膜生物反應(yīng)器（MembraneBio-Reactor,MBR）為膜分離技術(shù)與生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合之新型態(tài)廢水處理系統(tǒng)。以膜組件取代傳統(tǒng)生物處理技術(shù)末端二沉池，在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機(jī)負(fù)荷，從而減少污水處理設(shè)施占地面積，并通過保持低污泥負(fù)荷減少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池內(nèi)之膜分離設(shè)備截留槽內(nèi)的活性污泥與大分子有機(jī)物。膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)內(nèi)活性污泥（MLSS）濃度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥齡(SRT)可延長至30天以上。

    膜生物反應(yīng)器因其有效的截留作用，可保留世代周期較長的微生物，可實(shí)現(xiàn)對污水深度凈化，同時(shí)硝化菌在系統(tǒng)內(nèi)能充分繁殖，其硝化效果明顯，對深度除磷脫氮提供可能。

    污水處理:中國是一個(gè)缺水國家,污水處理及回用是開發(fā)利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水、工業(yè)污水通過膜生物反應(yīng)器等設(shè)備處理之后,將其用于綠化、沖洗、補(bǔ)充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用于飲用等高水質(zhì)要求的用途。城市污水、工業(yè)污水就近可得,可免去長距離輸水，而實(shí)現(xiàn)就近處理實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，同時(shí)污水經(jīng)過就近處理，也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏，導(dǎo)致污染地下水源。污水回用已經(jīng)在世界上許多缺水的地區(qū)廣泛采用,被認(rèn)為21世紀(jì)污水處理實(shí)用技術(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。

    膜生物反應(yīng)器(MBR)是楊造燕教授及其的科研小組歷經(jīng)10年時(shí)間研究開發(fā)出來的新型污水生物處理裝置,該技術(shù)被稱為'21世紀(jì)的水處理技術(shù)',該項(xiàng)目曾被列為國家八·五、九·五重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目并被國家列為'中國21世紀(jì)議程實(shí)施能力及可持續(xù)發(fā)展實(shí)用新技術(shù)',此項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)處于水平,部分指標(biāo)達(dá)到水平。

    MBR是膜分離技術(shù)與生物處理法的高效結(jié)合,其起源是用膜分離技術(shù)取代活性污泥法中的二沉池,進(jìn)行固液分離。這種工藝不僅有效地達(dá)到了泥水分離的目的,而且具有污水三級處理傳統(tǒng)工藝不可比擬的優(yōu)點(diǎn):

    1、高效地進(jìn)行固液分離,其分離效果遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)的沉淀池,出水水質(zhì)良好,出水懸浮物和濁度接近于零,可直接回用,實(shí)現(xiàn)了污水資源化。

    2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi),實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器水力停留時(shí)間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定。

    3、由于MBR將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一,并取代了三級處理的全部工藝設(shè)施,因此可大幅減少占地面積,節(jié)省土建投資。

    4、利于硝化細(xì)菌的截留和繁殖,系統(tǒng)硝化效率高。通過運(yùn)行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。

    5、由于泥齡可以非常長,從而大大提高難降解有機(jī)物的降解效率。

    6、反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長泥齡下運(yùn)行,剩余污泥產(chǎn)量極低,由于泥齡可無限長,理論上可實(shí)現(xiàn)零污泥排放。

    7、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)PLC控制,操作管理方便。

    膜生物反應(yīng)器（MBR）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)，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，并通過保持低污泥負(fù)荷減少污泥量。與傳統(tǒng)的生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點(diǎn)：處理效率高、出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、占地面積�。灰讓�(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、運(yùn)行管理簡單。80年代以來，該技術(shù)愈來愈受到重視，成為研究的熱點(diǎn)。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、德國、法國和埃及等十多個(gè)國家，規(guī)模從6m3/d至13000m3/d不等。

    我國對MBR的研究還不到十年，但進(jìn)展十分迅速。國內(nèi)對MBR的研究大致可分為幾個(gè)方面：（1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應(yīng)處理工藝從活性污泥法擴(kuò)展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)合式工藝、兩相厭氧工藝；（2）影響處理效果與膜污染的因素、機(jī)理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運(yùn)行穩(wěn)定性；（3）擴(kuò)大MBR的應(yīng)用范圍，MBR的研究對象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機(jī)廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業(yè)廢水（石化污水、印染廢水等），但以生活污水的處理為主。

    在我國，MBR同時(shí)應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水處理的研究。這些研究結(jié)果都表明：MBR對各種高濃度有機(jī)廢水與難降解廢水的COD，NH3-N.SS，濁度等都達(dá)到良好的去除效果。

    我國人均水資源擁有量僅為2250m3/人.年，不足世界平均水平的1/4。在我國600多個(gè)城市中，有300余座城市缺水，真中嚴(yán)重缺水城市有100余個(gè)，年缺水量近60億m3，每年因缺水造成經(jīng)濟(jì)損失約2000億元人民幣。華北地區(qū)人均水資源占有量只有250—480m3/人.年，低于全國人均水平的1/5，這一地區(qū)的所有城市幾乎都面臨缺水問題。因此污水回用是緩解華北平原水危機(jī)的重要措施。膜生物反應(yīng)器技術(shù)以其的出水水質(zhì)被認(rèn)為是具有較好經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益的節(jié)水技術(shù)而倍受關(guān)注。盡管還存在較高的運(yùn)行費(fèi)用問題，但隨著膜制造技術(shù)的進(jìn)步，膜質(zhì)量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投資也會(huì)隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發(fā)等已使其成本比以往有很大降低。

    另一方面，各種新型膜生物反應(yīng)器的開發(fā)也使真運(yùn)行費(fèi)用大大降低，如在低壓下運(yùn)行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統(tǒng)的好氧加壓膜生物反應(yīng)器相比，其運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降。因此，從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來看，膜生物反應(yīng)器在水處理中應(yīng)用范圍必將越來越廣。在水環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的今天，MBR已顯示出其巨大的發(fā)展?jié)摿Γ瑢⑹切率兰o(jì)替代傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的有力競爭者。

    高M(jìn)LSS與微濾膜過濾下，出水水質(zhì)穩(wěn)定,高。高容積負(fù)荷下，停留時(shí)間短，MBR流程較傳統(tǒng)系統(tǒng)簡單，占地面積減小完全取代沉淀池、砂濾單元，占地面積較傳統(tǒng)方式節(jié)省30%，無污泥沉降性問題反應(yīng)池內(nèi)MLSS濃度可達(dá)10000mg/L以上，耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，有效處理高濃度有機(jī)廢水在微濾膜過濾下，分離效果遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)沉淀池及砂濾等處理單元，出水水質(zhì)良好穩(wěn)定，懸浮物和濁度低，一般低污染度市政廢水處理后，可直接做為中水道用水或現(xiàn)場資源回收水使用有利于增殖緩慢的硝化細(xì)菌的截留、生長和繁殖，系統(tǒng)的硝化效率得以提高，A/O反應(yīng)下具高效脫氮的功能。

    A/O、A2O法可有效去除氨氮與磷，尤其適用于水質(zhì)管制區(qū)內(nèi)使用微濾膜可攔除大部分細(xì)菌等微生物，減少消毒藥劑添加量及獲得安全的回用水低能耗，操作運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低生物攔截在池內(nèi),可取得較長的SRT高污泥齡之運(yùn)轉(zhuǎn)下,在生物自解下污泥量減少1/2以上。低廢棄污泥量低于傳統(tǒng)活性污泥法、排泥周期長、操作彈性大，生物膜管系統(tǒng)屬于過濾系統(tǒng)及高M(jìn)LSS,可輕易克服變異性大之廢水系統(tǒng)PLC控制設(shè)計(jì)，操作維護(hù)容易，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，便于管理高生物污泥操作濃度;MLSS=6000~10000mg/l，可減少生物好氧污泥池之體積可作封閉式設(shè)計(jì)，低公害，低噪音，低臭味膜分離大大提高了污水的大分子難降解的物質(zhì)處理效率標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)式模組化設(shè)計(jì)，快速簡單的安裝，易于分期擴(kuò)充適用于對于舊有污水處理廠進(jìn)行改造，僅需增設(shè)MBR膜組設(shè)備。

    流程變動(dòng)原程序中有沉淀池兩座、快混池、慢混池、加壓浮除、上流式過濾一組、活性炭塔兩座等程序。幾乎可全被MBR持取代。將其中一池沉淀池改為平底，置入MBR模組。即可取代原有其他程序。

    處理水質(zhì)更佳原先至加壓浮除后排放水質(zhì)：

    COD=182mg/l，SS=6.5mg/l，

    NH4-N=0.4mg/l，NO3-N=31.4mg/l經(jīng)MBR處理后水質(zhì)：

    COD=165.5mg/l，SS=5.7mg/l，

    NH4-N=0.19mg/l，NO3-N=25mg/l

    操作維護(hù)更容易，成本更低原先程序復(fù)雜，池體與機(jī)械眾多，人員操作技術(shù)性與復(fù)雜度高。所需人力多。由MBR池取代后，反洗由PLC自動(dòng)控制。化學(xué)洗程序單純，各組分別實(shí)施。人員操作管理極容易。

    設(shè)置成本池體多、機(jī)械多由原有沉淀池體空間運(yùn)用。耗材由于機(jī)械眾多，復(fù)雜，耗材數(shù)量大。也必須活化或更新活性炭。機(jī)械數(shù)量少，形式單純。

    為上世紀(jì)90年代上新興的水處理技術(shù)，它將污水生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合，首先利用生化技術(shù)降解水中的有機(jī)物，馴養(yǎng)優(yōu)勢菌類、阻隔細(xì)菌，然后利用膜技術(shù)過濾懸浮物和水溶性大分子物質(zhì)，降低水濁度，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。膜生物反應(yīng)器技術(shù)可廣泛用于污水處理和中水回用等領(lǐng)域。

    基礎(chǔ)上改進(jìn)而成。CCAS污水處理工藝對污水預(yù)處理要求不高，只設(shè)間隙15mm的機(jī)械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應(yīng)池，除磷、脫氮、降解有機(jī)物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達(dá)標(biāo)排放。

    污水處理工藝CCAS上的優(yōu)勢：

    (1)曝氣時(shí)，CCAS污水處理的污水和污泥處于完全理想混合狀態(tài)，保證了BOD、COD的去除率，去除率高達(dá)95%。

    (2)“好氧-缺氧”及“好氧-厭氧”的反復(fù)運(yùn)行模式強(qiáng)化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率達(dá)80%以上，保證了出水指標(biāo)合格。

    (3)沉淀時(shí)，整個(gè)CCAS反應(yīng)池處于完全理想沉淀狀態(tài)，使出水懸浮物極低，低的值也保證了磷的去除效果。污水處理工藝的缺點(diǎn)是各池子同時(shí)間歇運(yùn)行，人工控制幾乎不可能，全賴電腦控制，對處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高，對設(shè)計(jì)、培訓(xùn)、安裝、調(diào)試等工作要求較嚴(yán)格。

    采用超微濾膜對液體進(jìn)行選擇性過濾分離，在操作壓力范圍下對液體混合物進(jìn)行截流而達(dá)到分離、濃縮、凈化的目的。目前，連續(xù)超微濾技術(shù)受到市場和用戶的廣泛關(guān)注及使用，為一成熟技術(shù)。公司的聚丙烯中空纖維膜元件在凈水領(lǐng)域、河川水、深井水及工業(yè)制程濃縮的處理有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

    膜系統(tǒng)中原水在膜外側(cè)，凈化水走膜內(nèi)側(cè)，回流比高，水在膜管內(nèi)的流速大，有利于減小膜污染。同時(shí)采用氣水混合反洗工藝，通過空氣對膜表面的擦洗，能夠有效的保護(hù)膜元件，膜清洗效果好，可有效去除水中的細(xì)菌、微生物和懸浮物等雜質(zhì)，出水濁度近于零....

    總述

    膜生物反應(yīng)器是常見的水處理設(shè)備，膜生物反應(yīng)器研究的重要內(nèi)容是在保證出水水質(zhì)的前提下，膜通量應(yīng)盡可能大，這樣減少膜的使用面積，降低膜生物反應(yīng)器的基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，這些都是由膜生物反應(yīng)器參數(shù)決定的，下面我們就來了解一下膜生物反應(yīng)器的參數(shù)內(nèi)容。

    膜

    膜生物反應(yīng)器的材料分為有機(jī)膜和無機(jī)膜兩種。膜生物反應(yīng)器曾遍采用有機(jī)膜，常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式膜生物反應(yīng)器通常采用超濾膜組件，截留分子量一般在2—30萬。膜生物反應(yīng)器截留分子量越大，初始膜通量越大，但長期運(yùn)行膜通量未必越大。

    操作方式

    當(dāng)膜選定后，其物化性質(zhì)也就確定了，因此，操作方式就成為影響膜生物反應(yīng)器膜污染的主要因素。不僅污泥濃度、混合液粘度等影響膜通量，混合液本身的過濾性能，如活性污泥性狀、生物相也影響膜生物反應(yīng)器膜通量的衰減。有研究表明：粉末活性炭（PAC）與絮凝劑的加入有助于改善泥水分離性能，形成體積更大、粘性更小的污泥絮體，減少了膜堵塞的機(jī)會(huì)。但絮凝劑的過量加人會(huì)造成污泥活性受到限制，影響反應(yīng)器的處理能力和處理效果。

    水力學(xué)特性

    改善膜面附近料液的流體力學(xué)條件，如提高流體的進(jìn)水流速，減少濃差極化，使被截留的溶質(zhì)及時(shí)被帶走。分離式膜生物反應(yīng)器中，一般均采用錯(cuò)流過濾的方式；而一體式膜生物反應(yīng)器實(shí)質(zhì)上是一種死端過濾方式。與死端過濾相比，錯(cuò)流過濾更有助于防止膜面沉積污染。因此設(shè)計(jì)合理的流道結(jié)構(gòu)，提高膜間液體上升流速，使較大的暖氣量起到了沖刷膜表面的錯(cuò)流過濾效果對于淹沒式膜生物反應(yīng)器顯得尤為重要。

    高濃度事業(yè)廢水各類飲料工廠、酒廠、食品廠、畜牧、屠宰廢水處理、 n染整、皮革、紙漿廠制藥業(yè)、高濃度有機(jī)等之廢水處理

    舊有污水廠制程改善

    逆滲透系統(tǒng)之前處理

    市政民生污水中水回用

    大型市政廢水處理及再利用、n、社區(qū)生活中水回用、、n百貨、辦公大樓中水回用、

    餐廳或風(fēng)景區(qū)廢水處理及再利用

    地表水凈化處理

    洗車廠船舶污水回收再利用

    放流水直接過濾，完全取代砂濾。操作人力省、逆洗超快、無逆洗水出現(xiàn)…。降低SS保證至10以下，但往往逼近0

    取代傳統(tǒng)RO前處理。取代純水制造的前處理。

    地下水砂粒過濾。

    配合MBR工法，不用沉淀池、污泥濃縮池、砂濾池等用地節(jié)省。更大大去除COD與BOD。尤其對于

    BOD去除率超顯著，20以下為正常值。

    MBR工藝再配合A/O、A2/O工藝，可大舉降低氮與磷，適用在水質(zhì)與水源保護(hù)區(qū)。

    在歐、美、大陸蓬勃發(fā)展，大家都在腦力激蕩，如何配套使用。如：養(yǎng)殖業(yè)凈水、采礦業(yè)、飲水機(jī)等等。變形的中空纖維膜應(yīng)用，如雨后春筍。

    2.1.1高質(zhì)量飲用水供給

    隨著水體的污染和人民生活水平提高，人們越來越希望得到高質(zhì)量的飲用水供給。采用活性炭吸附過濾和超濾結(jié)合制取高質(zhì)量飲用水，設(shè)備投資少，制水成本低,是飲用水制備的經(jīng)濟(jì)有效方法，具有廣闊的市場前景。

    2.1.2工業(yè)供水

    自來水和地下水的水質(zhì)不能滿足許多化學(xué)工業(yè)、電子工業(yè)和紡織工業(yè)的要求，需要經(jīng)過凈化處理方可以使用，超濾膜技術(shù)是凈化工業(yè)用水的重要技術(shù)。

    1.3膜分離技術(shù)的定義

    把上述的膜制成適合工業(yè)使用的構(gòu)型，與驅(qū)動(dòng)設(shè)備(壓力泵、或電場、或加熱器、或真空泵) 、閥門、活性炭過濾器的使用壽命 儀表和管道聯(lián)成設(shè)備。在一定的工藝條件下操作,就可以來分離水溶液或混和氣體。透過膜的組分被稱為透過流分。這種分離技術(shù)被稱為膜分離技術(shù)。

    2膜技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域

    1.2 膜的種類

    分離膜包括：陶氏反滲透膜(0. 0001～0. 005μm) ，納濾膜(0. 001～0. 005μm) ，超濾膜(0. 001～0. 1μm) ，微濾膜(0. 1～1μm) 、電滲析膜、滲透氣化膜、液體膜、氣體分離膜、電極膜等。他們對應(yīng)不同的分離機(jī)理，不同的設(shè)備，有不同的應(yīng)用對象。膜本身可以由聚合物,或無機(jī)材料，或液體制成，其結(jié)構(gòu)可以是均質(zhì)或非均質(zhì)的，多孔或無孔的，固體的或液體的,荷電的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm，厚至幾毫米。不同的膜具有不同的微觀結(jié)構(gòu)和功能，需要用不同的方法制備。制膜方法一直是膜領(lǐng)域的核心研究課題,也是各公司嚴(yán)格保密的核心技術(shù)。

    1.1 膜的定義

    膜是一種起分子級分離過濾作用的介質(zhì)，當(dāng)溶液或混和氣體與膜接觸時(shí)，在壓力下，或電場作用下，或溫差作用下，某些物質(zhì)可以透過膜，而另些物質(zhì)則被選擇性的攔截，從而使溶液中不同組分，或混和氣體的不同組分被分離,這種分離是分子級的分離。

    2.1.3 醫(yī)藥用水

    醫(yī)藥針劑用水是采用多級蒸餾制備的，其工藝繁瑣、能耗高、而且質(zhì)量常常得不到保證。用超濾膜技術(shù)除針劑熱源和終端水熱源，取得很好效果。

    2. 2 工藝水的處理(分離、濃縮、分級和純化)

    在各工業(yè)生產(chǎn)過程中，往往有分離、濃縮、分級和純化某種水溶液的需求。傳統(tǒng)用的方法是沉淀、過濾、加熱、冷凍、蒸餾、 離子交換、反滲透、納濾萃取和結(jié)晶等過程。這些方法表現(xiàn)出流程長、耗能多、物料損失多、設(shè)備龐大、效率低、操作繁瑣等缺點(diǎn)，以超濾膜技術(shù)取代某種傳統(tǒng)技術(shù)可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

    2.2.2 膜技術(shù)在食品領(lǐng)域工業(yè)的應(yīng)用

    利用超濾膜技術(shù)把發(fā)酵液中產(chǎn)品和菌體分離，再采用其它方法精制流程。其優(yōu)點(diǎn)是：生產(chǎn)效率和產(chǎn)量提高;簡化了工藝流程;菌體蛋白不含外加雜質(zhì),利用價(jià)值高，達(dá)到資源綜合利用。醬油、醋的澄清、果汁澄清和濃縮、乳制品生產(chǎn)、制糖工業(yè)都采用了膜技術(shù)。

    2.2.1膜技術(shù)在制藥工業(yè)的應(yīng)用

    膜技術(shù)廣泛應(yīng)用于生物制備和醫(yī)藥生產(chǎn)中的分離、濃縮和純化。如血液制備的分離、抗菌素和干擾素的純化、蛋白質(zhì)的分級和純化、中草藥劑的除菌和澄清等。發(fā)酵是生物制藥的主流技術(shù)，從 發(fā)酵液中提取藥物，傳統(tǒng)工藝是溶劑萃取或加熱濃縮，反復(fù)使用有機(jī)溶劑和酸堿溶液,耗量大，流程長，廢水處理任務(wù)重。特別是許多藥物熱敏性強(qiáng)，使傳統(tǒng)工藝的實(shí)用性多受限制。的制藥生產(chǎn)線，大量采用膜分離技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分離、濃縮和純化工藝。如以膜設(shè)備濃縮純化抗生素、中藥湯及中藥針劑澄清等。