MBR膜組件污水處理技術的原理應用全解析

北小河污水處置廠運用MBR工藝，進水水邊變動幅度比較大，但是其出水水質平穩，基本能到底《城市污水再生利用城市雜用水水質》（GB/T18920-2002)的規定。現在MBR技術重點用于中水回用、市區污水、工業污水、糞便污水處置、輕污染飲用水凈化等區域。
1、MBR國內外發展狀況

20世紀60年代末期，Dorr-Oliver組織開拓研發了首個辦公用的MBR，并且將它運到船舶污水處置。當時普遍使用分置式構型，目前實際工程多采用浸沒式MBR。20世紀80年代末，日本和美國相繼開拓了中空MBR工藝（浸沒式）。1985年到1995年期間Jhetford組織推廣出分置Cycle-Let工藝（多管式），應用于美國廢水回用項目，我國MBR技術的發達雖然與較國外相比較起步晚，但*近幾年來MBR的探究應用和國外查不多同步，并且部分區域名列世界前茅。在我國膜工業協會集體聯合撰寫的《中國MBR產業發展白皮書》里表明，截至二零一三年底，我國已經投入運轉的大規模上萬噸的MBR工程比50個還多，統計處理能力超出每天230萬噸。在華北地區，MBR工程重點用于再生水回用與市政污水處置，在東南地區重點用來解決難降解工業廢水和高濃度有機廢水。估計到2015年，我國投入運作和在建的MBR系統累計處置能力將大于500萬m3/d。2MBR基本道理MBR技術是將生化反應與膜分割相結合，省去二沉池，由膜組件實行泥水分割。使污泥與雜質貯存在反應池中，這就使MBR體系里的固態懸浮物的濃度 (MLSS)比較大，防止了微生物的消耗。水力停留時間（HRTT)與污泥停留時間（SRT)相分割能夠分別管控，無污泥擴張之憂。

此時，可以運用高濃度的活性污泥降解某些傳統活性污泥法難降解的物質。進水水質、水量的改變對反應器影響不顯著，耐沖擊負荷，可以獲得穩固優良的出水。

2、MBR在污水處理中的應用

在這十年中，MBR體系已經在解決我們生活中的污水、醫院中的廢水、垃圾在滲出的液體、工業廢水和所有濃度比較高、不容易降解的工業廢水在發揮了重要作用。MBR需實行預處理，大多數是與其他工藝相聯合的形式。

2.1 MBR-厭氧/缺氧交替工藝

交替式厭氧/缺氧-膜生物反應器（A-A/A-M)工藝可提高生活污水脫氮除磷效果。該工藝由一個交替缺氧/厭氧反應池和內置膜過濾單元的好氧池組成。通過好氧池底部回流污泥流向的改變，使得兩個獨立反應器（A和B)內依次形成缺氧和厭氧環境，實現同步厭氧釋磷、缺氧反硝化脫氮，及好氧吸磷、硝化、去除BOD等過程。好氧反應器進行連續曝氣減緩膜污染的進程，延長清洗周期。該工藝對COD、TN、TP的平均去除率分別達到93%、67.4%和94.1%。

2.2 A2/0 + MBR工藝

A2/0+MBR技術是把過去的A2/0技術與MBR技術相結合，使它們的優點相互彌補，相互配合，能夠有效的排除主要污染物質。A2/0+MBR體系中發生的高污泥濃度不但減少了水力停留時間，且具有同步硝化反硝化、反硝化除磷等階段，就說是在C/N較低的前提下，也能確保優良的脫氮除磷效應。運用A2/0+MBR工藝處置市區污水，試驗證明：MBR池的污泥濃度*高達8.2g/L，CODCr、TN與氨氮的去除率分別達93.0%、78.5%和94.7%。

2.3 PAC-MBR工藝（粉末活性炭-膜生物反應器）

PAC-MBR組合工藝是指將PAC投加至MBR污泥混合液中污泥絮體以PAC顆粒為骨架，吸附和絮凝污泥混合液中微細膠體、胞外聚合物EPS(Extraeelluar Polymeric substanees )、溶解性有機物等，使污泥顆粒粒徑變大,抗壓能力增強，膜面沉積層孔隙率提高，壓密性降低，從而降低膜過濾阻力和膜污染程度，提高膜通量。同時，由于PAC污泥絮體的吸附和生物降解作用協同，形成生物活性炭，使有機污染物降解去除率得到提高，PAC得以再生。MBRPA和MBR工藝處理生活污水的對比實驗，結果表明，由于PAC的存在大大改善了膜污染狀況，從而延長了膜清洗周期。

3、MBR存在的問題

MBR突出的特征是占地面積小，耐沖擊負荷，出水水質優良，自動化程度高容易管理，但MBR工藝現在仍然存在的某些問題。

3.1 處理能力降低的風險

MBR通常在恒定通量下進行，為了持續運行要求MBR不能超過極限通量,超過這個極限會產生膜污染，那么多余的水就無法通過膜孔徑，產水率下降。很多MBR工藝在實際運行過程中隨著時間的積累，其處理能力不斷下降，很多水廠的處理能力甚至不足設計之初的50%。美國環保局認為，如果MBR工藝的進水峰值流量超過平均流量的1.5~2倍，就需設置流量調節池，或者備有大量的膜組件以保證出水水質達標。

3.2 投資成本與運行成本較高

如今，膜組件是MBR處理系統中主要組成部分，同時也是技術含量*高及價值*大的部分,其成本占據整體設備投入的多部分。此外，MBR需要先進的設備以滿足其自動化的要求，這也增加了其成本。浸沒式MBR工藝，需加大曝氣強度，造成能耗上升。另外，膜組件壽命有限，達到一定使用年先后需更換膜組件。據分析，國內MBR投資成本在2000~2500元/m3，是傳統活性污泥法項目建設成本的1. 5倍左右。

3.3 預處理與自控系統設計不足而產生的風險

通常MBR工藝需先經過預處理再進入膜處理反應器內。預處理不到位或者不經預處理便進入膜反應器內必會產生嚴重的后果。MBR工藝自動化程度比傳統活性污泥工藝高很多，膜組件需定期清洗、組裝甚至是更換，為保證出水水質，對水廠PLC控制系統有較高要求。

4、發展前景

面對日益嚴格的污水排放和回用規范，很多現有污水處理廠的改建，規定不增大占地面積而增大處理水量，提升出水水質。雖然MBR法的基建開支高于以往活性污泥法，易發生膜污染問題，但其占地面積小，有機物去除率高，還能夠強化脫氮除磷效應，解決水質優異，這使其在城市污水脫氮除磷應用中具有較大的潛力，也符合我國污水處理廠提標改擴造的要求。因此，MBR在水廠改擴建項目中發展前景良好。

與傳統的處理工藝相比，MBR工藝初期基建、維護管理費較高，通過MBR處理的污水，可以直接中水回用。在水資源緊缺的大背景下， 污水也是重要的水資源，今后對污水處理再利用的需求將會逐步提高，”高水高用，低水低用”。因此，MBR工藝也將會成為大規模污水處理廠的選擇方案。另外，在過去的十幾年里，MBR工藝的不斷改進，單位面積制膜成本下降，這使膜組件的管理運行、基建費用降低。目前， 國內正處于市政污水處理設施建設期，這也為MBR工藝提供了機會。綜上所述，MBR在處理城市污水、工業廢水、中水回用及污水處理廠改擴建等方面都具有廣闊的應用前景。