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浅析MBR的分类及新工艺

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论文导读：今年来各种新型、改良型的高效废水处理技术应运而生，其中的膜分离技术，特别是膜生物反应器（MBR）组合工艺在废水处理中的应用格外引人注目[1]。近年来，针对这些问题我国的研究人员对MBR中生物反应器型式进行了改进，开发出了一些MBR的新工艺，获得了更好的污染物去除效果和更稳定的运行性能。

关键词：MBR，分类，新工艺，未来发展

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水环境质量的严重恶化和经济的高速发展，迫切要求适合时代发展的污水资源化技术，以缓解水资源的短缺状况。因此，今年来各种新型、改良型的高效废水处理技术应运而生，其中的膜分离技术，特别是膜生物反应器（MBR）组合工艺在废水处理中的应用格外引人注目[1]。

1MBR的分类

1．1按膜功能分类

根据所用膜的功能，膜生物反应器分为3类：分离膜生物反应器、无泡膜生物反应器和萃取膜生物反应器。

1．1．1分离膜生物反应器（BSMBR，简称MBR）

MBR是目前最为普遍的应用形式，优点是处理装置体积小，运行管理方便，生化反应速率高，剩余污泥产生量少，出水水质好；膜能截留大部分细菌、病毒，具有一定的消毒能力；泥龄和水力停留时间可以完全独立控制，容积负荷高，运行稳定，耐冲击负荷。利用膜组件对混合液具有高效分离功能，几乎没有污泥流失，使生物反应器可以保持高达10～20g/L（好氧型）的浓度(比传统活性污泥法的污泥浓度高10倍左右)，以此膜组件代替传统的活性污泥法中二沉池构成分离膜生物反应器,很好地解决了活性污泥浓度高、出水水质差及剩余污泥处理费用高等相关问题。国内外研究表明，膜生物反应器在高污泥浓度下也能保持稳定和较好的出水水质，且由于污泥负荷降低可减少剩余污泥量；由于污泥停留时间长，有利于消化菌繁殖，使处理装置具有较好的脱氮能力。

1．1．2无泡膜生物反应器（MABR）

传统的曝气系统由于采用鼓泡供氧，氧传质效率低；反应器中的活性污泥浓度较高时，无法满足微生物对氧的需要。无泡膜生物反应器工艺中采用透气性膜直接供应高纯氧，氧气停留在膜组件上的时间很长，氧传质效率可接近100％，是传统曝气的5～7倍[2]。同时,气体的分压被控制在小于泡点（不在生物膜上形成气泡），使氧气不能进入大气而被充分利用。MABR适用于处理高需氧量的废水，以及挥发性有机物的生物降解、联合硝化，在单一生物膜上进行反硝化或有机碳氧化[3]。当空气或氧气进入传质阻力很小的透气性膜后，在浓差推动力的作用下向膜外的活性污泥扩散。反应器内巨大的膜表面积为氧的传质及生物膜的增长创造了非常有利的条件。无泡膜生物反应器特别适用于含挥发性有毒有机物或发泡剂的工业废水处理，不会将废水中的挥发性有毒污染气提到空气中造成二次污染。由于膜具有很高的传质速率，在氧气中混入可生物降解的有机气体后，可能会取得更好的降解效果。论文参考。

1．1．3萃取式膜生物反应器（EMBR）

萃取式膜生物反应器工艺所用的膜组件是由硅胶或其他疏水性聚合物制成的。该反应器的一种运行方式是废水流和生物膜被硅橡胶膜隔开，易挥发的有机污染物可很快通过硅橡胶膜，在生物膜中进行生物降解，而废水中的无机质不能通过硅橡胶膜，因此废水中的有害离子组分对微生物的降解作用就没有影响。污染物通过膜后在生物反应器中被微生物吸附降解，浓度不断下降，在废水和反应器之间形成一个浓度差。这是污染物进入生物反应器的根本传质推动力；另一种运行方式是由一个传统的生物反应器连接一个具有萃取作用的管式膜组件组成，壳侧为生物介质流，管内为废水流，硅橡胶膜按束排列于管内，选择性地将有毒污染物从废水中转移至一个经过曝气的生物介质相，并在其中进行分解，污染物由废水通过膜进入生物反应器，壳侧流动的营养介质不受管内废水的影响，从而使生物降解速率保持在较高水平[4]。另外，萃取膜生物反应器有些特定的污染物存在，如果向反应器中投加降解该种物质的专性细菌后，可以提高降解的针对性和效率。有时还可添加无机营养成分来促使高效降解。

1．2按膜组件和生物反应器相对位置分类

根据膜组件和生物反应器的相对位置可以分为两大类：分置式MBR和一体式MBR。

1．2．1分置式膜生物反应器

分置式MBR也称第一代MBR，是MBR的早期形式，在分置式MBR中，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下过滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留，并回流到生物反应器中。最早使用的分置式MBR是双泵循环系统，如Cycle-Let工艺，而Zenon和GeneralMotors共同开发的ZenoGem工艺则是单泵循环体系。分置式MBR通过料液循环错流运行，其特点是：运行稳定可靠，操作管理容易，易于膜的清洗、更换及增设。但为了减少污染物在膜面的沉积，由循环泵提供的料液流速很高，为此动力消耗较高。