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摘要：膜生物反应器（MBR）作为一种新型高效的污水处理方法，有很广阔的应用前景和研究空间。本文主要介绍了MBR的各种组合工艺在各类污水处理中的研究现状并对其应用前景进行了预测分析。本文介绍了膜生物反应器（MBR）的技术原理及分类，以及在国内外的发展情况，分析了膜生物反应器在水处理中的技术特点，并对膜生物反应器的发展做以展望，为建设环境友好型社会做出贡献。
关键词：膜生物反应器；污水处理；发展；应用
膜生物反应器（Membrane bioreactor，MBR）是将膜分离技术和生物反应器的生物降解作用集于一体的新型废水处理系统。它以膜组件替代传统活性污泥法中的沉淀池实现介质分离。
1、MBR污水处理工作原理及特点
MBR是一种现代膜分离技术与生物技术有机结合的新型的水处理技术，它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物截留住，达到水净化的目的。MBR处理工艺的核心是中空纤维超滤膜和活性污泥处理系统，原理是利用反应器内的硝化细菌将水中的氨氮转化，以去除异味，同时利用好氧微生物降解水中的有机污染物质，最后，通过中空纤维膜进行高效固液分离。
MBR的主要特点：污泥负荷率高，去除率高，抗污泥膨胀能力较强；出水水质良好且稳定可靠，悬浮物几乎为零，可直接回用；反应器运行灵活稳定；污泥停留时间较长，剩余污泥大大减少；占地面积较少，易于自动化控制管理；脱氮脱磷效果较好；处理后的水细菌总数比较少，可达到饮用水标准，无须进行紫外线、臭氧消毒即可直接饮用。
2、膜生物反应器的分类
膜生物反应器主要由膜组件和生物反应器两部分组成。生物反应器是污染物降解的主要场所，而膜组件往往会根据水处理目的而选用不同类型的膜，所以各种膜生物反应器的差异都源于这两部分的组合类型及方式。
根据膜生物反应器中膜组件的作用，膜生物反应器一般分为三类:(1)膜分离生物反应器（Membrane separation bioreactor）,主要用于固体的载留与分离；（2）无泡曝气膜生物反应器（Membrane aeation bioreactor）,主要用于高浓度有机废水的处理；（3）萃取膜生物反应器（Extracitve membrane bioreactor），一般用于处理工业废水中的优先污染物。其中以膜分离生物反应器的应用最为广泛，通常所说的膜生物反应器也主要指该技术。
按照膜组件与生物反应器的结合方式，膜生物反应器可分为一体式、分离式和隔离式三类。一体式膜生物反应器是将膜组件浸没在生物反应器中，有机污染物在生物反应器中进行降解，水则通过负压抽吸从膜组件的外侧进入中空纤维再引出；有时也将膜单元安置在生物池的出水端用来代替二沉池。分离式膜生物反应器则是将生物反应器与膜单元分开设置，两者之间通过泵和管道连接，目前具有实用规模的膜生物反应器系统一般都属于分离式系统。隔离式膜生物反应器是将污水和生物反应器通过选择性膜隔离，只允许目标污染物透过该膜进入生物反应器降解。
3、MBR膜生物反应器工艺特点
3.1出水水质好
在MBR中，膜组件的过滤性能好，可以充分截留降解时间较长的可溶性大分子化合物并与污泥一起返回到生物反应器中，使这些化合物在生物反应器中的停留时间变长，从而有利于微生物对这些化合物的降解，同时较长的SRT可以世代时间较长的硝化细菌能够在生物反应器中积累，提高了硝化效果。因此MBR出水有机物含量较低，且总氮和总磷的含量也远远低于传统活性污泥法。同时，由于膜单元采用微滤膜或超滤膜，因而不仅对水中悬浮物截留率高，而且可以去除细菌。
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3.2处理效果好，耐冲击负荷
MBR池中生物反应器中的微生物浓度比普通生物反应器高得多，所以康复和冲击能力强，分解污染物的效率高，装置处理容积负荷大，同时当进水中有机物浓度变化较大时，有机负荷（单位质量的微生物在单位时间内承受的有机物质量）变化不大，系统去除有机物的效果变化不大。
3.3工艺参数易于控制，节省投资
在MBR中，用膜组件代替二沉池，可同时实现较短的HRT和很长的SRT。同时，MBR中由于膜对污泥的截留，可以在很大程度上消除污泥膨胀现象。
3.4污泥产率低
理论上，膜生物反应器能将污泥完全截留在生物反应器内，实现不排泥操作，污泥零排放，反应器内营养物质相对缺乏，微生物处在内源呼吸区，因为使得剩余污泥的产量很少，污泥产率低。
3.5操作简单，易于控制
MBR系统结构简单，不需高难度的运转技术，运行灵活稳定，容易操作和实现自动化。
4、MBR与序批式反应器(SBR)相结合
膜生物反应器MBR与序批式反应器SBR相结合而成的改良式序列间歇反应器(modified sequencing batch reactor，MSBR)是一种较为成熟的膜技术与具体工艺相结合的水处理方法。序批式活性污泥法工艺是由一组按一定顺序间歇操作运行的SBR反应器组成的。SBR工艺的一个完整的操作过程，即每个SBR反应器在处理废水时的流程分为5个阶段：进水、反应、沉淀、出水、闲置。其中的沉淀工序相当于传统活性污泥法中的二沉池，其沉淀期所需的时间应根据污水的类型及处理要求而具体确定，一般为1~2h。而将膜反应器引入SBR系统，膜片的过滤功能可以大大地缩短SBR流程，因为沉淀过程将被省去。而且其过滤功能可以对处理水进行进一步的净化。
5、微波强化Fenton氧化―MBR组合工艺
研究人员采用微波强化Fenton氧化―膜生物反应器组合工艺处理邻氨基苯甲酸废水。结果表明，该工艺可将进水COD 1800~2000 mg/L、邻氨基苯甲酸4.3~21.3 mg/L的生产废水处理至出水COD 63 mg/L、邻氨基苯甲酸0.24 mg/L。出水水质优于《污水综合排放标准》（GB 8978―1996）一级排放标准。冲击负荷试验表明，当进水COD提高到2850 mg/L时，膜生物处理出水COD＜130 mg/L，冲击后在3 d内恢复正常。周期试验表明，反硝化对COD的去除和pH调节有重要作用，缺、好氧反应的时间对膜反应器的正常运行有重要影响。
6、MBR与粉末活性炭(PAC)的组合工艺(MBR/PAC)
研究人员采用膜生物反应器(MBR)与粉末活性炭(PAC)的组合工艺(MBR/PAC)处理微污染源水，考察了膜污染的机理与特征，探讨了控制膜污染的措施。结果表明：MBR/PAC工艺处理微污染源水时的膜污染发展速度较快；膜污染以滤饼层沉积和有机物膜孔污染为主，同时伴随着少量的无机物污染；膜固有阻力、滤饼层阻力、凝胶层与膜孔堵塞阻力分别占膜总阻力的15%、43%和42%。只用清水冲洗膜表面可使膜过滤性能恢复35.7% ~38.5%；而用0.3% ~0.5%的NaClO浸泡足够时间后，膜过滤性能基本得到恢复；在碱洗后增加稀酸清洗，可进一步提高清洗效果。
7、结束语
综上所述，大力引进国外先进的技术与处理方法，促进我国MBR工艺在污水处理中的应用，实现社会与经济的健康、快速发展。
参考文献：
[1]高玉兰，冯旭东，汪苹，韩涛. MBR膜生物反应器在废水处理中的研究和应用[J].北京工商大学学报（自然科学版）.2005,11.
[2]张跃峰，唐志坚，王兴，黄坤.膜生物反应器在水处理中的应用及其发展[J].云南环境科学，2005,24（2）:13-15.
论文作者:孙维娜
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/20
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