去除率基本相當(dāng)。

用厭氧MBR 處理高濃度食品廢水時發(fā)現(xiàn)：當(dāng)COD容積負(fù)荷從2kg/(m2·d)升高到4.5 kg/(m2·d)，COD 去除率從90%下降到70%,。

在好氧MBR 中,污泥濃度隨容積負(fù)荷的增加迅速升高,有機(jī)物去除速率加快,污泥負(fù)荷基本保持不變,從而抑制出水水質(zhì)的惡化,；而在厭氧MBR中,污泥濃度升高緩慢,因此厭氧MBR出水水質(zhì)易受容積負(fù)荷的影響。

3.2 污泥濃度

污泥濃度是MBR系統(tǒng)的重要參數(shù),，不僅影響有機(jī)物的去除能力,，還對膜通量產(chǎn)生影響。許多研究都表明污泥濃度與溶解性微生物產(chǎn)物是影響膜通量的重要參數(shù),。在一定條件下污泥濃度越高,，膜通量越低。

采用MBR 工藝對糧油加工廢水進(jìn)行處理,，研究發(fā)現(xiàn),，在膜面流速固定的情況下，污泥濃度對臨界膜通量的影響比較大,，隨著污泥濃度的升高,，臨界膜通量呈下降趨勢。系統(tǒng)污泥濃度從1-2g/L 增加到10-12g/L 時,，臨界膜通量從10-12L/(m2·h)上升到了16-18L/（m2·h),。

4、MBR的應(yīng)用

4.1 MBR在生活污水的應(yīng)用

城市生活污水是MBR在水處理中涉及較早的領(lǐng)域,，研究和應(yīng)用都比較廣泛,。對無錫三座采用MBR工藝的城市污水廠進(jìn)行分析，結(jié)果表明,，各污水廠出水水質(zhì)基本能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定排放并達(dá)到GB18918-2002 的一級A 標(biāo)準(zhǔn),。
對在廬山風(fēng)景區(qū)老干所生活污水的處理工藝MBR進(jìn)行研究，結(jié)果表明,，通過合理地結(jié)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)行參數(shù)設(shè)計,，MBR系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行，出水水質(zhì)大道排放標(biāo)準(zhǔn),，能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)景區(qū)污水的*,。

4.2 MBR在工業(yè)廢水的應(yīng)用

工業(yè)廢水具有有機(jī)物濃度高、化學(xué)成份復(fù)雜,、有毒有害物質(zhì)多,、難生物降解等特點(diǎn)，傳統(tǒng)處理方法難以有效去除,。MBR 因其的生物降解和良好的凈化效果使其在各種工業(yè)廢水處理中得到關(guān)注和研究應(yīng)用,。

對采用氣浮- 酸化水解-MBR 組合工藝對木材蒸煮廢水和生活污水的混合廢水進(jìn)行處理，在日處理量為80m3的穩(wěn)定運(yùn)行工況下,，出水水質(zhì)達(dá)到國家《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GJ/T48-1999）,，并被回用與廠內(nèi)蒸煮工藝用水,，部分回用于廠區(qū)綠化、沖廁等,。

對某染料中間體生產(chǎn)企業(yè)排放的廢水采用預(yù)處理/UASB/MBR 工藝對其進(jìn)行處理,，調(diào)試結(jié)果表明，在進(jìn)水硫酸鹽≤7500mg/L,、COD≤3500mg/L 的條件下,，出水水質(zhì)可達(dá)到《山東省海河流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/675-2007）的二級標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 MBR在垃圾滲濾液中的應(yīng)用

垃圾滲濾液中含有多種難降解有機(jī)成分,，污染物濃度高,、毒性強(qiáng)、成分復(fù)雜,、水質(zhì)水量波動大,，采用傳統(tǒng)廢水工藝處理很難達(dá)到排放要求。

采用SBR 與MBR-NF/RO 工藝處理垃圾滲濾液：設(shè)計處理規(guī)模為1500m3/d,， 在進(jìn)水COD 為4150-14300mg/L,，NH3-N 為725-1770mg/L、硝酸鹽回流比為500%,、溶解氧為1.8-2.9mg/L 的條件下,，系統(tǒng)對COD 去除率為99.68%-99.81，對NH3-N 的去除率wie99.57%-99.99%,；出水穩(wěn)定,，平均COD 為13.97mg/L，平均NH3-N 為2.24mg/L,，所有出水水質(zhì)指標(biāo)都達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),。

對青島市某生活垃圾填埋處理場采用的MBR-納濾- 反滲透工藝進(jìn)行研究，結(jié)果表明,，在日處理量為150m3，在進(jìn)水水質(zhì)COD為12000mg/L,，BOD5為6000mg/L,，NH3-N為1200mg/L，采用該工藝處理出水水質(zhì)能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),。

膜生物反應(yīng)器技術(shù)已成功用于生活污水,、化工污水、印染廢水,、垃圾滲濾液等廢水的處理中,，特別是在污水處理及再生回用領(lǐng)域起到了重要作用。但是MBR技術(shù)也存在投資大,、能耗大,、運(yùn)行成本高,、膜污染等問題，隨著MBR技術(shù)的發(fā)展和成熟,，膜組件,、膜材料性能的改進(jìn)，膜污染等問題的解決,，MBR技術(shù)將發(fā)揮巨大的作用,。