膜生物反應(yīng)器( Membrance Bioreactor Reactor，簡(jiǎn)稱MBR)是一種由膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝。膜的種類繁多，按分離機(jī)理進(jìn)行分類，有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜) ;按膜的結(jié)構(gòu)型式分類，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

膜生物反應(yīng)器( Membrance Bioreactor Reactor，簡(jiǎn)稱MBR)是一種由膜分離與生物處理技術(shù)組合而成的廢水生物處理新工藝。

膜的種類繁多，按分離機(jī)理進(jìn)行分類，有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無(wú)機(jī)膜) ;按膜的結(jié)構(gòu)型式分類，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

MBR工藝在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

80年代以來(lái)，膜生物反應(yīng)器愈來(lái)愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)之一。目前該技術(shù)己應(yīng)用于美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和埃及等十多個(gè)國(guó)家，規(guī)模從6m3/d至 13000m3/d不等。

我國(guó)對(duì)MBR的研究還不到十年，但進(jìn)展十分迅速。國(guó)內(nèi)對(duì)MBR的研究大致可分為幾個(gè)方面：

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(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)臺(tái)式工藝、兩相厭氧工藝;

2.影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性;

3.擴(kuò)大MBR的應(yīng)用范圍，MBR的研究對(duì)象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水(食品廢水、啤酒廢水)與難降解工業(yè)廢水(石化污水、印染廢水等)，但以生活污水的處理為主。

MBR工藝的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：

1.高效地進(jìn)行固液分離,其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池,出水水質(zhì)良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實(shí)現(xiàn)了污水資源化。

2.膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi),實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。

3.由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級(jí)處理的全部工藝設(shè)施,因此可大幅減少占地面積,節(jié)省土建投資。

4.利于硝化細(xì)菌的截留和繁殖,系統(tǒng)硝化效率高。通過(guò)運(yùn)行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

5.由于泥齡可以非常長(zhǎng),從而大大提高難降解有機(jī)物的降解效率。

6.反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長(zhǎng)泥齡下運(yùn)行,剩余污泥產(chǎn)量極低,由于泥齡可無(wú)限長(zhǎng),理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放。

7.系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC控制,操作管理方便。

MBR工藝的組成

通常提到的膜 - 生物反應(yīng)器實(shí)際上是三類反應(yīng)器的總稱：

1.曝氣膜 - 生物反應(yīng)器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;

2.萃取膜 - 生物反應(yīng)器( Extractive Membrane Bioreactor, EMBR );

3.固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器( Solid/Liquid Separation MembraneBioreactor, SLSMBR, 簡(jiǎn)稱 MBR )。

曝氣膜

曝氣膜--生物反應(yīng)器(AMBR)采用透氣性致密膜(如硅橡膠膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點(diǎn)( Bubble Point)情況下，可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無(wú)泡曝氣。

該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。

萃取膜

萃取膜--生物反應(yīng)器，又稱為EMBR(Extractive Membrane Bioreactor)。因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理;

當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過(guò)程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會(huì)造成大氣污染。

為了解決這些技術(shù)難題，英國(guó)學(xué)者Livingston研究開發(fā)了EMB。廢水與活性污泥被膜隔開來(lái)，廢水在膜內(nèi)流動(dòng)，而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以通過(guò)選擇性透過(guò)膜被另一側(cè)的微生物降解。

由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如HRT和SRT可分別控制在最優(yōu)的范圍，維持最大的污染物降解速率。

固液分離型膜

固液分離型膜--生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得最為廣泛深入的一類膜--生物反應(yīng)器，是一種用膜分離過(guò)程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。其通過(guò)膜組件將固體有機(jī)物回流至反應(yīng)器中，再將處理過(guò)的有機(jī)水排出。膜分離生物反應(yīng)器的類型可以根據(jù)膜組件與生物反應(yīng)器位置進(jìn)行分類有一體式膜生物反應(yīng)器、分置式膜生物反應(yīng)器、復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。

在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，二次沉淀池中的泥水分離靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時(shí)間(HRT)與污泥齡(SRT)相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。

編輯：趙凡