膜生物反应器技术
一、概述:
近年来，水处理工程师将成熟的膜分离技术引入了水处理领域，开发了一种新的水处理工艺，即膜生物反应器（Membrane bioreactor简称MBR），它是膜处理组件与生物反应器相结合的生化反应器。分离膜生物反应器是目前应用和发展较快的一种。
用于废水处理时，膜生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池以及深度
处理的过滤器，在此进行固液
分离，截留污泥于生物反应
器，滤过水外排或回用。生物
反应器是污染物降解的主要
场所。
以膜组件（超滤UF或微滤MF）替代二沉池，提高了泥水分离率，产水水质优越；在此基础上，可以通过增大曝气池中活性污泥浓度（可达40g/l）来提高生化反应速率，反应器效率高；同时降低F／M比来减少剩余污泥发生量(甚至为零)。
二、基本原理
1、好氧生物处理原理
针对含有大量有机物的废水，生物处理从各个方面来说都是最佳的方法。生物处理技术主要有两种，为好氧生物处理和厌氧生物处理。厌氧生物处理由于难以直接达到排放标准，常常作为好氧生物处理的前处理，一般用于处理有机物浓度较高的废水。
活性污泥法和生物膜法为好氧生物处理技术的两种基本的方法，其它的好氧工艺都是从这两种基本的方法上发展改进的，但是它们的基本原理一致。在曝气作用下，混合液得到足够的溶解氧，水中的溶解的有机物为活性污泥或固定在填料上的生物膜所吸附，并为存活在活性污泥或固定在填料上的生物膜的微生物群体所分解，使废水得到净化。在二次沉淀池内，活性污泥或脱落的生物膜与已被净化的废水进行固液分离，处理水达标排放。
好氧处理的基本条件是:（1）废水中含有足够可溶解的能生物降解的有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质；（2）混合液含有足够的溶解氧；（3）没有对微生物有毒害作用的物质进入。
2、微滤(超滤)工作原理
微滤(超滤)是在静压差的推动力作用下进行的分离过程，从原理上说为筛孔分离过程。在一定的压力作用下，当含有高分子溶质和低分子溶质的混合液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶质（如无机盐）透过膜，成为渗透液被搜集；大于膜孔的高分子溶质（如胶体）则被膜截留。
3、膜生物反应器工作原理
3.1浸没式膜生物反应器技术
浸没式膜生物反应器的微滤(超滤)膜
组件淹没于好氧活性污泥池内，在自吸泵
的抽吸或反应池水压作用下，微滤(超滤)
膜透过水成为处理产水，而菌胶团留在好
氧活性污泥池中。采用间歇工作，保证一定的曝气量冲刷膜，很好地解决了膜的水通量和废污染问题。
3.2外置式膜生物反应器技术
外置式膜生物反应器的微滤(超滤)膜组件置于好氧活性污泥池外，提升泵从好氧活性废泥池抽水去
膜组件过滤，在压力作用下部分水滤
过膜成为处理产水，部分水浓缩后回
到好氧活性废泥池。采用间歇工作，
气水联合冲洗和滤过水反冲洗清洗膜
组件。
三、系统描述
1、工艺过程
废水进入好氧生物反应器，与活性污泥混合，形成混合液，进行好氧生化，处理后的水，经膜组件实现泥水分离，出水达标排放或者回用。
2、系统组成
系统由好氧生物反应器、膜组件、水泵、曝气系统、控制系统组成。
3、应用范围
系统适用于生活废水、污水、食品加工废水、发酵工业废水、禽畜养殖废水等高浓度有机废水的处理或回用，以及高浊度给水、微污染饮用水、景观循环水的处理。
四、系统特点
1、固液分离率高。混合液中的微生物和废水中的悬浮物质、胶体以及蛋白质等大分子有机物不能透过膜。
2、设备简单，曝气池容积减少，不用二沉池等，占地空间省。对原有处理设施进行改造时，可以只将曝气池改造，即可大幅度提升系统的处理能力（处理能力提高3-4倍），不需另外占地加建处理池，节省投资和缩短施工周期。
3、微生物浓度高、容积负荷高。泥水分离率与污泥的SVI值无关。生物反应器中最大混合液悬浮固体(MLSS)浓度可达到40g/l，远远高于传统的生物反应器。这是膜生物反应器去除率较传统生物处理技术高的重要原因。MLSS浓度的增大，其结果是系统的容积负荷提高，使得生物反应器更小型化。
4、污泥停留时间长。传统生物技术中系统的水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)很难分别控制，由于使用了膜分离技术，该系统可在HRT很短而SRT（45-70天）很长的工况下运行，延长了废水中生物难降解的大分子有机物在反应器中的停留时间，最终达到去除目的。
5、脱氮效果好。由于系统的SRT长，对世代时间较长的硝化菌的生长繁殖有利，系统对氨氮的去除率可达90%以上。由于污泥浓度高，反应器内部存在局部缺氧，有一定的反硝化作用，总氮的去除率可达60%左右。
6、污泥发生量少。由于该系统的泥水分离率与污泥的SVI值无关，可以尽量减小生物反应器的F/M 比，在限制基质条件下，反应
器中的营养物质仅能维持微生物的生存，其比增长率与衰减系数相当，则剩余污泥量很少或为零。
7、耐冲击负荷。由于生物反应器中微生物浓度高，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。另外，由于系统结构简单，容易操作管理和实现自动化。
8、出水水质好，可以作为反渗透的预处理工艺。由于膜的高分离率，出水中SS浓度极低，大肠杆菌数少。又由于膜表面形成了凝胶层，相当于第二层膜，它不仅能截留大分子物质而且还能截留尺寸比膜孔径小得多的病毒。
膜生物反应器技术
一、概述:
近年来，水处理工程师将成熟的膜分离技术引入了水处理领域，开发了一种新的水处理工艺，即膜生物反应器（Membrane bioreactor简称MBR），它是膜处理组件与生物反应器相结合的生化反应器。分离膜生物反应器是目前应用和发展较快的一种。
用于废水处理时，膜生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池以及深度
处理的过滤器，在此进行固液
分离，截留污泥于生物反应
器，滤过水外排或回用。生物
反应器是污染物降解的主要
场所。
以膜组件（超滤UF或微滤MF）替代二沉池，提高了泥水分离率，产水水质优越；在此基础上，可以通过增大曝气池中活性污泥浓度（可达40g/l）来提高生化反应速率，反应器效率高；同时降低F／M比来减少剩余污泥发生量(甚至为零)。
二、基本原理
1、好氧生物处理原理
针对含有大量有机物的废水，生物处理从各个方面来说都是最佳的方法。生物处理技术主要有两种，为好氧生物处理和厌氧生物处理。厌氧生物处理由于难以直接达到排放标准，常常作为好氧生物处理的前处理，一般用于处理有机物浓度较高的废水。
活性污泥法和生物膜法为好氧生物处理技术的两种基本的方法，其它的好氧工艺都是从这两种基本的方法上发展改进的，但是它们的基本原理一致。在曝气作用下，混合液得到足够的溶解氧，水中的溶解的有机物为活性污泥或固定在填料上的生物膜所吸附，并为存活在活性污泥或固定在填料上的生物膜的微生物群体所分解，使废水得到净化。在二次沉淀池内，活性污泥或脱落的生物膜与已被净化的废水进行固液分离，处理水达标排放。
好氧处理的基本条件是:（1）废水中含有足够可溶解的能生物降解的有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质；（2）混合液含有足够的溶解氧；（3）没有对微生物有毒害作用的物质进入。
2、微滤(超滤)工作原理
微滤(超滤)是在静压差的推动力作用下进行的分离过程，从原理上说为筛孔分离过程。在一定的压力作用下，当含有高分子溶质和低分子溶质的混合液流过膜表面时，溶剂和小于膜孔的低分子溶质（如无机盐）透过膜，成为渗透液被搜集；大于膜孔的高分子溶质（如胶体）则被膜截留。
3、膜生物反应器工作原理
3.1浸没式膜生物反应器技术
浸没式膜生物反应器的微滤(超滤)膜
组件淹没于好氧活性污泥池内，在自吸泵
的抽吸或反应池水压作用下，微滤(超滤)
膜透过水成为处理产水，而菌胶团留在好
氧活性污泥池中。采用间歇工作，保证一定的曝气量冲刷膜，很好地解决了膜的水通量和废污染问题。
3.2外置式膜生物反应器技术
外置式膜生物反应器的微滤(超滤)膜组件置于好氧活性污泥池外，提升泵从好氧活性废泥池抽水去
膜组件过滤，在压力作用下部分水滤
过膜成为处理产水，部分水浓缩后回
到好氧活性废泥池。采用间歇工作，
气水联合冲洗和滤过水反冲洗清洗膜
组件。
三、系统描述
1、工艺过程
废水进入好氧生物反应器，与活性污泥混合，形成混合液，进行好氧生化，处理后的水，经膜组件实现泥水分离，出水达标排放或者回用。
2、系统组成
系统由好氧生物反应器、膜组件、水泵、曝气系统、控制系统组成。
3、应用范围
系统适用于生活废水、污水、食品加工废水、发酵工业废水、禽畜养殖废水等高浓度有机废水的处理或回用，以及高浊度给水、微污染饮用水、景观循环水的处理。
四、系统特点
1、固液分离率高。混合液中的微生物和废水中的悬浮物质、胶体以及蛋白质等大分子有机物不能透过膜。
2、设备简单，曝气池容积减少，不用二沉池等，占地空间省。对原有处理设施进行改造时，可以只将曝气池改造，即可大幅度提升系统的处理能力（处理能力提高3-4倍），不需另外占地加建处理池，节省投资和缩短施工周期。
3、微生物浓度高、容积负荷高。泥水分离率与污泥的SVI值无关。生物反应器中最大混合液悬浮固体(MLSS)浓度可达到40g/l，远远高于传统的生物反应器。这是膜生物反应器去除率较传统生物处理技术高的重要原因。MLSS浓度的增大，其结果是系统的容积负荷提高，使得生物反应器更小型化。
4、污泥停留时间长。传统生物技术中系统的水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)很难分别控制，由于使用了膜分离技术，该系统可在HRT很短而SRT（45-70天）很长的工况下运行，延长了废水中生物难降解的大分子有机物在反应器中的停留时间，最终达到去除目的。
5、脱氮效果好。由于系统的SRT长，对世代时间较长的硝化菌的生长繁殖有利，系统对氨氮的去除率可达90%以上。由于污泥浓度高，反应器内部存在局部缺氧，有一定的反硝化作用，总氮的去除率可达60%左右。
6、污泥发生量少。由于该系统的泥水分离率与污泥的SVI值无关，可以尽量减小生物反应器的F/M 比，在限制基质条件下，反应
器中的营养物质仅能维持微生物的生存，其比增长率与衰减系数相当，则剩余污泥量很少或为零。
7、耐冲击负荷。由于生物反应器中微生物浓度高，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。另外，由于系统结构简单，容易操作管理和实现自动化。
8、出水水质好，可以作为反渗透的预处理工艺。由于膜的高分离率，出水中SS浓度极低，大肠杆菌数少。又由于膜表面形成了凝胶层，相当于第二层膜，它不仅能截留大分子物质而且还能截留尺寸比膜孔径小得多的病毒。