MBR膜生物反应器简介

MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor），是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。

膜的种类繁多,按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等；按膜的性质分类，有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ；按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

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MBR 工艺的组成

膜- 生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。

通常提到的膜 - 生物反应器实际上是三类反应器的总称：

① 曝气膜 - 生物反应器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ；

② 萃取膜 - 生物反应器（ ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR ）；

③ 固液分离型膜 - 生物反应器（ Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 简称 MBR ）。

1、曝气膜 - 生物反应器

曝气膜 -生物反应器早见于 Cote.P 等 1988年报道，采用透气性致密膜（如硅橡胶膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点（ Bubble Point）情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。如图 [1] 所示。

2、萃取膜 - 生物反应器

萃取膜 - 生物反应器 又称为 EMBR （Extractive Membrane Bioreactor）。

因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提的现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Livingston研究开发了 EMB 。

废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以选择性透过膜被另一侧的微生物降解。

由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理效果稳定。系统的运行条件如 HRT 和 SRT 可分别控制在优的范围，维持极大的污染物降解速率。

3、固液分离型膜 - 生物反应器

固液分离型膜 - 生物反应器是在水处理领域中研究得为广泛深入的一类膜 -生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。

在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。

而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。

由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在 1.5~3.5g/L左右，从而限制了生化反应速率。

水力停留时间（ HRT ）与污泥龄（ SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。

MBR膜生物反应器系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的 25% ～40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。

针对上述问题， MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中t效菌 (特别是优势菌群 ) 的出现，提高了生化反应速率。

同时，通过降低 F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。

要想快速地启动厌氧生物反应器，首先要把握影响其运行的因素，主要有以下4个方面：

1.环境条件，如工艺运行时的温度、pH值、营养配比等 ;

2.废水性质，如废水的组成和浓度的大小 ; 

3.接种污泥，如接种污泥的数量、活性和污泥性质; 

4.运行条件，如初始负荷、负荷提高的方法、水力停留时间及混合程度等 ; 

针对这些因素并结合多方运营经验，启动过程中，要重点把握以下要点：

1、温度：行业内把厌氧生物反应器的运行温度分为高、中、低三档，具体的限值不定，大多数情况采取中温运行，温度值大概在30-40℃，此范围稳定高，效果佳。控制温度，除了选择合理的范围，关键在于保持稳定，如果出现较大波动（超过5℃），则会导致污泥活性下降。

2、pH：范围在6.8-7.2为佳，厌氧环境中，大多数细菌可以在pH为5.0-8.5的范围存活，如产酸菌可以在pH小于5时仍能生长，但是部分菌种对pH较为敏感，如非常重要的产甲烷菌适宜生长的pH为6.5-7.8。

pH可以在较小的范围内波动，但是波动幅度不宜过大，且偏离时间不宜太长。

3、悬浮物：工程实践证明，废水中悬浮物浓度过高（≥100mg /L）对厌氧反应器的运行是不利的，控制厌氧反应器进水的浓度可以缩短启动时间。

因此，在废水进入厌氧反应器之前有必要采取措施加以去除。

4、营养平衡：一般而言 ，C O D∶ N ∶ P控制范围为100∶(1~ 10)∶(1~ 5)。

5、有机负荷：初始启动时，有机负荷不宜过高，负荷过高会导致产酸的速率大于用酸的速率，进而导致整个系统的pH下降，影响产甲烷菌发挥作用。

6、接种污泥：初次启动需要接种污泥，接种的污泥量要大，活性要高，污泥来源避免单一。如果能接种大量的厌氧污泥，可以缩短启动时间；如果接种污泥中含有大量产甲烷菌，效果会更好。 

      影响启动的因素很多 ,各因素又相互关联、相互影响。因此，针对某一种废水的启动方法也就不尽相同，在工程实践中，要综合上述基本认知、经验以及试验数据综合考量。