MBR工藝組合解析（上）

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一項環境保護的專業知識——MBR工藝組合。

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

一、MBR工藝在國內的研究現狀

80年代以來，膜生物反應器愈來愈受到重視，成為研究的熱點之一。目前該技術己應用於美國、德國、法國和埃及等十多個國家，規模從6m³／d至 13000m³／d不等。

我國對MBR的研究還不到十年，但進展十分迅速。國內對MBR的研究大致可分為幾個方麵：

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汙泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性汙泥與生物膜相結合的複合式工藝、兩相厭氧工藝；

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

3、擴大MBR的應用範圍，MBR的研究對象從生活汙水擴展到高濃度有機廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業廢水（石化汙水、印染廢水等），但以生活汙水的處理為主。

二、MBR工藝的特點

與傳統的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點：

1、高效地進行固液分離,其分離效果遠好於傳統的沉澱池,出水水質良好,出水懸浮物和濁度接近於零,可直接回用,實現了汙水資源化。

2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內,實現反應器水力停留時間(HRT)和汙泥齡(SRT)的完全分離,運行控製靈活穩定。

3、由於MBR將傳統汙水處理的曝氣池與二沉池合二為一,並取代了三級處理的全部工藝設施,因此可大幅減少占地麵積,節省土建投資。

4、利於硝化細菌的截留和繁殖,係統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5、由於泥齡可以非常長,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、低汙泥負荷、長泥齡下運行,剩餘汙泥產量極低,由於泥齡可無限長,理論上可實現零汙泥排放。

7、係統實現PLC控製,操作管理方便。

三、MBR工藝的組成

通常提到的膜 - 生物反應器實際上是三類反應器的總稱：

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

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

固液分離型膜 - 生物反應器（ Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR ）。

1、曝氣膜

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

該工藝的特點是提高了接觸時間和傳氧效率，有利於曝氣工藝的控製，不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。

2、萃取膜

萃取膜--生物反應器，又稱為EMBR（Extractive Membrane Bioreactor）。因為高酸堿度或對生物有毒物質的存在，某些工業廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；當廢水中含揮發性有毒物質時，若采用傳統的好氧生物處理過程，汙染物容易隨曝氣氣流揮發，發生氣提現象，不僅處理效果很不穩定，還會造成大氣汙染。

為了解決這些技術難題，英國學者Livingston研究開發了EMB。廢水與活性汙泥被膜隔開來，廢水在膜內流動，而含某種專性細菌的活性汙泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機汙染物可以通過選擇性透過膜被另一側的微生物降解。

由於萃取膜兩側的生物反應器單元和廢水循環單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應器中營養物質和微生物生存條件不受廢水水質的影響，使水處理效果穩定。係統的運行條件如HRT和SRT可分別控製在最優的範圍，維持最大的汙染物降解速率。

3、固液分離型膜

固液分離型膜--生物反應器是在水處理領域中研究得最為廣泛深入的一類膜--生物反應器，是一種用膜分離過程取代傳統活性汙泥法中二次沉澱池的水處理技術。其通過膜組件將固體有機物回流至反應器中，再將處理過的有機水排出。膜分離生物反應器的類型可以根據膜組件與生物反應器位置進行分類有一體式膜生物反應器、分置式膜生物反應器、複合式膜生物反應器。

在傳統的廢水生物處理技術中，二次沉澱池中的泥水分離靠重力作用完成的，其分離效率依賴於活性汙泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而汙泥的沉降性取決於曝氣池的運行狀況，改善汙泥沉降性必須嚴格控製曝氣池的操作條件，這限製了該方法的適用範圍。

由於二沉池固液分離的要求，曝氣池的汙泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限製了生化反應速率。水力停留時間（HRT）與汙泥齡（SRT）相互依賴，提高容積負荷與降低汙泥負荷往往形成矛盾。係統在運行過程中還產生了大量的剩餘汙泥，其處置費用占汙水處理廠運行費用的25% ～40% 。傳統活性汙泥處理係統還容易出現汙泥膨脹現象，出水中含有懸浮固體，出水水質惡化。

針對上述問題，MBR將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合，大大提高了固液分離效率；並且由於曝氣池中活性汙泥濃度的增大和汙泥中特效菌（特別是優勢菌群）的出現，提高了生化反應速率；同時，通過降低F/M比減少剩餘汙泥產生量（甚至為0），從而基本解決了傳統活性汙泥法存在的許多突出問題。

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