马训孟1 刘秋凤2
山东利源海达环境工程有限公司 山东济南 250101
【摘 要】MBR工艺技术的全称为膜生物反应器技术，膜生物反应器（MBR）是一种新型、高效的废水处理工艺，由于该技术是膜技术和污水生物处理技术有机结合产生的而具有显著优势，在工业废水处理中得到了日益广泛的应用。本文从MBR工艺的原理、类型等讲起，浅论了该技术在工业废水处理过程中的应用现状，阐明了该工艺在应用中存在的问题并提出了提出了一些建议和措施。
【关键词】MBR工艺技术；膜生物反应器；废水处理
引言：膜生物反应器（Membrane bioreactor，MBR）是一种将膜分离技术和生物降解技术有机结合而成的新型水处理技术。与传统的活性污泥法相比，该工艺利用膜分离设备将生化反应池中的大分子有机物和活性污泥截留在池中，用膜装置取代二沉池进行泥水分离，具有更高效率的分离效果；它几乎能将所有的微生物截留在生物反应器中，使得反应器中保持很高的微生物量，污泥龄可以很长，使出水中的有机污染物含量降到最低，有效地去除氮、磷污染物，因此，MBR工艺具有许多其它生物处理工艺不可比拟的优势，广泛应用于废水深度处理、水资源再利用领域，具有广阔的应用前景。
1 MBR工艺概述
1.1 MBR工艺净水原理
MBR工艺首先利用生物反应器中微生物的降解作用对废水进行处理，再经过膜的高效分离将大分子有机物和活性污泥截留在生物反应器当中。通过膜的分离技术大大强化了生物反应器的处理性能，使活性污泥浓度大大提高，MBR 工艺的水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别进行控制，提高了工艺的操作性。
1.2类型
MBR的基本结构包括四个环节：进水系统、生物反应池、膜组件、自控系统。由于各个环节的多样性，MBR 有着不同的分类。按膜组件和生物反应器的相对位置，MBR可以分为一体式膜生物反应器、分置式膜生物反应器和复合式膜生物反应器三种。按膜组件功能，可分为膜—曝气生物反应器、萃取膜生物反应器、膜分离生物反应器；按膜组件形式不同，MBR可分为管式、板框式、中空纤维式；按压力驱动形式不同，可分为外压式、抽吸式反应器；按生物反应器类型，可分为好氧式和厌氧式两种。制图如下：
分类依据种类
膜组件和生物反应器的相对位置一体式膜生物反应器、分置式膜生物反应器和复合式膜生物反应器
膜组件功能膜—曝气生物反应器、萃取膜生物反应器、膜分离生物反应器
膜组件形式管式、板框式、中空纤维式
压力驱动形式外压式、抽吸式反应器
生物反应器类型好氧式、厌氧式
1.3特点
（1）出水水质稳定。MBR 能够进行高效的固液分离，膜单元能够截留可溶性大分子化合物和微生物，出水水质良好，符合三级处理标准，可直接回用或补充地下水。可进行回用。
（2）提升了难降解有机物的净化效率，降低了水力停留时间。在反应器内通常都会留有大量的难降解有机物，那么其与微生物的接触时间就更长，那么就可以更好的培养专性微生物，大大的提升了难降解有机物的净化效率。
（3）耐负荷冲击。MBR 的微生物浓度远高于其他生物反应器，装置能够处理的容积负荷大，当进水的有机物浓度变化较大时，单位质量微生物在单位时间内处理的有机物质量，即有机负荷率变化不会很大，那么系统的处理效果也不会有很大变化。
（4）MBR 利用其高的 MLSS，可以保证有机负荷高峰期的出水水质，且在低峰期污泥可以进行自身消化（内源呼吸），致使剩余污泥比常规活性污泥法处理少50 %~80 %，可以减小剩余污泥处置费用。
1.4不足
（1）膜组件造价高，工程投资较大，比常规处理方法高30 %~50 %。
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（2）目前的膜寿命都比较短，膜组件一般只能使用 5 年左右，需要到期更换，进一步增加了运行成本。
（3）能耗较高，因为泥水分离过程需要一定的膜驱动力，而且生物反应器中污泥浓度很高，要有足够的氧传递速率，需要加大曝气量。
（4）膜容易被污染，需要定期进行清洗，给操作管理带来了不便。
2．应用现状
2.1应用
2.1.1 MBR 技术在重金属行业废水处理中的应用
聂凯等人分别采用陶瓷膜和超滤膜生物反应器对某印刷电路板（PCB）厂现有废水处理厂出水进行深度处理研究。结果表明：在进水 COD 191.2~270.4 mg/L、NH3-N 30~50 mg/L，MLSS 6500 mg/L、DO 4~8 mg/L、反应时间为 5 h 的条件下，两种膜生物反应器出水 COD 和 NH3-N 的浓度分别低于 99.2 mg/L 和 0.759 mg/L，达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中的一级排放标准。
2.2.2 MBR 技术在乙烯废水处理中的应用
贾秀芹在某乙烯工程采用MBR工艺进行废水处理。工程运行结果表明，该工艺出水水质稳定，CODCr，NH3-N、油的平均质量浓度分别为24.45、0.37/0.36mg/L，出水SS检测不出，满足GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准的要求。
2.2.3在合成氨工业废水处理中的应用
魏维刚、刘岚在某废水处理站采用采用A/O/A+MBR工艺，MBR采用一体式，选用 MUNG-620AIIT型中空纤维微滤膜进行合成氨工业废水处理。MBR 投运后，出水COD 含量 <70mg/L，NH3-N含量含量可稳定在<25mg/L，2套 MBR系统的产水量均为150m3/h，达到了设计要求。1年多的实际运行情况表明，该污水处理系统为企业的节能减排提供了可靠保障。
2.2影响 MBR 净化效果的因素
影响 MBR 工艺系统运行效果的 4 个重要指标分别是污泥浓度（MLSS）、COD 负荷、温度、pH。随着 MLSS 的增高，微生物量也就增加，对水质水量的变化适应能力加强，抗冲击负荷能力变强。由于 MBR 出水水质稳定，所以其动力学参数 COD 污泥负荷和容积负荷随进、出水的 COD 浓度变化而变化。温度对微生物及其酶的活性都有很大的影响，温度的改变不仅影响生化反应的速度和平衡等，而且还影响微生物及其酶系统的种类，从而产生不同类型的生化反应。在 MBR 工艺中，pH 的降低，对 COD 的去除率影响不是很大，但对NH3-N的去除率影响很大。
3 存在的问题及改进建议
3.1存在的问题
MBR工艺技术在工业废水处理的应用过程中存在的主要问题是膜污染。膜污染指的是与膜接触的污水中的胶粒、微粒以及溶质分子等在物理、化学、生化作用和机械作用下，在膜表面或膜的微孔内积累、沉积，微生物在膜表面积累，使得膜孔径变小和堵塞，使膜通量和分离特性大幅度下降的现象。膜污染的产生直接导致膜通量的下降，大大缩短了膜的使用寿命，就需要增加更换膜组件的频次，从而提高了 MBR 系统的运行成本。
如今，膜组件是MBR处理系统中主要组成部分，同时也是技术含量最高及价值最大的部分，其成本占据整体设备投入的多部分。此外，MBR需要先进的设备以满足其自动化的要求，这也增加了其成本。浸没式 MBR工艺，需加大曝气强度，造成能耗上升。另外，膜组件寿命有限，达到一定使用年先后需更换膜组件。据分析，国内MBR投资成本在 2000-2500元/m3，是传统活性污泥法项目建设成本的1.5 倍左右。
3．2改进建议
（1）改善膜性质。通过化学改性将疏水性膜转变成亲水性膜，亲水膜与水分子之间形成氢键，能够在膜表面形成一层水分子层，对保护膜免受污染有积极作用。常用的改性方法有接枝、共聚、交联、等离子或放射性刻蚀等。
（2）优化膜组件设计。膜组件的优化设计包括膜材料和膜结构的优化以及合理的流道结构和装填密度。膜材料通常选用亲水性的，膜结构一般选用不对称结构，可降低膜孔堵塞。还需要结构力条件，合理设计膜组件与曝气装置间的距离，既不影响气体传质效率，又能提高液体的上升速率以减轻污泥在膜表面的积累。
4、结语
我国对 MBR 的研究虽然还不到10 年，但是发展却十分迅速。从原有的生物反应处理工艺扩展到活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、生物膜法、两相厌氧工艺、接触氧化法等。随着 MBR 工艺的不断发展，其应用范围也不断拓宽，从生活污水扩展到难降解工业废水（造纸废水、印染废水、化工废水等）。但仍存在一些不足，如，在膜反应器的使用过程中，膜反应器处理废水会产生大量污泥，造成膜污染，也影响处理效果，如何避免膜污染是未来研究的方向之一。
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论文作者:马训孟1,刘秋凤2
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第13期
论文发表时间:2016/8/17
标签：废水处理论文; 污泥论文; 生物反应器论文; 工艺论文; 组件论文; 微生物论文; 有机物论文; 《低碳地产》2015年第13期论文;