MBR工藝的組成與分類

mo-生物反應(yīng)器主要由mo分離組件及生物反應(yīng)器兩部分組成。通常提到的mo - 生物反應(yīng)器實際上是三類反應(yīng)器的總稱： ① 曝氣mo - 生物反應(yīng)器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ； ② 萃取mo - 生物反應(yīng)器（ Extractive Membrane Bioreactor, EMBR ）； ③ 固液分離型mo - 生物反應(yīng)器（ Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor, SLSMBR, 簡稱 MBR ）。

mo-生物反應(yīng)器zui早見于 Cote.P 等1988年報道，采用透氣性致密mo（如硅橡膠mo）或微孔mo（如疏水性聚合mo），以板式或中空纖維式組件，在保持氣體分壓低于泡點（ Bubble Point ）情況下，可實現(xiàn)向生物反應(yīng)器的無泡曝氣。該工藝的特點是提高了接觸時間和傳氧效率，有利于曝氣工藝的控制，不受傳統(tǒng)曝氣中氣泡大小和停留時間的因素的影響。

萃取mo-生物反應(yīng)器

萃取mo-生物反應(yīng)器 又稱為 EMBR （ Extractive Membrane Bioreactor ）。因為高酸堿度或?qū)ι镉卸疚镔|(zhì)的存在，某些工業(yè)廢水不宜采用與微生物直接接觸的方法處理；當(dāng)廢水中含揮發(fā)性有毒物質(zhì)時，若采用傳統(tǒng)的好氧生物處理過程，污染物容易隨曝氣氣流揮發(fā)，發(fā)生氣提現(xiàn)象，不僅處理效果很不穩(wěn)定，還會造成大氣污染。為了解決這些技術(shù)難題，英國學(xué)者 Livingston 研究開發(fā)了 EMB 。



        廢水與活性污泥被mo隔開來，廢水在mo內(nèi)流動，而含某種專性細(xì)菌的活性污泥在mo外流動，廢水與微生物不直接接觸，有機(jī)污染物可以選擇性透過mo被另一側(cè)的微生物降解。由于萃取mo兩側(cè)的生物反應(yīng)器單元和廢水循環(huán)單元是各自獨立，各單元水流相互影響不大，生物反應(yīng)器中營養(yǎng)物質(zhì)和微生物生存條件不受廢水水質(zhì)的影響，使水處理效果穩(wěn)定。系統(tǒng)的運行條件如 HRT 和 SRT 可分別控制在*的范圍，維持zui大的污染物降解速率。

固液分離型mo-生物反應(yīng)器

固液分離型mo-生物反應(yīng)器是在水處理領(lǐng)域中研究得深入的一類mo-生物反應(yīng)器，是一種用mo分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。

        在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在1.5~3.5g/L 左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時間（HRT ）與污泥齡（SRT ）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費用占污水處理廠運行費用的25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。針對上述問題， MBR 將分離工程中的mo分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大提高了固液分離效率，并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中菌 ( 特別是優(yōu)勢菌群 ) 的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。同時，通過降低 F/M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為零），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。 

        根據(jù)mo組件和生物反應(yīng)器的組合方式，又可將mo - 生物反應(yīng)器 分為分置式、一體式以及復(fù)合式三種基本類型。以下討論的均為固液分離型mo - 生物反應(yīng)器。

分置式mo-生物反應(yīng)器

分置式mo-生物反應(yīng)器把mo組件和生物反應(yīng)器分開設(shè)置，如圖所示。生物反應(yīng)器中的混合液經(jīng)循環(huán)泵增壓后打至mo組件的過濾端，在壓力作用下混合液中的液體透過mo，成為系統(tǒng)處理水；固形物、大分子物質(zhì)等則被mo截留，隨濃縮液回流到生物反應(yīng)器內(nèi)。

分置式mo - 生物反應(yīng)器的特點是運行穩(wěn)定可靠，易于mo的清洗、更換及增設(shè)；而且mo通量普遍較大。但一般條件下為減少污染物在mo表面的沉積，延長mo的清洗周期，需要用循環(huán)泵提供較高的mo面錯流流速，水流循環(huán)量大、動力費用高 (Yamamoto, 1989) ，并且泵的高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的剪切力會使某些微生物菌體產(chǎn)生失活現(xiàn)象 ( Brockmann and Seyfried, 1997 ) 。

一體式mo-生物反應(yīng)器

一體式mo-生物反應(yīng)器是把mo組件置于生物反應(yīng)器內(nèi)部，如圖所示。進(jìn)水進(jìn)入mo-生物反應(yīng)器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外壓作用下由mo過濾出水。這種形式的mo-生物反應(yīng)器由于省去了混合液循環(huán)系統(tǒng)，并且靠抽吸出水，能耗相對較低；占地較分置式更為緊湊，近年來在水處理領(lǐng)域受到了特別關(guān)注。但是一般mo通量相對較低，容易發(fā)生mo污染，mo污染后不容易清洗和更換。

復(fù)合式mo-生物反應(yīng)器

復(fù)合式mo-生物反應(yīng)器在形式上也屬于一體式mo-生物反應(yīng)器，所不同的是在生物反應(yīng)器內(nèi)加裝填料，從而形成復(fù)合式mo-生物反應(yīng)器，改變了反應(yīng)器的某些性狀，如圖所示：