摘要：采用重力式沉淀方式作為固液分離手段的膜生傳統活性污泥工藝有著不可避免的弊端。介紹了一種新的物反污水處理裝置——膜生物反應器，它結合了高效的應器應用研究膜分離技術與傳統的活性污泥工藝兩者的優點。著重介紹了膜生物反應器的及其進展分類及其所用的濾膜和濾膜組件，并對近幾年來膜生物反應器的膜生研究進展及其在污水處理和中水回用中的應用情況進行了綜述。

關鍵詞：傳統活性污泥工藝 膜生物反應器 超濾膜 微濾膜 污水處理 中水回用

1  引言

傳統的物反活性污泥工藝(Conventional Activated Sludge, CAS)廣泛地應用于各種污水處理中。由于采用重力式沉淀方式作為固液分離手段，應器應用研究因此帶來了很多方面的及其進展問題。如固液分離效率不高、膜生處理裝置容積負荷低、物反占地面積大、應器應用研究出水水質不穩定、及其進展傳氧效率低、膜生能耗高以及剩余污泥產量大等等。物反傳統生物處理工藝處理后的應器應用研究水難以滿足越來越嚴格的污水排放標準，同時，經濟的發展所帶來的水資源的日益短缺也迫切要求開發合適的污水資源化技術，以緩解水資源的供需矛盾。在上述背景下，一種新型的水處理技術——（Membrane Bioreactor,MBR）應運而生。隨著膜分離技術和產品的不斷開發，(MBR)也更具有實用價值，近年來許多國家都投入了大量資金用于開發此項高新技術。

2  CAS

CAS是一種應用最廣的廢水好氧生物處理技術。其基本流程如圖1所示，是由曝氣池、二次沉淀池、曝氣系統（含空氣或氧氣的加壓設備、管道系統和空氣擴散裝置）以及污泥回流系統等組成。

曝氣池與二次沉淀池是活性污泥系統的基本處理構筑物。由初次沉淀池流出的廢水與從二次沉淀池底部回流的活性污泥同時進入曝氣池，其混合體稱為混合液。在曝氣的作用下，混合液得到足夠的溶解氧并使活性污泥和廢水充分接觸。廢水中的可溶性有機污染物為活性污泥所吸附并為存活在活性污泥上的微生物群體所分解，使廢水得到凈化。在二次

沉淀池內，活性污泥與已被凈化的廢水（稱為處理水）分離，處理水排放，活性污泥在污泥區內進行濃縮，并以較高的濃度回流曝氣池。由于活性污泥不斷地增長，部分污泥作為剩余污泥從系統中排出，也可以送往初次沉淀池。

圖1 活性污泥法基本流程

3  MBR法

3.1 MBR及其分類

MBR是指將超、微濾膜分離技術與污水處理中的生物反應器相結合而成的一種新的污水處理裝置。這種反應器綜合了膜處理技術和生物處理技術帶來的優點。超、微濾膜組件作為泥水分離單元，可以完全取代二次沉淀池。超、微濾膜截留活性污泥混合液中微生物絮體和較大分子有機物，使之停留在反應器內，使反應器內獲得高生物濃度，并延長有機固體停留時間，極大地提高了微生物對有機物的氧化率。同時，經超、微濾膜處理后，出水質量高，可以直接用于非飲用水回用。系統幾乎不排剩余污泥，且具有較高的抗沖擊能力。特別是1989年Yamamoto將中空纖維膜應用于活性污泥處理中，使工藝運行成本大大降低，實際應用前景廣闊。因此，MBR是當今倍受國內外專家學者重視的一項高新水處理技術。

MBR的特點：

一、出水水質好

由于采用膜分離技術，不必設立、過濾等其它固液分離設備。高效的固液分離將廢水中有懸浮物質、膠體物質、生物單元流失的微生物菌群與已凈化的水分開，不需經三級處理即直接可回用，具有較高的水質安全性。

二、占地面積小

膜生物反應器生物處理單元內微生物維持高濃度，使容積負荷大大提高，膜分離的高效性使處理單元水力停留時間大大縮短，占地面積減少。同時膜生物反應器由于采用了膜組件，不需要沉淀池和專門的過濾車間，系統占地僅為傳統方法的60% 

三、節省運行成本

由于MBR高效的氧利用效率，和獨特的間歇性運行方式，大大減少了曝氣設備的運行時間和用電量，節省電耗。同時由于膜可濾除細菌、病毒等有害物質，可顯著節省加藥消毒所帶來的長期運行費用，膜生物反應器工藝不需加入絮凝劑，減少運行成本。

膜生物反應器（MBR）工藝是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。因此，膜生物反應器（MBR）工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統的生物處理方法相比，是目前最有前途的廢水處理新技術之一。

從整體構造上來看，MBR是由膜組件和生物反應器兩部分組成。根據這兩部分操作單元自身的多樣性，膜生物反應器也必然有多種類型。膜生物反應器的一些基本分類見表1。

表1 MBR的基本分類

分置式MBR是指膜組件與生物反應器分開設置，浸沒式MBR是指膜組件安置在生物反應器內部。2種反應器的流程如圖2所示。

圖2  MBR流程圖

表2  2種反應器的區別

實際應用中，分置式MBR與一體式MBR互有優缺點，區別見表2。

3.2  MBR所用濾膜及膜組件

在MBR工藝中，超、微濾膜分離的對象是活性污泥混合液。活性污泥混合液主要包括活性污泥和被處理的污水，而活性污泥是由各種膠體、絮狀物和微生物（絕大部分是各種細菌）組成。膜組件長期過濾活性污泥混合液時，污染物不斷地在膜表面沉積，細菌不斷地向膜內部繁殖，使其生成的代謝產物在膜孔中沉淀，進而引起膜孔堵塞，使膜的通量下降，膜壽命縮短，工藝運行費用增加。

一般而言，決定膜過濾效果的主要因素是膜的孔徑及孔隙率，而選擇什么樣的膜材料并不是關鍵。但是在MBR工藝中膜材料種類卻強烈地影響其耐污染性，所要解決膜污染問題的最主要的途徑是找到耐污染的膜材料或者是對膜進行改性。

所調研的近期文獻中有關MBR所用濾膜及組件的情況如表3所示：

從近期國內外MBR研究情況來看（文獻的抽取有隨機性），濾膜大都為較小孔徑的微濾膜，或較大截留分子量的超濾膜，孔徑范圍為0.1～0.5mm；材質主要是疏水性的聚烯烴和親水性的聚砜、纖維素等，還有一些無機膜。疏水性的聚烯烴一般做成中空纖維式膜組件，而親水性的聚砜、纖維素膜一般做成平板式膜組件。

表3  近期文獻中MBR所用濾膜及組件形式