内置式MBR系统和外置式MBR系统综合比较

内置式MBR系统和外置式MBR系统综合比较下面就内置式MBR和外置式MBR这两种工艺进行一定的比较分析。

1)、内置式MBR系统

内置式MBR反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如下图。进水进入MBR反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。这种形式的MBR反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相对较低；占地较分置式更为紧凑。但是一般膜通量相对较低，容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。

内置式MBR系统流程图

2)、外置式MBR系统

外置式MBR反应器把膜组件和生物反应器分开设置。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。外置式MBR反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；而且膜通量普遍较大。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力费用较高，外置式MBR反应器如下图。

外置式MBR系统流程图

在外置式膜生物反应器中生物反应器与膜单元相对独立，通过混合液循环泵使得处理水通过膜组件后外排；其中的生物反应器与膜分离装置之间的相互干扰较小。目前在垃圾渗沥液处理中采用的外置式膜生化器超滤膜一般均选用错流式管式超滤膜。即循环泵为混合液（污泥）提供一定的流速（3.5-5m/s），使混合液在管式超滤膜中形成紊流状态，避免污泥在膜表面沉积。

3)、内置式MBR系统与外置式MBR系统的比较说明

目前常用于垃圾渗沥液处理的MBR组合工艺为内置式MBR组合工艺（预处理+内置式MBR+纳滤+反渗透）和外置式MBR组合工艺（预处理++外置式MBR +反渗透）。

对于上述两套工艺，都有大量的工程案例，并稳定运行。通过从投资、运行等各方面因素的比较以及工程实际案例的分析，本工程推荐使用外置式MBR组合工艺对垃圾渗沥液进行处理。

外置式MBR反应器的硝化池内根据需要配置鼓风曝气专用设备，可以培养出高活性的好氧微生物，使污水中的可生化降解的有机污染物在硝化池内几乎完全降解，同时把氨氮和有机氮氧化为硝酸盐，由于超滤膜把菌体（活性污泥）和净化水完全分离，使得在生化系统中经过不断驯化产生的微生物菌群得以繁殖，对渗沥液中相对普通污水处理工艺而言难降解的有机物也能逐步降解，可以获得高品质的出水水质。超滤进水兼有回流功能，即超滤进水经过超滤浓缩后，清液排出，而浓缩液回流至反硝化池中，在缺氧环境中还原成氮气排出，达到脱氮的目的，反硝化池内设液下搅拌装置。

由于外置式MBR反应器的生化反应器是根据要求的进出水的水量和水质进行专门配置和控制的，而且采用外置管式超滤膜，避免了内置式膜生化反应膜容易污染、堵塞的缺点，并且出水水量使得出水水量、水质稳定。

与传统生化处理工艺相比，微生物菌体通过高效超滤系统从出水中分离，确保大于20nm的颗粒物、微生物和与COD相关的悬浮物安全地截留在系统内。超滤清液进入清液储槽。由于超滤实现泥水分离，因此生化反应器中的污泥浓度可以达到15-30g/l，而内置式MBR反应器由于膜孔径较大，无法达到这个污泥浓度。

我们就如下几个方面对两套工艺进行比较：

（1）膜的清洗

相对于内置式MBR系统，外置式MBR系统不需要频繁的清洗。由于外置式膜生化反应器采用错流式管式超滤膜，每条超滤环路设有循环泵，该泵在沿膜管内壁提供一个需要的流速(一般为3.5-5m/s)，从而使活性污泥在膜管中形成紊流状态，即高流速的活性污泥不断的冲刷膜表面，使的膜表面附近很难产生浓差极化层，属于过滤和清洗两个步骤同时进行，对于膜管的堵塞也比较容易通过反冲洗解决，从而避免了污泥在膜管中的堵塞。而内置式MBR的过滤属于全流过滤，过滤和反冲洗是间歇进行的，效率较低。

外置式超滤膜在稳定运行状态下，一般只需每月化学清洗一次，如不停机一般不需要进行任何冲洗。而内置式膜生化反应器每天需要进行1至3次反冲洗，且耗水量大。

外置式膜生化反应器清洗为全自动CIP在线清洗，而内置式膜生化反应器超滤膜化学清洗需要将膜吊出反应器进行冲洗和化学药剂浸泡，工作量复杂，也影响了整个系统的连续运行。

（2）反应器污泥浓度

由于外置式MBR膜的错流过滤特性，使超滤膜可以承受较高的污泥浓度，工程实例表明外置式膜生化反应器污泥浓度为15-30g/l左右。

而内置式膜生化反应器由于膜组件内置于生化反应器中，采用自吸泵使膜清液端产生负压使膜内外形成压力差，从而产水，为了避免污泥在膜表面由于浓差极化产生沉积，底部设计曝气，利用空气气泡的扰动减少污泥在膜表面的沉积，因此内置式膜生化反应器的污泥浓度不宜过高一般为8-10g/l左右。

（3）生化反应器容积和占地面积

由于外置式膜生化反应器污泥浓度为内置式膜生化反应器的1.5-2倍，因此外置式膜生化反应器生化池所需容积只需内置式膜生化反应器的50%-70%左右，大大节省了生化池的投资和占地面积。

（4）膜通量和膜面积

工程应用证明，在渗沥液处理中外置式膜生化反应器管式超滤膜的单位膜面积通量可达60-80l/m2.h，而内置式膜生化反应器内置膜由于受污泥沉积等因素影

响（如抽吸压力不宜过高，否则易产生污泥在膜表面沉积）一般为6-8 l/m2.h。这意味着对于相同的处理量内置式膜生化反应器所需的膜面积是外置式超滤膜的3-6倍。而由于内置式膜生化反应器不能连续出水，一般设计为运行每运行12分钟需停3分钟，即意味着对于相同的处理规模膜面积是外置式膜生化反应器的4-8倍。由于受膜材质以及其它因素影响，工程实例表明，特别是在渗沥液处理应用中，内置式膜生化反应器采用内置式超滤膜的通量衰减率为25-40%（渗沥液处理中膜寿命一般为两年），而外置式管式超滤膜在其使用寿命（渗沥液处理中一般为4-5年）期通量衰减率一般不超过10%。

（5）膜寿命

管式超滤膜所用膜材质为高分子聚偏氟乙烯即PVDF，由于其优良的不同溶剂的兼容性为目前公认质量最好的膜材质，其韧性较好，不易破裂，膜寿命长而内置式膜生化反应应用于垃圾渗沥液处理，由于渗沥液中含有较高的钙镁离子和硫酸根离子，易在膜表面产生结垢，从而使膜硬化，因此在渗沥液处理中内置式膜极易产生断丝或膜破裂的情况。管式超滤膜的寿命在渗沥液处理中为5-7年，而内置式的仅为3-5年。

外置式和内置式膜生化反应器对比