MBR工藝原理以及缺點(diǎn),由生物處理和膜處理兩部分

　　MBR工藝體現(xiàn)了“治理再利用”的節(jié)水理念。 MBR膜生物反應(yīng)器技術(shù)是傳統(tǒng)生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)的結(jié)合。 MBR工藝由生物處理和膜處理兩部分組成。

　　生物處理部分包括缺氧池和好氧池;膜處理部包括膜池。 MBR膜分離技術(shù)采用超濾法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的生物處理沉淀池，固液分離效果好，為解決回用水質(zhì)問題提供可靠保障。

　　首先用活性污泥去除水中可生物降解的有機(jī)污染物，然后用膜將凈化水和活性污泥進(jìn)行固液分離。

　　中空纖維膜為管壁微孔，可截留活性污泥和大部分懸浮物，出水清澈透明。為使膜能長時間連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)在膜下進(jìn)行一定量的曝氣，既滿足生物需氧量，又使膜絲不斷晃動，防止活性污泥附著在膜表面污染。

　　膜生物反應(yīng)器主要是由膜組件和生物反應(yīng)器的兩個部分的組成。基于膜組件與生物反應(yīng)器的組合方式可將膜生物反應(yīng)器分為以下三種類型：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。

　　1、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2～10kWh，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。

　　2、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。

　　復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中，由于填料上附著生長著大量微生物，能夠保證系統(tǒng)具有較高的處理效果并有抵抗沖擊負(fù)荷的能力，同時又不會使反應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥濃度過高，影響膜通量。

　　3、一體式膜生物反應(yīng)器

　　一體式膜生物反應(yīng)器起源于日本，主要用于處理生活污水，近幾年，一些歐洲國家也熱衷于研究和應(yīng)用。一體式膜生物反應(yīng)器是將膜組件直接放置在生物反應(yīng)器中，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，則可完全節(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。

　　(1)占地面積小，節(jié)省空間

　　生物處理高濃度廢水時，處理濃度越高，需要處理槽的尺寸就越大。采用MBR工藝，由于污泥濃度高，可以在高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，所以可以大幅度地節(jié)約占地面積。

　　(2)出水水質(zhì)穩(wěn)定、透明度高

　　中空纖維膜能夠截留幾乎所有的微生物，尤其是針對難以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系統(tǒng)內(nèi)的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統(tǒng)抗沖擊的能力得以加強(qiáng)，出水水質(zhì)非常穩(wěn)定。

　　(3)運(yùn)行管理方便、維護(hù)簡單

　　傳統(tǒng)的好氧活性污泥處理工藝，在高污泥負(fù)荷的情況運(yùn)行會出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常運(yùn)行、出水不達(dá)標(biāo)。而MBR工藝是用通過膜的抽吸來進(jìn)行泥水分離，因此，污泥膨脹對于MBR出水的影響遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)工藝，因此運(yùn)行管理非常方便。

　　自動化程度高，維護(hù)簡單。

　　(4)抗沖擊性強(qiáng)

　　當(dāng)進(jìn)水水量短時間內(nèi)有較大變化時，可以考慮短時間加大膜的通過流量以達(dá)到緩解沖擊的目的。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)變化時，由于有較高的污泥濃度，在一定范圍內(nèi)也可以達(dá)到緩解沖擊的目的。

　　(5)泥齡長

　　膜分離使污水中的大分子難降解成分，在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機(jī)物的降解效率。反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)基本無剩余污泥排放。由于泥齡長，更加適合世代時間長的微生物生長，有利于去除污水中難講解的有機(jī)物質(zhì)。

　　(6)動力消耗低

　　中空纖維膜所需的吸引壓力僅為-0.1～-0.4公斤/cm2左右，動力消耗低，一般不需要污泥回流。

　　1、不產(chǎn)生污泥膨脹

　　因?yàn)镸BR工藝中BOD污泥負(fù)荷低，污泥處于高內(nèi)源呼吸相，細(xì)菌內(nèi)源代謝后只留下惰性的殘留物，產(chǎn)泥量很少。MBR反應(yīng)器的污泥產(chǎn)率低于傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥法的污泥產(chǎn)率為0.5~1.0KgMLSS/KgBOD，MBR工藝的污泥產(chǎn)率僅為0.1～0.3KgMLSS/KgBOD。BOD污泥負(fù)荷低，泥齡長，抑制絲狀菌的增值，解決了傳統(tǒng)活性污泥法的污泥膨脹問題(ham&Gagliardo，1998)。

　　2、生物降解效率高

　　超濾膜對污水中有機(jī)物的截留，增加了生物反應(yīng)池的降解效率。主要原因有三：其一，維持了較高的污泥濃度;其二，有機(jī)污染物的氧化降解過程是一放熱反應(yīng)，由于污泥濃度較高，生物反應(yīng)池更容易維持在較高的溫度下運(yùn)行，保證了細(xì)菌較高的生物活性;其三，有機(jī)物的降解需要微生物在反應(yīng)池的停留時間大于降解該有機(jī)物的最小污泥停留時間。膜生物反應(yīng)器工藝由于微生物泥齡較長，一些傳統(tǒng)工藝難降解的有機(jī)物都會為膜生物反應(yīng)器降解。因而MBR工藝的有機(jī)物降解效率要比傳統(tǒng)方法高10～15倍(Buisson等，1998)。出水水質(zhì)能夠達(dá)到BOD：5mg/L、 NH4+-N：5mg/L、SS：5mg/L。

　　3、由于膜價格和膜更換費(fèi)用高昂，MBR工藝的應(yīng)用范圍曾受到限制

　　近十多年來膜技術(shù)發(fā)展迅速，膜更換費(fèi)用已經(jīng)從全部費(fèi)用中所占的比例約54%下降到不足9%(Churchouse&Wildgoose，2004)。隨著膜技術(shù)的不斷革新、膜壽命的不斷延長，膜水通量的逐步提高和運(yùn)行過程中膜污染的逐步減少(包括膜污染引起的膜更換)，以及采取必要的措施，比如在膜池內(nèi)超濾膜的下方以一定強(qiáng)度的空氣不斷對膜進(jìn)行沖洗抖動，既起到為生物氧化供氧的作用，又防止活性污泥附著在膜的表面造成膜污染。MBR工藝的優(yōu)勢在生活污水處理與回用中逐步顯現(xiàn)出來。

　　MBR工藝其高效的處理效果，在當(dāng)今社會受到環(huán)保界人士的青睞并受到認(rèn)可，已被廣泛的應(yīng)用于各領(lǐng)域的污水處理。尤其在中水回用上受到很高評價，是中水回用的最佳選擇。

　　(1)新建小區(qū)、大型污水處理廠;

　　(2)對綠化美觀又要求的公司、工程等;

　　(3)占地面積有限的改造項目;

　　(4)對出水水質(zhì)要求嚴(yán)格的地區(qū)。