污水處理中的膜生物反應器系統是將膜分離技術中的超、微濾膜組件與污水生物處理工程中的生物反應器相結合組成的污水處理系統，英文稱Membrane bioreactor，簡稱MBR。膜生物反應器系統的出水質量很高，甚至可達到深度處理要求，同時系統幾乎不排剩餘污泥。
基本介紹
- 中文名：膜生物反應器系統
- 外文名：Membrane bioreactor
- 相應技術：膜分離技術、生物處理技術
- 簡稱：BMR
- 分類：分置式、一體式
- 特徵：易於自動控制、污染物去除效率高
簡介,分類,特徵,
簡介
膜生物反應器在廢水處理領域中的套用始於20世紀60年代末的美國，但當時由於受膜生產技術所限，使其在投入實際套用的開發中遇到了困難。80年代後，由於新型膜材料技術與製造業的迅速發展，膜生物反應器的開發研究在國際範圍內開始逐漸成為熱點。污水處理中的膜生物反應器系統是將膜分離技術中的超、微濾膜組件與污水生物處理工程中的生物反應器相結合組成的污水處理系統，英文稱Membrane bioreactor，簡稱BMR。膜生物反應器系統綜合了膜分離技術與生物處理技術的優點，以超、微濾膜組件代替生物處理系統傳統的二次沉澱池以實現泥水分離，被超、微濾膜截留下來的活性污泥混合液中的微生物絮體和較大分子質量的有機物，被截留在生物反應器內，使生物反應器內保持高濃度的生物量和較長的生物固體平均停留時間，極大地提高了生物對有機物的降解率。膜生物反應器系統的出水質量很高，甚至可達到深度處理要求，同時系統幾乎不排剩餘污泥。
分類
根據膜組件與生物反應器的組合位置可將膜生物反應器系統分為分置式和一體式兩大類，如圖1所示，其中圖1（a）為分置式MBR，圖1（b）為一體式MBR。分置式是指膜組件與生物系統反應器分開設定，超、微濾膜的過濾驅動力一般靠加壓泵提供。一體式是指膜組件安置在生物反應器內部，通過水頭壓差、真空泵和其他類型泵的抽吸得到過濾液，省去了分置式的循環泵及循環管路系統，因而動力較節省。
根據膜組件中膜的材料化學組分的不同可分為有機膜（如聚碸、聚丙烯腈膜等）和無機膜（如陶瓷膜等）；根據膜孔徑大小的不同可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜，反滲透膜由於需要很高的過濾壓力，動力消耗過高而在膜生物反應器中使用較少；按膜組件的形狀不同又可分為管式、板框式、中空纖維式、卷式等。在分置式膜生物反應器工藝中，平板式和管式套用較多，在一體式膜生物反應器工藝中，中空纖維式和平板式套用較多。
圖1 膜生物反應器特徵
膜生物反應器系統作為新型的污水生物處理系統與傳統的生物處理系統相比，具有下列特徵：
（1）污染物去除效率高，出水水質穩定，出水中基本無懸浮固體，這主要得益於膜的高效過濾作用，各類膜分離顆粒的大小如圖2所示。這就可使生物反應器保持較高的污泥濃度（MLSS），從而降低污泥負荷且同時提高反應器的容積負荷，進而減少反應器容積和系統的占地。
圖2 膜種類分離水中污染物顆粒的尺寸（2）基本實現了生物固體平均停留時間與污水的水力停留時間的分離，有利於生物反應器中細菌種群多樣性的培養和保持，使世代時間長的細菌也能生長，這為系統功能的多樣性提供了條件。
（3）由於反應器中MLSS值很高，有時甚至可達50g/L，因此反應器中F/M值很低，使反應器中微生物因營養限制而處於內源呼吸階段，其比值率很低，甚至幾乎為零。這樣，膜生物反應器系統的剩餘污泥量很少，大大降低了污泥處理和處置的費用。
（4）膜生物反應器系統的結構比較緊湊，且易於自動控制，運行管理較方便。
膜生物反應器系統雖然存在上述諸多優點，但也存在一些缺點和有待研究的問題：主要是膜組件的污染與堵塞，理論上這是一個微生物的膜過濾過程，運行時間一長，膜的污染和堵塞不可避免，因此在運行一定時間後需要更換膜組件進行清洗，而清洗後的膜組件的通水能力勢必會受到一定影響；其次是由於膜表面會因濃差極化而形成凝膠層，為降低凝膠層的阻力，不得不保持膜表面的高流速運行，這不僅造成能耗較高，也由於膜表面高流速產生的劇烈紊流和高剪下力，使原生動物等大個體的微生物生長受到限制，因此，膜生物反應器中的生物相不及普通活性污泥法系統豐富；第三是膜的製造成本較高，運行能耗也較高，使污水處理成本相對較高。
