生物反應器是什么?這些類型你都知道了嗎?

　　生物反應器是什么?MBR又稱膜生物反應器(Membrane Bio-Reactor)，是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。

　　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(zhì)分類，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無機膜) ;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。

　　生物反應器是什么? 膜- 生物反應器主要由膜分離組件及生物反應器兩部分組成。

　　通常提到的膜 - 生物反應器實際上是三類反應器的總稱：

　　① 萃取膜 - 生物反應器( ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR );

　　② 曝氣膜 - 生物反應器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ;

　　③ 固液分離型膜 - 生物反應器( Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR )。

　　曝氣膜 -生物反應器最早見于 Cote.P 等 1988年報道，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( Bubble Point)情況下，可實現(xiàn)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，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。如圖 [1] 所示。

　　萃取膜 - 生物反應器 又稱為 EMBR (Extractive Membrane Bioreactor)。

　　因為高酸堿度或?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;當廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程，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，還會造成大氣污染。為了解決這些技術(shù)難題，英國學者 Livingston研究開發(fā)了 EMB 。

　　生物反應器是什么?廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內(nèi)流動，而含某種專性細菌的活性污泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機污染物可以選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。

　　生物反應器是什么?由于萃取膜兩側(cè)的生物反應器單元和廢水循環(huán)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(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 - 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(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。

　　在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，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行狀況，改善污泥沉降性必須嚴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速率。

　　水力停留時間( HRT )與污泥齡( SRT)相互依賴，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。

　　系統(tǒng)在運行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的 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。

　　針對上述問題， MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機結(jié)合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中特效菌 (特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應速率。

　　同時，通過降低 F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量(甚至為零)，從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。

　　生物反應器是什么?以下討論的均為固液分離型膜 - 生物反應器。

　　生物反應器是什么?根據(jù)膜組件和生物反應器的組合方式，可將膜 - 生物反應器分為：

　　生物反應器是什么?分置式、一體式以及復合式三種基本類型。

　　分置式膜 - 生物反應器把膜組件和生物反應器分開設置。

　　生物反應器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至膜組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過膜，成為系統(tǒng)處理水;固形物、大分子物質(zhì)等則被膜截留，隨濃縮液回流到生物反應器內(nèi)。

　　生物反應器是什么?分置式膜 -生物反應器的特點是運行穩(wěn)定可靠，易于膜的清洗、更換及增設;而且膜通量普遍較大。

　　但一般條件下為減少污染物在膜表面的沉積，延長膜的清洗周期，需要用循環(huán)泵提供較高的膜面錯流流速，水流循環(huán)量大、動力費用高 (Yamamoto, 1989)，并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象 ( Brockmann and Seyfried, 1997 ) 。

　　一體式膜 - 生物反應器是把膜組件置于生物反應器內(nèi)部。

　　生物反應器是什么?進水進入膜 -生物反應器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由膜過濾出水。

　　這種形式的膜 -生物反應器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，并且靠抽吸出水，能耗相對較低;占地較分置式更為緊湊，近年來在水處理領域受到了特別關注。

　　但是一般膜通量相對較低，容易發(fā)生膜污染，膜污染后不容易清洗和更換。

　　生物反應器是什么?復合式膜 - 生物反應器在形式上也屬于一體式膜 - 生物反應器，所不同的是在生物反應器內(nèi)加裝填料，從而形成復合式膜 - 生物反應器，改變了反應器的某些性狀。