（四川大学，四川 成都 610041）
摘要：随着科技水平的不断提升，污水处理工艺也不断提高，其中膜生物反应器是近几年出现并采用的高端污水处理工艺。本文了膜生物反应器的基本类型、工艺特点、研究状况，并在此基础上对前景进行了展望。
关键词：膜生物反应器；水处理；研究应用
1.膜生物反应器的原理和分类
膜生物反应器是将膜分离技术与生物处理过程相结合的一种先进高效的污水处理技术，先是利用生物技术去除水中可生化降解的污染物，然后通过膜技术截留悬浮物和水溶性大分子物质，同时替代常规生物处理工艺中的二沉池，完成泥水分离且达到污泥浓缩效果[1]。膜生物反应器主要有生物反应器、膜组件和控制系统三部分组成。
根据膜组件与反应器的相对位置不同，膜生物反应器可分为两种形式：一种是分置式膜生物反应器，一种是一体式膜生物反应器。在分置式MBR中，泵加压后使生物反应器内的混合液浸入膜组件，滤液在压力差作用下透过膜，分离后的污泥返回到生物反应器中。其具有组装灵活、膜组件易于清洗更换等特点，但能耗较大。在一体式MBR中，膜组件直接浸在曝气的生物反应器中，整个装置更为简单，具有工作压力小、动力消耗小、不堵塞膜纤维中心孔等优点。一体式膜生物反应器管理和运行灵活方便，因此应用更为广泛[2]。
2.膜生物反应器的特点
与传统的活性污泥法相比，膜生物反应器具有如下特点[3]。
（1）固液分离效率高，出水水质效果好，有较强的耐冲击负荷能力。由于膜的高效截留作用，膜生物反应器可有效截留水中的悬浮物、细菌、大分子有机物等。微生物在生物反应器内不断积累和生长，降低了污泥负荷，提高了容积负荷，出水水质优良，无悬浮物，并且具有更强的抗冲击负荷能力。
（2）污泥龄长，污泥产率低。膜的机械截留可使微生物留在生物反应器内，保持较高的污泥浓度，从而提高对污染物的去除率。反应器内泥龄长，剩余污泥产量少，降低了污泥处置费用。
（3）设备占地面积小，易于实现自动化控制，操作管理方便。
目前膜生物反应器已被广泛应用于污水处理工艺中，但其膜污染、能源消耗大以及膜的生产运行成本高仍是影响其发展的主要因素。
3.膜生物反应器在我国的应用研究
20世纪90年代，中国逐渐开展对膜生物反应器的研究，1993年以来，多所大学开始开展了相关的研究。针对不同类型废水的性质和特点，研究了膜生物反应器的处理效率以及在稳定运行中操作参数的优化，并积极探索膜污染的机理和控制对策。21世纪以来，国内开始出现一些膜生物反应器处理废水的工程实例且在工程中的应用实例显著增多[4]。在生活污水方面，主要涉及城市污水、楼宇污水、公厕污水以及其他有回用要求的污水处理场合。利用MBR反应器替代了二沉池，节省空间，可就地处理就地回用，不需大量的管网敷设费用，节省资金，因而MBR已在市政用水和生活污水处理方面得到应用，适合于生活小区，宾馆酒店，高速公路服务区等的污水处理与回用。工业污水处理方面，主要应用于制药废水、化工废水、食品污水等高浓度、难降解有机废水的处理。工业废水一直以来就因其高浓度有机物含量而广受诟病，但从上述数据来看，膜生物反应器处理效果是很理想的，不仅符合国标排放要求，甚至达到了回用标准。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.膜生物反应器的研究热点问题
4.1 膜污染
膜污染是指与膜接触的料液中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜存在物理、化学、生化作用或机械作用, 引起膜面或膜孔内吸附、沉积以及微生物在膜水界面的积累，造成膜孔径变小或堵塞，使膜产生透过流量与分离特性大幅度降低的现象[5]。对于MBR膜污染的主要机理是：1)饼在膜表面的沉积；2)膜孔、滤饼孔径堵塞；3)微生物污染。英国[6]学者认为主要有三大因素影响膜污染，即膜本身的性质、活性污泥的性质和MBR的运行条件三者相互影响。膜的性质主要是指膜材料的物化性能，如膜的材质、膜表面特性、膜孔径大小等。
4.2 能耗
膜生物反应器高能耗的原因在MBR运行过程中，必须保持一定的膜驱动压力；反应器中的活性污泥浓度高，一般采用加大曝气量的方式来改善水中氧的传质效果；污染使膜通量迅速降低，必须增大流速，冲刷膜面，减轻膜污染以维持所需要的膜通量[7]。
4.3 膜的清洗
根据不同的膜污染形式，可选用不同的清洗方法。反冲洗是指由膜内向外进行反冲洗，进行反冲洗以后，膜过滤压差暂时有所下降，但运行以后膜过滤压差又迅速上升，出水水量下降，且反冲洗水量过大和反冲洗压力过大，有可能对膜结构造成破坏。空曝气指停止进出水，加大曝气强度，以冲洗沉积在膜表面上的沉泥层，一次空曝气后，可使膜生物反应器继续运行两周左右。药洗是指把一定浓度的溶液加入膜内部，让其在膜的一端向另一端流动的过程中和膜内表面充分接触，杀死并氧化滋生在膜表面上的微生物[8]。
5.发展展望
（1）发低成本、高性能、耐污染、高通量膜。
（2）膜污染的机理及防治的研究。
（3）MBR的工艺过程及其主要运行参数的优化。
（4）研究MBR的污泥产率与运行条件的相关性，以减少污泥产量，降低污泥的处置费用。
（5）MBR的经济性研究。
（6）研究制定科学合理的MBR设计标准及操作参数。
尽管运行费用较高，但随着膜制造技术的进步，膜生物反应器的投资也会随之降低。另一方面，各种新型膜生物反应器的研发也使运行费用大幅度降低，如重力淹没式膜生物反应器、厌氧膜生物反应器等。因此，从长远的观点来看，膜生物反应器在水处理中必将得到越来越广的应用，将是传统废水处理技术的有力竞争者。
参考文献
[1]汪大晕,乐成. 水处理新技术及工程设计[M]. 北京: 化学工业出版社, 2001, 5.
[2]李薇, 程志刚, 吴凯涛. 膜生物反应器技术的工业应用及探讨[J].广东化工, 2012, 39( 7) : 142-143.
[3]鄂学礼, 凌波. 饮用水深度净化与水质处理器[M]. 北京: 化学工业出版社, 2004.
[4]吴鑫. 膜-生物反应器（MBR）与微波联合工艺处理焦化废水的研究[D]. 西安: 西安建筑科技大学, 2010.
[5]K.Sombatsompop, eta1.Evaluation of biofouling phenomenon in suspended and attached growth membrane bioreactorsystems[J] .Desalination, 2006, 201:138 -149
[6]Simon Judd, eta1.The development in MBR technology[J] .H20, MBR Special, 2000, 1:56 -57.
[7]任鹏飞,杨永强, 张新妙. 膜生物反应器( MBR) 节能减耗的研究进展[J].现代化工, 2017, 37(12):43-44.
[8]刘锐.一体式膜-生物反应器长期运行中的膜污染控制[ J] .环境科学, 2000, 21(2):58 -60
作者简介：洪苡辰（1995.11-），女，四川省德阳人，四川省成都市四川大学，环境工程专业，研究生。
论文作者:洪苡辰
论文发表刊物:《知识-力量》2019年5月上
论文发表时间:2019/3/5
标签：生物反应器论文; 污泥论文; 污水处理论文; 废水论文; 体式论文; 微生物论文; 工艺论文; 《知识-力量》2019年5月上论文;