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水处理工艺：MBR 答辩人:孔令迎 王兆丰 郁通 内容框架 简介 MBR：膜生物反应器 简介 膜生物反应器是将高效膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的水处理技术。它以膜过滤（微滤或超滤）替代活性污泥法中的沉淀池来实现泥水分离。与传统污水生物处理技术相比，M BR工艺具有固液分离率高、出水水质好、处理能力强、生物反应器内生物量高、污泥产量 低、无污泥膨胀、占地空间小、运行管理简单等特点。MBR系统的优质产水可以直接回用或进一步深度处理后回 用，达到污水资源化的目的[4]。MBR在污水资源化中 的应用，是环境与资源问题、给水与排水问题的完美 解决。迄今为止，MBR已经成为一种先进、高效的污 水处理工艺技术并吸引着全世界环保者的目光。 MBR发展现状 自20世纪60年代，世界上第一套MBR装置诞生以来，欧美、日本等发达国家竞相开展了MBR在水处理领域的开发与研究。经过几十年的研究与探索，MBR技术得到了深入发展。目前，MBR已被广泛应用于生活污水、工业废水、垃圾渗滤液、市政污水处理等众多领域。当前MBR技术在污水处理及回用方面已发挥了巨大的潜能。因此，全球MBR膜市场也得到加速增长，而且这种发展趋势会持续十年以上。据业内统计，全球MBR的市场规模在过去5年里增长了1倍，2005年市场销售额达到2.17亿美元。预期到2010年，市场规模将达到3.6亿美元。M BR市场发展速度快于污水深度处理设备，也快于其它形式的膜法水处理系统。目前的MBR市场主要集中在欧洲、美国、日本、中国等国家。 MBR发展现状 我国从20世纪90年代开始对膜生物反应器进行研究，后又将膜生物反应器研究列入“九五”国家科技攻关课题和国家高技术发展计划（863）项目。通过十几年的精心研究与试验，取得了重大的成果。如今，MBR技术在我国逐渐得到广泛的应用，而且也已有数座日处理量大于万吨的MBR系统正式投入运行。实践证明，MBR技术能成功地应用于城市生活污水和工业废水的处理，尤其是对一些高浓度有机废水（如食品废水、啤酒废水等）和难降解工业废水（如印染废水、石化废水等）的处理，MBR确实 有着特殊的功效[6-7]。因此，从长远的观点来看，由于 M BR工艺的这些明显优点，它在污水处理中的应用 必将越来越广。 MBR研究与应用探讨 M BR作为水处理工业发展历程中的一项高新技术，虽然它相对于传统活性污泥法和序批式反应器等工艺而言，有着许多无可比拟的优点，但是往往由于较高的投资成本和膜更换费用以及缺乏对应用技术方面的指导等诸多因素限制了它在污水处理中的推广应用。如今，随着水资源短缺和环境问题的日益突出，污水资源化也已经成为一项重要产业。为了更好地发挥MBR在污水资源化中的推动作用，着重从以下几个方面进行研究与应用探讨。 MBR研究与应用探讨 膜与膜材料 MBR研究与应用探讨 (在世博会中也应用了MBR工艺，该工艺用于世博园未来馆的污水及雨水收集净化、循环使用工程，同时，该技术还将用于建造世博园区内所有的直饮水设施。担任设计开发的是我国的立昇膜分离科技有限公司与同济大学，此项工艺突破性地以价格低廉的PVC（聚氯乙烯）为主料，开发出改性PVC超滤膜，价格还是国外产品的三分之一。同时，水渗透所需的压力减少，用于处理污水运行成本每立方米不到8毛钱，远远低于目前国际上采用的PE或PVDF滤膜。每天可处理多达120吨废水。) MBR研究与应用探讨 膜制备工艺有很多种，用于制备MBR膜的典型工艺方法有湿法、热致相分离法等。湿法又称Lobe-Sourirajan制膜工艺，用此方法很容易制得中空纤维式、细管式膜或者具有支撑基质的平板式微孔膜，但是膜的强度较低。相对于湿法，用热致相分法制得的微孔膜同时具有较高的水通量和较好的机械强度，而且孔隙率高、孔径分布窄，十分适合于MBR工艺[15]。但是，到目前为止，国际上也只有为数极少的单位和科研机构掌握着这项足以影响膜工业未来的膜制备技术。国内虽然也已经开展了对热致相分离法制膜工艺的研究，并取得了一定成果，但离实际放大应用还有较大距离，生产还是以湿法制膜为主。 MBR研究与应用探讨 这些膜的制备工艺对膜的微孔结构和整体性能影响都很大。在多孔膜的制作过程中，如何有效地控制膜的微孔结构成为一项至关重要的技术。在MBR中，膜孔径大小及分布、孔结构形状等都是膜通量和膜污染的重要影响因素。从多孔模型的传质机制来看，膜孔径的增加会显著提高膜的通量。对于膜生物反应器工艺来说，越高的通量就意味着越能够降低工程造价和占地面积，但事实并非如此。在实际应用中发现，大孔径的微孔膜要比小孔径的微孔膜更容易发生孔闭塞、堵塞等膜污染的