MBR膜生物反應(yīng)器簡介
MBR又稱膜生物反應(yīng)器（Membrane Bio-Reactor），是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)。
膜的種類繁多,按分離機(jī)理進(jìn)行分類，有反應(yīng)膜、離子交換膜、滲透膜等；按膜的性質(zhì)分類，有天然膜(生物膜)和合成膜(有機(jī)膜和無機(jī)膜) ；按膜的結(jié)構(gòu)型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。
01
MBR 工藝的組成
膜- 生物反應(yīng)器主要由膜分離組件及生物反應(yīng)器兩部分組成。
通常提到的膜 - 生物反應(yīng)器實(shí)際上是三類反應(yīng)器的總稱：
① 曝氣膜 - 生物反應(yīng)器(Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ；
② 萃取膜 - 生物反應(yīng)器（ ExtractiveMembrane Bioreactor, EMBR ）；
③ 固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器（ Solid/Liquid SeparationMembrane Bioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR ）。
1、曝氣膜 - 生物反應(yīng)器
曝氣膜 -生物反應(yīng)器早見于 Cote.P 等 1988年報(bào)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(diǎn)（ Bubble Point）情況下，可實(shí)現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。該工藝的特點(diǎn)是提高了接觸時(shí)間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時(shí)間的因素的影響。如圖 [1] 所示。
2、萃取膜 - 生物反應(yīng)器
萃取膜 - 生物反應(yīng)器 又稱為 EMBR （Extractive Membrane Bioreactor）。
因?yàn)楦咚釅A度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時(shí)，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提的現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會(huì)造成大氣污染。為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者 Livingston研究開發(fā)了 EMB 。
廢水與活性污泥被膜隔開來，廢水在膜內(nèi)流動(dòng)，而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在膜外流動(dòng)，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以選擇性透過膜被另一側(cè)的微生物降解。
由于萃取膜兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨(dú)立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運(yùn)行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在優(yōu)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(yīng)器
固液分離型膜 - 生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得為廣泛深入的一類膜 -生物反應(yīng)器，是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。
在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)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(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)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(yīng)速率。
水力停留時(shí)間（ HRT ）與污泥齡（ SRT）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。
MBR膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的 25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。
針對(duì)上述問題， MBR將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)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(yōu)勢(shì)菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。
同時(shí)，通過降低 F/M比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。
要想快速地啟動(dòng)厭氧生物反應(yīng)器，首先要把握影響其運(yùn)行的因素，主要有以下4個(gè)方面：
1.環(huán)境條件，如工藝運(yùn)行時(shí)的溫度、pH值、營養(yǎng)配比等 ;
2.廢水性質(zhì)，如廢水的組成和濃度的大小 ;
3.接種污泥，如接種污泥的數(shù)量、活性和污泥性質(zhì);
4.運(yùn)行條件，如初始負(fù)荷、負(fù)荷提高的方法、水力停留時(shí)間及混合程度等 ;
針對(duì)這些因素并結(jié)合多方運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，啟動(dòng)過程中，要重點(diǎn)把握以下要點(diǎn)：
1、溫度：行業(yè)內(nèi)把厭氧生物反應(yīng)器的運(yùn)行溫度分為高、中、低三檔，具體的限值不定，大多數(shù)情況采取中溫運(yùn)行，溫度值大概在30-40℃，此范圍穩(wěn)定高，效果佳。控制溫度，除了選擇合理的范圍，關(guān)鍵在于保持穩(wěn)定，如果出現(xiàn)較大波動(dòng)（超過5℃），則會(huì)導(dǎo)致污泥活性下降。
2、pH：范圍在6.8-7.2為佳，厭氧環(huán)境中，大多數(shù)細(xì)菌可以在pH為5.0-8.5的范圍存活，如產(chǎn)酸菌可以在pH小于5時(shí)仍能生長，但是部分菌種對(duì)pH較為敏感，如非常重要的產(chǎn)甲烷菌適宜生長的pH為6.5-7.8。
pH可以在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，但是波動(dòng)幅度不宜過大，且偏離時(shí)間不宜太長。
3、懸浮物：工程實(shí)踐證明，廢水中懸浮物濃度過高（≥100mg /L）對(duì)厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行是不利的，控制厭氧反應(yīng)器進(jìn)水的濃度可以縮短啟動(dòng)時(shí)間。
因此，在廢水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器之前有必要采取措施加以去除。
4、營養(yǎng)平衡：一般而言 ，C O D∶ N ∶ P控制范圍為100∶(1~ 10)∶(1~ 5)。
5、有機(jī)負(fù)荷：初始啟動(dòng)時(shí)，有機(jī)負(fù)荷不宜過高，負(fù)荷過高會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)酸的速率大于用酸的速率，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的pH下降，影響產(chǎn)甲烷菌發(fā)揮作用。
6、接種污泥：初次啟動(dòng)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(dòng)時(shí)間；如果接種污泥中含有大量產(chǎn)甲烷菌，效果會(huì)更好。
影響啟動(dòng)的因素很多 ,各因素又相互關(guān)聯(lián)、相互影響。因此，針對(duì)某一種廢水的啟動(dòng)方法也就不盡相同，在工程實(shí)踐中，要綜合上述基本認(rèn)知、經(jīng)驗(yàn)以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合考量。
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