膜生物反应器原理结构

膜生物反应器原理结构

时间：2007年12月14日

膜生物反应器 (Membrane Bioreactor，简称MBR)是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。下面是作用原理基本图例

1.前言

随着全球范围经济的快速发展和人口的膨胀，水资源短缺已成为全球人类共同面临的严峻挑战。为解决困扰人类发展的水资源短缺问题，开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。世界上不少缺水国家把污水再生利用作为解决水资源短缺的重要战略之一。这不仅可以消除污水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，给工农业生产的发展提供新的水源，取得显著的

环境、经济和社会效益。开展新型高效污水处理与回用技术的研究对于推进污水资源化的进程具有十分重要的意义。

膜-生物反应器是近年新开发的污水处理与回用技术。该技术由于具有诸多传统污水处理工艺所无法比拟的优点，在世界范围受到普遍关注。本文将对近年来膜-生物反应器污水处理与回用技术的研究与应用进行介绍。

2.膜-生物反应器的技术原理与特点

在膜-生物反应器中，由于用膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效的固液分离，克服了传统活性污泥工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，从而具有下列优点[1]：

(1)能高效地进行固液分离，出水水质良好且稳定，可以直接回用；

(2)由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定；(3)生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积省；......

膜生物反应器（MBR）是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术。与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下主要特点：

＾出水水质好；

由于膜的高效截留，出水中悬浮固体的浓度基本为零；对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质巨头截留作用，生物反应器内生物相丰富，如，世代时间较长的硝化菌得以富集，原生动物和后生动物也能生长；膜出水不受生物反应器中污泥膨胀等因素的影响。因此，MBR的出水质量高，可满足回用水水质的要求。

＾剩余污泥量少；

对于传统的活性污泥法，过长的污泥龄将会导致出水中悬浮固体的增加。而MBR中由于膜的截留作用长污泥龄运行并不影响出水水质。剩余污泥量的减少，可以降低污泥处理费用，简化污水处理工艺操作，特别式对于小型污水处理厂和分散的污水处理设施，其优越性更为突出

＾设备紧凑，占地少；

由于生物反应器内污泥浓度高，容积负荷可大大提高，而且用膜组件代替了二沉池和过滤设备，因此，与常规生物处理工艺相比，膜生物反应器的占地面积可大为减少。

※膜生物反应器分类

目前开发出来的膜生物反应器可以分为三类：膜分离生物反应器（Membrane separation bioreactor）；膜曝气生物反应器（Membrane aeration bioreactor）和萃取膜生物反应器（Extractive membrane bioreactor）。其中，

膜分离生物反应器用于污水处理中的固液分离；膜曝气生物反应器中膜被用于气体质量传递，通常是为好氧工艺供氧，可以实现生物反应器的无泡曝气，大大提高反应器的传氧效率；萃取膜生物反应器主要用于工业废水中优先污染物的处理，选择性透过膜被用于萃取特定的污染物。目前已进行大量研究并投入大规模实际应用的只有膜分离生物反应器，以下均指膜分离生物反应器。

膜分离生物反应器的分类方法有很多。按照膜组件的放置方式可分为分体式和一体式膜生物反应器；按照生物反应器是否需氧可分为好氧和厌氧膜生物反应器。

分体式生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，生物反应器的混合液经泵增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内。一体式系统则直接将膜组件置于反应器内，通过泵的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生，曝气器设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。好氧膜生物反应器一般用于城市和工业废水的处理，好氧MBR用于城市污水处理通常是为了使出水达到回用的目的，而用于处理工业废水的主要为了去除一些特别的污染物，如油脂类污染物。

将膜分离技术与厌氧生物反应器相结合，产生了一种更高效、低能耗、易控制与启动的新型厌氧生物处理技术—厌氧膜生物反应器。传统的厌氧生物处理技术希望维护较高的污泥浓度、较短的水力停留时间（HRT）和较长污泥停留时间（SRT），以实现降低投资与运行费用的目的。而在厌氧膜生物发生器中，通过膜的高效截留，不仅解决了厌氧污泥容易从生物反应器流失导致出水水质降低的问题，同时膜分离的作用还体现在对厌氧反应器的构造与处理效果的强化方面。以UASB与膜单元相结合为例，厌氧膜反应器不再需要设计的三相分离器来实现固液气的分离；而对于两相厌氧MBR，由于膜分离的作用使产酸反应气中的产酸菌浓度增加，提高了水解发酵能力，同时膜将大分子有机物截留在产酸反应器中使水解发酵，因此保持较高的酸化率。厌氧膜生物反应器厂用于高浓度有机分水的处理效果，由于生物反应器缺少曝气，为了使厌氧污泥处于悬浮状态，处理高浓度有机废水的厌氧膜生物反应器均采用分体式。

HMBR一体化膜生物反应器

膜生物反应器（Membranebioreactor，简称MBR）是高效膜分离技术与

活性污泥法相结合的新型水处理技术。它不仅可在生物反应池内维持高浓度的微生物量，提高处理装置的容积负荷，节省占地面积，而且能高效的进行固液分离，得到可以直接回用的稳定出水。此外，由于膜的高效截留作用，微生物被完全截留在生物反应器中，实现水力停留时间与污泥停留时间的彻底分离，消除了传统活性污泥工艺的污泥膨胀问题。

结构与工作原理：

膜生物反应器装置主要由生物反应池和膜组件两部分组成。一体式膜生物反应器是将膜组件放置在生物反应器内部，利用生物反应器内大量悬浮生长的污泥对污染物进行高效降解处理。出水采用负压操作，即利用泵的抽吸作用使生物处理的水从膜中心通道排出，以实现膜组件对泥水的分离。

技术特点：

膜组件采用模块化设计，上部为成矩阵排列的膜组，在增加处理量的同时，减少设备的占地面积。膜组件底部设有曝气系统，由于其特殊的结构，在对污水进行曝气处理同时通过参数的调整，可以用曝气形成的水循环对膜表面进行清洁。在保证处理