MBR膜生物反應器簡介

MBR又稱膜生物反應器（Membrane Bio-Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。

膜的種類繁多,按分離機理進行分類，有反應膜、離子交換膜、滲透膜等；按膜的性質分類，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無機膜) ；按膜的結構型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。

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MBR 工藝的組成

膜- 生物反應器主要由膜分離組件及生物反應器兩部分組成。

通常提到的膜 - 生物反應器實際上是三類反應器的總稱：

① 曝氣膜 - 生物反應器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ；

② 萃取膜 - 生物反應器（ ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR ）；

③ 固液分離型膜 - 生物反應器（ Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR ）。

1、曝氣膜 - 生物反應器

曝氣膜 -生物反應器早見于 Cote.P 等 1988年報道，采用透氣性致密膜（如硅橡膠膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點（ Bubble Point）情況下，可實現向生物反應器的無泡曝氣。該工藝的特點是提高了接觸時間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。如圖 [1] 所示。

2、萃取膜 - 生物反應器

萃取膜 - 生物反應器 又稱為 EMBR （Extractive Membrane Bioreactor）。

因為高酸堿度或對生物有毒物質的存在，某些工業廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；當廢水中含揮發性有毒物質時，若采用傳統的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發，發生氣提的現象，不僅處理效果很不穩定，還會造成大氣污染。為了解決這些技術難題，英國學者 Livingston研究開發了 EMB 。

廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內流動，而含某種專性細菌的活性污泥在膜外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機污染物可以選擇性透過膜被另一側的微生物降解。

由于萃取膜兩側的生物反應器單元和廢水循環單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應器中營養物質和微生物生存條件不受廢水水質的影響，使水處理效果穩定。系統的運行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在優的范圍，維持極大的污染物降解速率。

3、固液分離型膜 - 生物反應器

固液分離型膜 - 生物反應器是在水處理領域中研究得為廣泛深入的一類膜 -生物反應器，是一種用膜分離過程取代傳統活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術。

在傳統的廢水生物處理技術中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。

而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。

由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L左右，從而限制了生化反應速率。

水力停留時間（ HRT ）與污泥齡（ SRT）相互依賴，提高容積負荷與降低污泥負荷往往形成矛盾。

MBR膜生物反應器系統在運行過程中還產生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的 25% ～40% 。傳統活性污泥處理系統還容易出現污泥膨脹現象，出水中含有懸浮固體，出水水質惡化。

針對上述問題， MBR將分離工程中的膜分離技術與傳統廢水生物處理技術有機結合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中t效菌 (特別是優勢菌群 ) 的出現，提高了生化反應速率。

同時，通過降低 F/M比減少剩余污泥產生量（甚至為零），從而基本解決了傳統活性污泥法存在的許多突出問題。

要想快速地啟動厭氧生物反應器，首先要把握影響其運行的因素，主要有以下4個方面：

1.環境條件，如工藝運行時的溫度、pH值、營養配比等 ;

2.廢水性質，如廢水的組成和濃度的大小 ; 

3.接種污泥，如接種污泥的數量、活性和污泥性質; 

4.運行條件，如初始負荷、負荷提高的方法、水力停留時間及混合程度等 ; 

針對這些因素并結合多方運營經驗，啟動過程中，要重點把握以下要點：

1、溫度：行業內把厭氧生物反應器的運行溫度分為高、中、低三檔，具體的限值不定，大多數情況采取中溫運行，溫度值大概在30-40℃，此范圍穩定高，效果佳。控制溫度，除了選擇合理的范圍，關鍵在于保持穩定，如果出現較大波動（超過5℃），則會導致污泥活性下降。

2、pH：范圍在6.8-7.2為佳，厭氧環境中，大多數細菌可以在pH為5.0-8.5的范圍存活，如產酸菌可以在pH小于5時仍能生長，但是部分菌種對pH較為敏感，如非常重要的產甲烷菌適宜生長的pH為6.5-7.8。

pH可以在較小的范圍內波動，但是波動幅度不宜過大，且偏離時間不宜太長。

3、懸浮物：工程實踐證明，廢水中懸浮物濃度過高（≥100mg /L）對厭氧反應器的運行是不利的，控制厭氧反應器進水的濃度可以縮短啟動時間。

因此，在廢水進入厭氧反應器之前有必要采取措施加以去除。

4、營養平衡：一般而言 ，C O D∶ N ∶ P控制范圍為100∶(1~ 10)∶(1~ 5)。

5、有機負荷：初始啟動時，有機負荷不宜過高，負荷過高會導致產酸的速率大于用酸的速率，進而導致整個系統的pH下降，影響產甲烷菌發揮作用。

6、接種污泥：初次啟動需要接種污泥，接種的污泥量要大，活性要高，污泥來源避免單一。如果能接種大量的厭氧污泥，可以縮短啟動時間；如果接種污泥中含有大量產甲烷菌，效果會更好。 

      影響啟動的因素很多 ,各因素又相互關聯、相互影響。因此，針對某一種廢水的啟動方法也就不盡相同，在工程實踐中，要綜合上述基本認知、經驗以及試驗數據綜合考量。