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；......

MBR膜生物反应器

2003-06-17

技术概况

·由于采用了先进的膜生物反应器技术，使系统出水水质在各个方面均优于传统的污水处理设备，出水水质在感官上已接近于自来水的情况，可以作为中水回用。

·由于膜的高效分离作用，不必设立沉淀、过滤等固液分离设备，不需反冲洗，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个系统流程简单，易于集成，系统占地大为缩小。·生物膜反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，不需设消毒设备，不需加药，不需控制余氯，使管理和操作更为方便，并可节省加药消毒所带来的长期运行费用。

·生物膜反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，不需污泥回流和排放剩余污泥。·整个系统自动化程度高，运行管理简单方便。

·采用先进的日本进口中空纤维膜，膜使用寿命长，单位体积膜面积高，膜具有自修复能力，从而减少了设备维护工作。

·通过独特的运行方式，使膜表面不易堵塞，洗膜间隔时间长，且洗膜方式简单易行。·独特的膜组件运行方式使水处理所需能耗很低。

技术原理

MBR膜生物反应器技术将超滤膜与生物反应器有机地结合起来，克服了传统污水处理工艺的流程冗长、占地面积大、操作管理复杂等缺点，稳定可靠，出水水质优于一般中水水质标准。

适用范围中水回用

应用实例清华中水

北京汇联食品废水处理工程

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（Membrane bioreactor，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。在保证处理出水水质和水量同时，延长了膜的工作时间和寿命。

应用范围：

生活污水处理、食品加工废水处理、饮水厂废水处理、畜牧业废水处理、造纸废水处理、石油加工废水处理等。

MBR技术在小区中水回用中的应用

随着经济的发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出。从保障居住小区供水的可靠性和改善周围环境质量上来看，在缺水地区建设小区中水系统是最为经济有效的方法。

污水处理技术是污水资源化回用的前提条件，根据小区的污水特点和整体规范要求，选择简单高效、经济合理的处理方法对于实施中水回用至关重要。

膜生物反应器（MBR）是目前公认的水处理高新技术，它综合了膜处理技术和生活处理技术的优点，具有流程简单、出水水质好、运行管理简单、占地少等优点，是小区污水回用的适用技术，目前该技术已在德国、美国、日本等国家广泛应用于污水处理和再利用领域。

MBR的组成

从整体结构上看，MBR主要由膜组件、生物反应器和泵三部分组成，其中生物反应器是污染物降解的主要场所，膜组件相当于生物处理系统中的二沉池，起固液分离的作用，泵是系统出水的动力来源。

根据膜组件的设置位置，可将MBR分为一体式和分置式两类。前者是将膜组件放置在生物反应器的内部，后者是把膜组件与生物反应器分开设置，显然，这种分置式的MBR因为增加了污泥回流泵和维持一定的膜面流速而存在动力消耗大、系统运行费用高的问题，与之相比，一体式MBR的膜表面错流是由曝气器产生的空气搅动产生，不需污泥回流系统，因而系统相对简单、能耗较低，这也是目前小区中水回用处理工艺中通常采用的形式。

工艺特点

MBR工艺与其他生物处理工艺相比，具有以下特点：（1）出水水质好，稳定性高膜过渡出水使得生物反应器内获得比普通活性污泥法高得多的生物浓度，极大地提高了生物降解能力和抗负荷冲击能力。同时，污泥停留时间较长，这也为难降解有机物分解菌和硝化菌等增殖速度慢的微生物得以在反应器内繁殖富集，特别是对难降解有机物和氨氮的去除可以取得理想效果。另一方面，膜分离对小于膜孔径有有机大分子物质的截留作用，能够确保滤后出水在除菌、消除悬浮物和降低BOD方面很稳定。

（2）占地少膜生物反应器可以维持较高的污泥浓度，通常MLSS为8～20g/L，是传统生物处理的2.5～5倍，同时系统省去了二沉池和