MBR是膜生物反应器(membraneBi0-Reactor)的英文缩写。它是将活性污泥法和膜分离技术结合起来的污水处理工艺,其出水水质好且稳定。MBR主要是通过膜分离技术截留大分子有机物和活性污泥在曝气池内,使出水清澈。基本工艺流程见图1。最早的膜生物反应器是在上世纪六十年代末期研制的。当时的MBR是分置式,主要是应用在船舶上进行污水处理。到上世纪九十年代日本开发了浸没式MBR,使MBR的研究和应用得到了很大的发展。目前,在污水处理中MBR已经得到广泛的应用,尤其是在搭配渗透膜进行回用水方面,MBR具有得天独厚的优势。

MBR特征

与传统的脱氮除磷工艺相比,MBR脱氮除磷工艺是一种新兴的工艺。MBR最显著的特征就是能够高效地进行固液分离,其分离效果好、出水稳定,出水浊度和SS接近于零,通过脱色和消毒后可以直接进行回用。

通过图2可以看出,MBR膜生物反应器和传统的活性污泥处理系统相比在占地面积上减少很多,原因是MBR处理系统的污泥浓度高,相同污泥负荷下,MBR的池容会缩小;膜池可以取代二沉池,进一步减小占地面积。

污泥浓度高是由于MBR膜的截留作用。首先能够使生物反应器保持很高的污泥浓度,提高反应器抗负荷冲击的能力;其次能够延长难降解大分子有机物的停留时间,提高对其降解效率;同时使水力停留时间和污泥停留时间完全分开,有利于生长周期较长的微生物如硝化细菌的生长繁殖。

MBR泥龄较长,有很大一部分微生物能够通过内源呼吸而自我分解,故剩余污泥产量小,污泥处理费用少。整套MBR系统能够实现自动控制,便于管理和操作。因此,与传统的工艺相比较,MBR工艺有着明显的优势。

MBR的应用

现在MBR技术的应用已经非常广泛,大中小型污水处理厂都有应用。通过应用实践表明其处理效果稳定,其中主要污染物COD、SS的浓度都能稳定控制在50mg/L和10mg/L，其他污染物的指标也能够达到回用水的标准。

由于其具有占地面积小,使用灵活等特点,在人口密集的地方也有广泛的应用价值,如:医院、办公大楼、旅游景区等。产水可以直接回用于冲厕、消防、绿化灌溉等,既保护环境又节约水资源,具有很好的环境效益和经济效益。

MBR的占地面积非常小,因此可以做成可移动式的污水处理设备。用来处理远离污水处理厂地区产生的废水,如农村排放到河道里的废水。

垃圾填埋一直是处理固废的一种重要方式,但是填埋就会遇到垃圾渗滤液处理这个难题。渗滤液中有毒有害物质含量较高,COD高达数万并且可生化性较差,水质水量波动较大,用传统的处理工艺很难达到稳定的处理效果。

MBR所具有的特点使其在渗滤液的处理中有着一定的优势,并且通过研究和实践证明,MBR在处理垃圾渗滤液方面效果显著,出水稳定达标。

MBR技术优势

与传统活性污泥工艺相比，MBR具有以下优势：

(1)固液分离率高,出水水水质好。混合液中的微生物和废水中悬浮物以及蛋白质等大分子有机物不能透过膜，使泥水得到很好的分离，故出水中SS浓度低，有机物去除率高，另外，MBR还可滤除细菌、病毒等有害物质。可节省加药消毒所带来的长期运行费用，设备占地也小。

(2)工艺参数易于控制。由于膜的高截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现反应器内水力停留时间和污泥龄的完全分离。

(3)耐冲击负荷。由于反应器内微生物浓度高。在负荷波动较大的情况下，系统的去除效果变化也不大，处理的水质稳定。

(4)系统硝化效率较常规的生物反应器有所提高。这是由于污泥停留时间较长(一般控制在15～45天)，有利于增殖缓慢的微生物(如固氮菌、硝化菌)以及难降解有机物分解菌的截留、生长和繁殖。

(5)传质效率高，氧转移效率高达26％～60％左右。

(6)剩余污泥产量低，降低了污泥处理处置费用。膜分离使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，基本可以实现污泥零排放。

(7)系统结构简单，操作管理方面，运行灵活稳定，容易操作和实现自动化。但MBR也存在一些缺点，如膜污染问题，目前尚没有有效的膜清洗技术。膜制造成本偏高以及能耗高这些问题极大地限制了MBR在实际工程中的应用。

MBR与其它工艺结合应用技术在污水处理过程中,为了达到更好的出水效果,MBR还可以和其它污水处理技术结合使用。技术结合使用不单单是两个工艺相加,还存在协同作用问题。集成的工艺也同样具有一些优缺点,如上图表1所示。