MBR是膜生物反應器(membraneBi0-Reactor)的英文縮寫。它是將活性污泥法和膜分離技術結合起來的污水處理工藝,其出水水質好且穩定。MBR主要是通過膜分離技術截留大分子有機物和活性污泥在曝氣池內,使出水清澈。基本工藝流程見圖1。最早的膜生物反應器是在上世紀六十年代末期研制的。當時的MBR是分置式,主要是應用在船舶上進行污水處理。到上世紀九十年代日本開發了浸沒式MBR,使MBR的研究和應用得到了很大的發展。目前,在污水處理中MBR已經得到廣泛的應用,尤其是在搭配滲透膜進行回用水方面,MBR具有得天獨厚的優勢。

MBR特征

與傳統的脫氮除磷工藝相比,MBR脫氮除磷工藝是一種新興的工藝。MBR最顯著的特征就是能夠高效地進行固液分離,其分離效果好、出水穩定,出水濁度和SS接近于零,通過脫色和消毒后可以直接進行回用。

通過圖2可以看出,MBR膜生物反應器和傳統的活性污泥處理系統相比在占地面積上減少很多,原因是MBR處理系統的污泥濃度高,相同污泥負荷下,MBR的池容會縮小;膜池可以取代二沉池,進一步減小占地面積。

污泥濃度高是由于MBR膜的截留作用。首先能夠使生物反應器保持很高的污泥濃度,提高反應器抗負荷沖擊的能力;其次能夠延長難降解大分子有機物的停留時間,提高對其降解效率;同時使水力停留時間和污泥停留時間完全分開,有利于生長周期較長的微生物如硝化細菌的生長繁殖。

MBR泥齡較長,有很大一部分微生物能夠通過內源呼吸而自我分解,故剩余污泥產量小,污泥處理費用少。整套MBR系統能夠實現自動控制,便于管理和操作。因此,與傳統的工藝相比較,MBR工藝有著明顯的優勢。

MBR的應用

現在MBR技術的應用已經非常廣泛,大中小型污水處理廠都有應用。通過應用實踐表明其處理效果穩定,其中主要污染物COD、SS的濃度都能穩定控制在50mg/L和10mg/L，其他污染物的指標也能夠達到回用水的標準。

由于其具有占地面積小,使用靈活等特點,在人口密集的地方也有廣泛的應用價值,如:醫院、辦公大樓、旅游景區等。產水可以直接回用于沖廁、消防、綠化灌溉等,既保護環境又節約水資源,具有很好的環境效益和經濟效益。

MBR的占地面積非常小,因此可以做成可移動式的污水處理設備。用來處理遠離污水處理廠地區產生的廢水,如農村排放到河道里的廢水。

垃圾填埋一直是處理固廢的一種重要方式,但是填埋就會遇到垃圾滲濾液處理這個難題。滲濾液中有毒有害物質含量較高,COD高達數萬并且可生化性較差,水質水量波動較大,用傳統的處理工藝很難達到穩定的處理效果。

MBR所具有的特點使其在滲濾液的處理中有著一定的優勢,并且通過研究和實踐證明,MBR在處理垃圾滲濾液方面效果顯著,出水穩定達標。

MBR技術優勢

與傳統活性污泥工藝相比，MBR具有以下優勢：

(1)固液分離率高,出水水水質好。混合液中的微生物和廢水中懸浮物以及蛋白質等大分子有機物不能透過膜，使泥水得到很好的分離，故出水中SS濃度低，有機物去除率高，另外，MBR還可濾除細菌、病毒等有害物質。可節省加藥消毒所帶來的長期運行費用，設備占地也小。

(2)工藝參數易于控制。由于膜的高截流作用，使微生物完全截流在反應器內，實現反應器內水力停留時間和污泥齡的完全分離。

(3)耐沖擊負荷。由于反應器內微生物濃度高。在負荷波動較大的情況下，系統的去除效果變化也不大，處理的水質穩定。

(4)系統硝化效率較常規的生物反應器有所提高。這是由于污泥停留時間較長(一般控制在15～45天)，有利于增殖緩慢的微生物(如固氮菌、硝化菌)以及難降解有機物分解菌的截留、生長和繁殖。

(5)傳質效率高，氧轉移效率高達26％～60％左右。

(6)剩余污泥產量低，降低了污泥處理處置費用。膜分離使污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應器內有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，基本可以實現污泥零排放。

(7)系統結構簡單，操作管理方面，運行靈活穩定，容易操作和實現自動化。但MBR也存在一些缺點，如膜污染問題，目前尚沒有有效的膜清洗技術。膜制造成本偏高以及能耗高這些問題極大地限制了MBR在實際工程中的應用。

MBR與其它工藝結合應用技術在污水處理過程中,為了達到更好的出水效果,MBR還可以和其它污水處理技術結合使用。技術結合使用不單單是兩個工藝相加,還存在協同作用問題。集成的工藝也同樣具有一些優缺點,如上圖表1所示。