MBR是膜生物反應(yīng)器(membraneBi0-Reactor)的英文縮寫。它是將活性污泥法和膜分離技術(shù)結(jié)合起來的污水處理工藝,其出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。MBR主要是通過膜分離技術(shù)截留大分子有機物和活性污泥在曝氣池內(nèi),使出水清澈。基本工藝流程見圖1。最早的膜生物反應(yīng)器是在上世紀六十年代末期研制的。當(dāng)時的MBR是分置式,主要是應(yīng)用在船舶上進行污水處理。到上世紀九十年代日本開發(fā)了浸沒式MBR,使MBR的研究和應(yīng)用得到了很大的發(fā)展。目前,在污水處理中MBR已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用,尤其是在搭配滲透膜進行回用水方面,MBR具有得天獨厚的優(yōu)勢。

MBR特征

與傳統(tǒng)的脫氮除磷工藝相比,MBR脫氮除磷工藝是一種新興的工藝。MBR最顯著的特征就是能夠高效地進行固液分離,其分離效果好、出水穩(wěn)定,出水濁度和SS接近于零,通過脫色和消毒后可以直接進行回用。

通過圖2可以看出,MBR膜生物反應(yīng)器和傳統(tǒng)的活性污泥處理系統(tǒng)相比在占地面積上減少很多,原因是MBR處理系統(tǒng)的污泥濃度高,相同污泥負荷下,MBR的池容會縮小;膜池可以取代二沉池,進一步減小占地面積。

污泥濃度高是由于MBR膜的截留作用。首先能夠使生物反應(yīng)器保持很高的污泥濃度,提高反應(yīng)器抗負荷沖擊的能力;其次能夠延長難降解大分子有機物的停留時間,提高對其降解效率;同時使水力停留時間和污泥停留時間完全分開,有利于生長周期較長的微生物如硝化細菌的生長繁殖。

MBR泥齡較長,有很大一部分微生物能夠通過內(nèi)源呼吸而自我分解,故剩余污泥產(chǎn)量小,污泥處理費用少。整套MBR系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制,便于管理和操作。因此,與傳統(tǒng)的工藝相比較,MBR工藝有著明顯的優(yōu)勢。

MBR的應(yīng)用

現(xiàn)在MBR技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,大中小型污水處理廠都有應(yīng)用。通過應(yīng)用實踐表明其處理效果穩(wěn)定,其中主要污染物COD、SS的濃度都能穩(wěn)定控制在50mg/L和10mg/L，其他污染物的指標(biāo)也能夠達到回用水的標(biāo)準(zhǔn)。

由于其具有占地面積小,使用靈活等特點,在人口密集的地方也有廣泛的應(yīng)用價值,如:醫(yī)院、辦公大樓、旅游景區(qū)等。產(chǎn)水可以直接回用于沖廁、消防、綠化灌溉等,既保護環(huán)境又節(jié)約水資源,具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。

MBR的占地面積非常小,因此可以做成可移動式的污水處理設(shè)備。用來處理遠離污水處理廠地區(qū)產(chǎn)生的廢水,如農(nóng)村排放到河道里的廢水。

垃圾填埋一直是處理固廢的一種重要方式,但是填埋就會遇到垃圾滲濾液處理這個難題。滲濾液中有毒有害物質(zhì)含量較高,COD高達數(shù)萬并且可生化性較差,水質(zhì)水量波動較大,用傳統(tǒng)的處理工藝很難達到穩(wěn)定的處理效果。

MBR所具有的特點使其在滲濾液的處理中有著一定的優(yōu)勢,并且通過研究和實踐證明,MBR在處理垃圾滲濾液方面效果顯著,出水穩(wěn)定達標(biāo)。

MBR技術(shù)優(yōu)勢

與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，MBR具有以下優(yōu)勢：

(1)固液分離率高,出水水水質(zhì)好。混合液中的微生物和廢水中懸浮物以及蛋白質(zhì)等大分子有機物不能透過膜，使泥水得到很好的分離，故出水中SS濃度低，有機物去除率高，另外，MBR還可濾除細菌、病毒等有害物質(zhì)。可節(jié)省加藥消毒所帶來的長期運行費用，設(shè)備占地也小。

(2)工藝參數(shù)易于控制。由于膜的高截流作用，使微生物完全截流在反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)水力停留時間和污泥齡的完全分離。

(3)耐沖擊負荷。由于反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度高。在負荷波動較大的情況下，系統(tǒng)的去除效果變化也不大，處理的水質(zhì)穩(wěn)定。

(4)系統(tǒng)硝化效率較常規(guī)的生物反應(yīng)器有所提高。這是由于污泥停留時間較長(一般控制在15～45天)，有利于增殖緩慢的微生物(如固氮菌、硝化菌)以及難降解有機物分解菌的截留、生長和繁殖。

(5)傳質(zhì)效率高，氧轉(zhuǎn)移效率高達26％～60％左右。

(6)剩余污泥產(chǎn)量低，降低了污泥處理處置費用。膜分離使污水中的大分子難降解成分在體積有限的生物反應(yīng)器內(nèi)有足夠的停留時間，大大提高了難降解有機物的降解效率。反應(yīng)器在高容積負荷、低污泥負荷、長泥齡下運行，基本可以實現(xiàn)污泥零排放。

(7)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作管理方面，運行靈活穩(wěn)定，容易操作和實現(xiàn)自動化。但MBR也存在一些缺點，如膜污染問題，目前尚沒有有效的膜清洗技術(shù)。膜制造成本偏高以及能耗高這些問題極大地限制了MBR在實際工程中的應(yīng)用。

MBR與其它工藝結(jié)合應(yīng)用技術(shù)在污水處理過程中,為了達到更好的出水效果,MBR還可以和其它污水處理技術(shù)結(jié)合使用。技術(shù)結(jié)合使用不單單是兩個工藝相加,還存在協(xié)同作用問題。集成的工藝也同樣具有一些優(yōu)缺點,如上圖表1所示。