基本介紹
簡介,用途,膜分類,工藝,膜生物反應器,技術優點,套用方式,總述,CCAS技術,連續微濾技術,膜組化設備,參數,套用領域,有機廢水處理,污水中水回用,MBR分類,構造,進水井,格柵,調節池,毛髮聚集器,反應池,消毒裝置,計量裝置,電控裝置,特點,套用範圍,
簡介
MBR膜-生物反應器（Membrane Bio-Reactor,MBR）為膜分離技術與生物處理技術有機結合之新型態廢水處理系統。以膜組件取代傳統生物處理技術末端二沉池，在生物反應器中保持高活性污泥濃度，提高生物處理有機負荷，從而減少污水處理設施占地面積，並通過保持低污泥負荷減少剩餘污泥量。主要利用沉浸於好氧生物池內之膜分離設備截留槽內的活性污泥與大分子有機物。膜生物反應器系統內活性污泥（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。
用途
1.污水處理：中國是一個缺水國家,污水處理及回用是開發利用水資源的有效措施。污水回用是將城市污水、工業污水通過膜生物反應器等設備處理之後,將其用於綠化、沖洗、補充觀賞水體等非飲用目的,而將清潔水用於飲用等高水質要求的用途。城市污水、工業污水就近可得,可免去長距離輸水，而實現就近處理實現水資源的充分利用，同時污水經過就近處理，也可防止污水在長距離輸送過程中造成污水滲漏，導致污染地下水源。污水回用已經在世界上許多缺水的地區廣泛採用,被認為21世紀污水處理最實用技術。
2.進出水水質比較：
一般城市污水設計進水水質：BOD5<300mg/l ；CODcr<500mg/l ；SS<300mg/l ；T-N<45mg/l
出水水質：NH4+-N<5mg/l； CODcr〈50mg/l ；TN<5mg/l；TP<0.5mg/l；濁度<5NTU；總大腸細菌總數<1000個/L 。
膜分類
膜的種類繁多,可以根據分離機理、膜的性質和膜的結構進行分類。
按分離機理
有反應膜、離子交換膜、滲透膜等。
按膜的性質
有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無機膜) 。
按膜的類型
工藝
MBR是膜分離技術與生物處理法的高效結合，其起源是用膜分離技術取代活性污泥法中的二沉池，進行固液分離。這種工藝不僅有效地達到了泥水分離的目的，而且具有污水三級處理傳統工藝不可比擬的優點：
1、高效地進行固液分離,其分離效果遠好於傳統的沉澱池，出水水質良好，出水懸浮物和濁度接近於零,可直接回用,實現了污水資源化。
2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反應器內，實現反應器水力停留時間(HRT)和污泥齡(SRT)的完全分離,運行控制靈活穩定。
3、由於MBR將傳統污水處理的曝氣池與二沉池合二為一，並取代了三級處理的全部工藝設施，因此可大幅減少占地面積，節省土建投資。
4、利於硝化細菌的截留和繁殖，系統硝化效率高。通過運行方式的改變亦可有脫氨和除磷功能。
5、由於泥齡可以非常長，從而大大提高難降解有機物的降解效率。
6、反應器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，剩餘污泥產量極低，由於泥齡可無限長，理論上可實現零污泥排放。
7、系統實現PLC控制，操作管理方便。
膜生物反應器
膜生物反應器（MBR）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，以膜組件取代二沉池在生物反應器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設施占地，並通過保持低污泥負荷減少污泥量。與傳統的生化水處理技術相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、出水水質好；設備緊湊、占地面積小；易實現自動控制、運行管理簡單。80年代以來，該技術愈來愈受到重視，成為研究的熱點之一。膜生物反應器己套用於美國、德國、法國和埃及等十多個國家，規模從6m3/d至 13000m3/d不等。
我國對MBR的研究還不到十年，但進展十分迅速。 國內對MBR的研究大致可分為幾個方面：（1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結合的複合式工藝、兩相厭氧工藝；（2）影響處理效果與膜污染的因素、機理及數學模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數，儘可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運行穩定性；（3）擴大MBR的套用範圍，MBR的研究對象從生活污水擴展到高濃度有機廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業廢水（石化污水、印染廢水等），但以生活污水的處理為主。
在我國，MBR同時套用於生活污水與工業廢水處理的研究。 這些研究結果都表明：MBR對各種高濃度有機廢水與難降解廢水的COD，NH3-N.SS，濁度等都達到良好的去除效果。
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多個城市中，有300餘座城市缺水，其中嚴重缺水城市有100餘個，年缺水量近60億m3，每年因缺水造成經濟損失約2000億元人民幣。華北地區人均水資源占有量只有250—480m3/人.年，低於全國人均水平的1/5，這一地區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的重要措施之一。膜生物反應器技術以其優質的出水水質被認為是具有較好經濟、社會和環境效益的節水技術而倍受關注。儘管還存在較高的運行費用問題，但隨著膜製造技術的進步，膜質量的提高和膜製造成本的降低，MBR的投資也會隨之降低。如聚乙烯中空纖維膜，新型陶瓷膜的開發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器的開發也使真運行費用大大降低，如在低壓下運行的重力淹沒式MBR、厭氧MBR等與傳統的好氧加壓膜生物反應器相比，其運行費用大幅度下降。因此，從長遠的觀點來看，膜生物反應器在水處理中套用範圍必將越來越廣。水環境標準日益嚴格，MBR已顯示出其巨大的發展潛力，將是新世紀替代傳統廢水處理技術的有力競爭者。
技術優點
高MLSS與微濾膜過濾下，出水水質穩定,高品質。高容積負荷下，停留時間短，MBR流程較傳統系統簡單 ，占地面積減小完全取代沉澱池、砂濾單元，占地面積較傳統方式節省30%，無污泥沉降性問題
反應池內MLSS濃度可達10000mg/L以上，耐負荷衝擊能力強，有效處理高濃度有機廢水。在微濾膜過濾下，分離效果遠優於傳統沉澱池及砂濾等處理單元，出水水質良好穩定，懸浮物和濁度低，一般低污染度市政廢水經過處理後，可直接做為中水道用水或現場資源回收水使用。有利於增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖，系統的硝化效率得以提高，A/O反應下具高效脫氮的功能，A/O、A2O法可有效去除氨氮與磷，尤其適用於水質管制區內使用。微濾膜可攔除大部分細菌等微生物，減少消毒藥劑添加量及獲得安全的回用水。低能耗，操作運轉費用低。生物攔截在池內，可取得較長的SRT高污泥齡之運轉下,在生物自解下污泥量減少1/2以上 。低廢棄污泥量低於傳統活性污泥法、排泥周期長、操作彈性大，生物膜管系統屬於絕對過濾系統及高MLSS,可輕易克服變異性大之廢水。系統PLC控制設計，操作維護容易，可實現自動化控制，便於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 可作封閉式設計，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處理效率。標準移動式模組化設計，快速簡單的安裝，易於分期擴充，適用於對於舊有污水處理廠進行改造，僅需增設MBR膜組設備。
套用方式
總述
為上世紀90年代國際上新興的水處理技術，它將污水生物處理技術與膜分離技術相結合，首先利用生化技術降解水中的有機物，馴養優勢菌類 、阻隔細菌，然後利用膜技術過濾懸浮物和水溶性大分子物質，降低水濁度，達到排放標準。膜生物反應器技術可廣泛用於污水處理和中水回用等領域。
CCAS技術
即連續循環曝氣系統工藝（Continuous Cycle Aeration System），是一種連續進水式SBR曝氣系統。污水處理工藝CCAS是在SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式處理法）的基礎上改進而成。CCAS污水處理工藝對污水預處理要求不高，只設間隙15mm的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應池，除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內完成，出水可達標排放。
污水處理工藝CCAS上獨特的優勢：
(1)曝氣時，CCAS污水處理的污水和污泥處於完全理想混合狀態，保證了BOD、COD的去除率，去除率高達95%。
(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厭氧”的反覆運行模式強化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率達80%以上，保證了出水指標合格。
(3)沉澱時，整個CCAS反應池處於完全理想沉澱狀態，使出水懸浮物極低，低的值也保證了磷的去除效果。
CCAS污水處理工藝的缺點是各池子同時間歇運行，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要求很高，對設計、培訓、安裝、調試等工作要求較嚴格。
連續微濾技術
採用微濾膜對液體進行選擇性過濾分離，在操作壓力範圍下對液體混合物進行截流而達到分離、濃縮、淨化的目的。連續超微濾技術受到市場和用戶的廣泛關注及使用，為一成熟技術。公司的聚丙烯中空纖維膜元件在淨水領域、河川水、深井水及工業製程濃縮的處理有豐富的經驗。膜系統中原水在膜外側，淨化水走膜內側，回流比高，水在膜管內的流速大，有利於減小膜污染。同時採用氣水混合反洗工藝，通過空氣對膜表面的擦洗，能夠有效的保護膜元件，膜清洗效果好，可有效去除水中的細菌、微生物和懸浮物等雜質，出水濁度近於零。
膜組化設備
台灣纖維膜公司提供膜組化設備可直接放置於生物處理池中,使用上無論是新建或舊有污水廠改善皆非常便利,膜組化經由精確的計算與設計可有效降低膜污染及使用壽命,並在長期的設備運行中得到驗證。
常用於灌溉、洗滌、環衛、造景等非飲用功能。台灣纖維膜為MBR中空纖維膜系統供應公司，提供膜技術運用經驗。公司經過多年MBR膜生物反應器的套用經驗，研究開發了‘TF-MBR-RT’系列自控一體式中水處理回用設備。適用於中小型規模的中水處理與回用設備。可運用生活社區、賓館飯店、觀光度假區、學校、辦公大樓、船舶等分散用戶的日常生活污水處理及回收再利用。
在2004年義大利招開的環保年會上，從各方面評估公認MBR膜生物反應器為市政污水最終可行的中水回用技術。
偏遠地區飲用水的水源通常取用地下水或地表水（如河川水、雨水，湖泊等），由於原水中存在著不同的雜質，故規劃流程亦為兩套主架構。
參數
總述
膜生物反應器是常見的水處理設備之一，膜生物反應器研究的重要內容是在保證出水水質的前提下，膜通量應儘可能大，這樣減少膜的使用面積，降低膜生物反應器的基建費用和運行費用，這些都是由膜生物反應器參數決定的，下面我們就來了解一下膜生物反應器的參數內容。
膜
膜生物反應器的材料分為有機膜和無機膜兩種。膜生物反應器曾遍採用有機膜，常用的膜材料為聚乙烯、聚丙烯等。分離式膜生物反應器通常採用超濾膜組件，截留分子量一般在2—30萬。膜生物反應器截留分子量越大，初始膜通量越大，但長期運行膜通量未必越大。
操作方式
當膜選定後，真物化性質也就確定了，因此，操作方式就成為影響膜生物反應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於改善泥水分離性能，形成體積更大、粘性更小的污泥絮體，減少了膜堵塞的機會。但絮凝劑的過量加人會造成污泥活性受到限制，影響反應器的處理能力和處理效果。
水力學特性
改善膜面附近料液的流體力學條件，如提高流體的進水流速，減少濃差極化，使被截留的溶質及時被帶走。分離式膜生物反應器中，一般均採用錯流過濾的方式；而一體式膜生物反應器實質上是一種死端過濾方式。與死端過濾相比，錯流過濾更有助於防止膜面沉積污染。因此設計合理的流道結構，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流過濾效果對於淹沒式膜生物反應器顯得尤為重要。
套用領域
有機廢水處理
各類飲料工廠、酒廠、食品廠、畜牧廠、屠宰廠、 染整作業廠、皮革廠、紙漿廠
製藥廠、高濃度有機處理廠等之廢水處理
舊有污水廠製程改善
逆滲透系統之前處理
污水中水回用
大型市政廢水處理及再利用、社區生活中水回用、百貨、辦公大樓中水回用、
餐廳或風景區廢水處理及再利用
地表水淨化處理
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…。降低SS保證至10以下，但往往逼近0
取代傳統RO前處理。取代純水製造的前處理。
地下水砂粒過濾。
配合MBR工法，不用沉澱池、污泥濃縮池、砂濾池等用地節省。更大大去除COD與BOD。尤其對於
BOD去除率超顯著，20以下為正常值。
在歐、美、大陸蓬勃發展，大家都在腦力激盪，如何配套使用。如：養殖業淨水、採礦業、飲水機等等。變形的中空纖維膜套用，如雨後春筍。也歡迎大家討論。
MBR分類
在水處理行業中，膜生物反應器投入大規模實際套用，膜生物反應器依據膜組件，及原理有不同的分類。
從整體上來講，膜生物反應器分類有以下幾種：
膜分離生物反應器：膜分離生物反應器用於污水處理中的固液分離。
膜曝氣生物反應器：膜曝氣生物反應器中膜被用於氣體質量傳遞，通常是為好氧工藝供氧，可以實現生物反應器的無泡曝氣，大大提高反應器的傳氧效率。
萃取膜生物反應器：萃取膜生物反應器主要用於工業中優先污染物的處理，選擇性透過膜被用於萃取特定的污染物。
按照膜組件的放置方式可分為：分體式和一體式膜生物反應器
分體式膜生物反應器把生物反應器與膜組件分開放置，膜生物反應器的混合液經增壓後進入膜組件，在壓力作用下混合液中的液體透過膜得到系統出水，活性污泥則被截留，並隨濃縮液回流到生物反應器內。
一體式系統則直接將膜組件置於反應器內，通過的抽吸得到過濾液，膜表面清洗所需的錯流由空氣攪動產生，設定在膜的正下方，混合液隨氣流向上流動，在膜表面產生剪下力，以減少膜的污染。一體式膜生物反應器工藝是污水生物處理技術與膜分離技術的有機結合。
按照膜生物反應器是否需氧：可分為好氧和厭氧膜生物反應器
好氧膜生物反應器一般用於城市和工業的處理，好氧MBR用於城市污水處理通常是為了使出水達到回用的目的，而用於處理工業的主要為了去除一些特別的污染物，如油脂類污染物。
厭氧膜生物發生器中，通過膜的高效截留，不僅解決了厭氧污泥容易從膜生物反應器流失導致出水水質降低的問題，同時膜分離的作用還體現在對厭氧反應器的構造與處理效果的強化方面。以UASB與膜單元相結合為例，厭氧膜生物反應器不再需要設計的三相分離器來實現固液氣的分離；而對於兩相厭氧MBR，由於膜分離的作用使產酸反應氣中的產酸菌濃度增加，提高了水解發酵能力，同時膜將大分子有機物截留在產酸反應器中使水解發酵，因此保持較高的酸化率。厭氧膜生物反應器廠用於高濃度有機分水的處理效果，由於膜生物反應器缺少曝氣，為了使厭氧污泥處於懸浮狀態，處理高濃度有機的厭氧膜生物反應器均採用分體式。
構造
進水井
進水井裡設定溢流口和進水閘門，在來水量超過系統負荷或者處理系統發生事故的情況下，關閉進水閘門，污水直接通過溢流口就近排入河道或者市政管網。
格柵
污水中經常含有大量雜物，為了保證膜生物反應器的正常運行，必須將各種纖維、渣物、廢紙等雜物攔截在系統之外，因此在膜生物反應器前設定格柵，定期將柵渣清理乾淨。
調節池
收集的污水水量和水質都是隨著時間變化的，為了保證後續處理系統的正常運行，降低運行負荷，需要對污水的水量和水質進行調解，因此在進入生物處理系統前設計調節池。調節池內需要定期清理沉澱物。調節池一般設定溢流，在負荷過大的情況下，保證系統的運行正常。
毛髮聚集器
在中水處理系統內，由於收集的洗浴廢水內含有少量的毛髮和纖維，不清理乾淨，會對水泵和膜生物反應器反應器造成堵塞，降低處理效率，並可能最終造成整個系統的癱瘓，因此在中水處理系統內需要設定毛髮過濾器。
反應池
在膜生物反應器反應池裡進行著有機污染物的降解和泥水的分離。作為處理系統的核心部分，反應池裡面包括微生物菌落、膜組件、集水系統、出水系統、曝氣系統。
消毒裝置
根據出水的要求，膜生物反應器設計有消毒裝置，可自動控制加藥量。
計量裝置
為了能夠保證系統運行良好，需要採用一定的計量裝置進行系統的參數控制。計量控制儀器包括流量計和水錶等。
電控裝置
電控箱安裝於設備機房內。主要控制進水泵、風機和抽吸泵。控制有手動控制和自動控制兩種形式。進水泵在PLC控制下，根據各反應池水位情況，自動運行。抽吸泵運行按預設時間周期間歇控制，當膜生物反應器反應池低水位時，抽吸泵自動停止，以保護膜組器。
特點
1) 對污染物的去除率高，抗污泥膨脹能力強，出水水質穩定可靠，出水中沒有懸浮物;
2 ) 膜生物反應器實現了反應器污泥齡STR和水力停留時間HRT的分別控制，因而其設計和操作大大簡化;
3 ) 膜的機械截留作用避免了微生物的流失，生物反應器內可保持高的污泥濃度，從而能提高體積負荷，降低污泥負荷，具有極強的抗衝擊能力;
4 ) 由於SRT很長，生物反應器又起到了“污泥硝化池”的作用，從而顯著減少污泥產量，剩餘污泥產量低，污泥處理費用低;
5 ) 由於膜的截流作用使SRT延長，營造了有利於增殖緩慢的微生物。如硝化細菌生長的環境，可以提高系統的硝化能力，同時有利於提高難降解大分子有機物的處理效率和促使其徹底的分解;
6 ) MBR曝氣池的活性污泥不會隨出水流失，在運行過程中，活性污泥會因進入有機物濃度的變化而變化，並達到一種動態平衡，這使系統出水穩定並有耐衝擊負荷的特點;
7 ) 較大的水力循環導致了污水的均勻混合，因而使活性污泥有很好的分散性，大大提高活性污泥的比表面積。MBR系統中活性污泥的高度分散是提高水處理的效果的又一個原因。這是普通生化法水處理技術形成較大的菌 膠團所難以相比的;
8 ) 膜生物反應器易於一體化，易於實現自動控制，操作管理方便;
9) MBR工藝省略了二沉池，減少占地面積。
套用範圍
膜生物反應器廣泛適用於生活小區、賓館飯店、度假區、學校、寫字樓、等分散用戶的日常生活污水處理、回用及啤酒、製革、食品、化工等行業的有機污水處理。膜生物反應器的產水常用於灌溉、洗滌、環衛、造景等非飲用功能。適用於各類工業企業、賓館、飯店、學校、醫院、住宅區、洗衣房等的污廢水處理、中水處理及原有污水設施的升級改造等。
膜生物反應器(Membrane Bioreactor，簡稱MBR)水處理技術是一種生物技術與膜技術相結合的高效生化水處理技術，膜生物反應器是結合了膜分離技術和傳統的污泥法的一種高效污水處理技術，由於膜的過濾作用，生物完全被截留在生物反應器中，實現了水力停留時間和污泥齡的徹底分離，使生物反應器內保持較高的MLSS。硝化能力強，污染物去除率高。
膜生物反應器是一種高效膜分離技術與活性污泥法相結合的新型水處理技術。中空纖維膜的套用取代活性污泥法中的二沉池，進行固液分離，有效的達到了泥水分離的目的。充分利用膜的高效截留作用，能夠有效地截留硝化菌，完全保留在生物反應器內，使硝化反應保證順利進行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，並且可以截留一時難於降解的大分子有機物，延長其在反應器的停留時間，使之得到最大限度的分解。套用MBR技術後，主要污染物的去除率可達：COD≥93%、SS=100%。產水懸浮物和濁度幾近於零，處理後的水質良好且穩定，可以直接回用，實現了污水資源化。
