MBR工藝原理以及缺點,由生物處理和膜處理兩部分

　　MBR工藝體現了“治理再利用”的節水理念。 MBR膜生物反應器技術是傳統生物處理技術與膜分離技術的結合。 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膜分離技術采用超濾法代替傳統的生物處理沉淀池，固液分離效果好，為解決回用水質問題提供可靠保障。

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

　　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穩定運行，應在膜下進行一定量的曝氣，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。

　　膜生物反應器主要是由膜組件和生物反應器的兩個部分的組成。基于膜組件與生物反應器的組合方式可將膜生物反應器分為以下三種類型：分置式膜生物反應器、一體式膜生物反應器和復合式膜生物反應器。

　　1、分置式膜生物反應器

　　分置式膜生物反應器是指膜組件與生物反應器分開設置，相對獨立，膜組件與生物反應器通過泵與管路相連接。分置式膜生物反應器的工藝流程如圖1所示。

　　該工藝膜組件和生物反應器各自分開，獨立運行，因而相互干擾較小，易于調節控制，而且，膜組件置于生物反應器之外，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，這是其動力費用大的原因，每噸出水的能耗為2～10kWh，約是傳統活性污泥法能耗的10～20倍，因此能耗較低的一體式膜生物反應器的研究逐漸得到了人們的重視。

　　2、復合式膜生物反應器

　　復合式膜生物反應器也是將膜組件置于生物反應器之中，通過重力或負壓出水，但生物反應器的型式不同#復合式MBR，是在生物反應器中安裝填料，形成復合式處理系統，其工藝流程如圖3所示。

　　在復合式膜生物反應器中安裝填料的目的有兩個：一是提高處理系統的抗沖擊負荷，保證系統的處理效果;二是降低反應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。

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

　　3、一體式膜生物反應器

　　一體式膜生物反應器起源于日本，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用。一體式膜生物反應器是將膜組件直接放置在生物反應器中，有時又稱為淹沒式膜生物反應器(SMBR)，依靠重力或水泵抽吸產生的負壓或真空泵作為出水動力。一體式膜生物反應器工藝流程如圖2所示。該工藝由于膜組件置于生物反應器之中，減少了處理系統的占地面積，而且該工藝用抽吸泵或真空泵抽吸出水，動力消耗費用遠遠低于分置式膜生物反應器，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，則可完全節省這部分費用。但由于膜組件浸沒在生物反應器的混合液中，污染較快，而且清洗起來較為麻煩，需要將膜組件從反應器中取出。

　　(1)占地面積小，節省空間

　　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，可以在高負荷下運轉，所以可以大幅度地節約占地面積。

　　(2)出水水質穩定、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，因此系統內的生物相極大豐富，活性污泥馴化、增量的過程大大縮短，處理的深度和系統抗沖擊的能力得以加強，出水水質非常穩定。

　　(3)運行管理方便、維護簡單

　　傳統的好氧活性污泥處理工藝，在高污泥負荷的情況運行會出現污泥膨脹現象，導致系統不能正常運行、出水不達標。而MBR工藝是用通過膜的抽吸來進行泥水分離，因此，污泥膨脹對于MBR出水的影響遠小于傳統工藝，因此運行管理非常方便。

　　自動化程度高，維護簡單。

　　(4)抗沖擊性強

　　當進水水量短時間內有較大變化時，可以考慮短時間加大膜的通過流量以達到緩解沖擊的目的。當進水水質變化時，由于有較高的污泥濃度，在一定范圍內也可以達到緩解沖擊的目的。

　　(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器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，可以實現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物質。

　　(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、不產生污泥膨脹

　　因為MBR工藝中BOD污泥負荷低，污泥處于高內源呼吸相，細菌內源代謝后只留下惰性的殘留物，產泥量很少。MBR反應器的污泥產率低于傳統活性污泥法。傳統活性污泥法的污泥產率為0.5~1.0KgMLSS/KgBOD，MBR工藝的污泥產率僅為0.1～0.3KgMLSS/KgBOD。BOD污泥負荷低，泥齡長，抑制絲狀菌的增值，解決了傳統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物的截留，增加了生物反應池的降解效率。主要原因有三：其一，維持了較高的污泥濃度;其二，有機污染物的氧化降解過程是一放熱反應，由于污泥濃度較高，生物反應池更容易維持在較高的溫度下運行，保證了細菌較高的生物活性;其三，有機物的降解需要微生物在反應池的停留時間大于降解該有機物的最小污泥停留時間。膜生物反應器工藝由于微生物泥齡較長，一些傳統工藝難降解的有機物都會為膜生物反應器降解。因而MBR工藝的有機物降解效率要比傳統方法高10～15倍(Buisson等，1998)。出水水質能夠達到BOD：5mg/L、 NH4+-N：5mg/L、SS：5mg/L。

　　3、由于膜價格和膜更換費用高昂，MBR工藝的應用范圍曾受到限制

　　近十多年來膜技術發展迅速，膜更換費用已經從全部費用中所占的比例約54%下降到不足9%(Churchouse&Wildgoose，2004)。隨著膜技術的不斷革新、膜壽命的不斷延長，膜水通量的逐步提高和運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，比如在膜池內超濾膜的下方以一定強度的空氣不斷對膜進行沖洗抖動，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工藝的優勢在生活污水處理與回用中逐步顯現出來。

　　MBR工藝其高效的處理效果，在當今社會受到環保界人士的青睞并受到認可，已被廣泛的應用于各領域的污水處理。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、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)對出水水質要求嚴格的地區。