周洵平

（重庆远达水务有限公司 重庆 400060）

1 概述

据悉，目前全国年排量约为350亿立方米，截止2013年3月底，全国设市城市、县累计建成城镇污水处理厂3451座，形成了日污水处理能力1.19亿立方米。目前，各地使用较多的污水处理工艺有A/B法、A/O法、阶段曝气沉淀池以及氧化塘等处理工艺。其中，膜生物反应器（Membranebioreactor,MBR）工艺因出水水质好、占地面积少、设备模块化易管理等特点而备受学者关注，污水处理厂家纷纷采用。我国是自2002年起将膜生物反应器列为“863”重大科技项目后膜生物反应器开始大量被应用到污水处理及回用中。

2 MBR工艺概述

2.1 工艺原理

MBR是一种将膜分离技术和传统活性污泥法结合起来的新型高效污水处理工艺，它是将MBR平片膜组件放置于曝气池中，通过好氧曝气池和生物处理后再由泵通过滤膜过滤后抽出。其中，膜组件是MBR中最主要的组成部分，相当于传统生物处理系统中的二沉池，通过不断的氧化污水中能够被降解的有机物，而对于不能被降解有机物或无机物及污泥、悬浮物等由膜组件截留，实现对污水的净化处理。

常见的膜组件有中空纤维式、管式、螺旋式和平板式几种，其特性如表1 。

表1 各种膜组件特性[1]

2.2 工艺特点

2.2.1 出水水质稳定

MBR中由于有了膜组件的存在，活性污泥基本被截留在反应器中，出水中的悬浮固体浓度基本为零，而被膜组件截留后的生物反应器的污泥浓度甚至可以达40-50 g/L，极大地提高了对有机物的去除效率。经MBR处理后的生活污水，CODcr、氨氮的平均去除率在98%以上，出水氨氮浓度低于1 mg/L[2]。因此，经MBR处理后的污水大都可以直接排入河流或者用作绿化、景观等。

2.2.2 污泥量少

相较于传统的活性污泥法来说，MBR工艺解决了由于过长的污泥龄导致出水中悬浮固体增加的难题，因反应器内营养物质相对缺乏，微生物处在内源呼吸区而导致污泥产出率较低，产出量也很少，这一优点使许多小型污水处理厂和分散式的污水处理设施纷纷采用该种工艺。

2.2.3 工艺灵活，易管理

MBR工艺既可以作为污水处理厂改造升级所选工艺，也可以作为新建厂或扩大规模选择，由于该种工艺设备紧凑占地面积少，备受那些用地受限的厂家选择。此外，由于MBR工艺设备使用较少，便于实现一体化和自动化控制，操作和管理起来分厂方便，实现了HRT和SRT分离，运行更加稳定灵活。

3 MBR工艺设计

MBR工艺最关键的技术在于其微生物反应池与膜的分离装置。

3.1 生物反应池设计

进水水质 CODcr为 100-450 mg/L，SS为 50-2000 mg/L，BOD5为 50-90 mg/L,NH3-N为 20-110mg/L，TN为 30-50mg/L，HRT为2.0-5.0 h，TP为3-5 mg/L时，系统运行保持稳定且对污染物处理效果良好。

生物反应器中微生物浓度X（污泥浓度）的理论计算公式为[2]：

其中，Ci——进水COD浓度；Ce——出水COD浓度；Csup——污泥上清液COD浓度。

3.2 膜组件设计[3]

膜组件在MBR工艺中起到至关重要的作用，膜组件面积的大小直接决定了膜组件使用量的多少。其有效面积计算公式：

其中，Q——流量，m3/h；F——超滤膜的通量

给出膜组件制造厂家的基本参数，便可以计算出所需要的膜组数：

其中，A——膜组件的有效面积；A 0——单个膜组件的有效面积。

其中，N——膜组件数；n——采用生物反应器n座；d——天在污水处理过程中涉及到反洗等操作，因此，需要综合考虑水的利用率及其元件的停歇时间。

3.3 曝气装置设计

曝气装置既可以固定在池底，也可以与膜组件放置一起，曝气管宜采用DN 20穿孔管，每组膜片间隙对应一路穿孔管，穿孔大小Φ3.2 mm，穿孔间距100 mm，相邻两路管穿孔位置交错穿插，孔口做单排垂直向上。曝气量的大小按照气水比24:1即可，风机排风压头选型比最高液位高0.01 Mpa；风机出口设置泄气阀，泄气管口径全开能卸掉70%的空气量即可。MBR池DO控制最佳为2.5～5，正常液位约为3 ppm，在液位高低不同时，DO也会有变化，但不宜长时间超过5.0 ppm。

4 MBR工艺新发展

MBR作为一种新型高效的污水处理工艺，人们一直在拓展其处理工艺研究。目前，对于MBR与各种不同工艺相结合的研究较为普遍且深入，这也在一定程度上推动了MBR处理工艺创新的发展趋势，例如：MBR与SBR（批式反应器）相结合，省却了SBR工艺中的沉淀过程，对大肠杆菌和固体悬浮物去除效果良好；MBR与AUBF（升流式厌氧滤床）相结合，显示出其对COD和氮具有很好的去除率，在处理高浓度有机物污水方面效果明显；MBR与OD（氧化沟工艺）相结合，在处理污水中的COD和BOD方面效果显著；MBR与HCR（高效生物反应器）相结合，对于二者工艺优势实现了互补。

5 结语

我国水资源短缺，而且回收利用率不高，在此现实下背景通过对污水处理的工艺研究，尤其是关于中水回用方面的研究具有很好现实意义和实用价值。膜生物反应器作为一种能够实现污水高效处理又能实现中水回用的新型高效污水处理技术，加强这一工艺的研究，对于不断创新MBR工艺，并使之服务于现实生产也是实现科学发展的重要选择之一。

[1]吴昊，欧阳峰.中水回用MBR工艺的研究[J].污染防治技术，2008,21（4）.

[2]Mu 11 er EB,Stouthamer AH,Verseveld HWvan,etal.Aerobicdomesticwastewatertreatmentinapilotplantwithcompletesludgeretentionbycrossfiowfiltration[J].Water Researeh,1995,29(4):1179-1189.

[3]熊丽芳，胡兆吉，王白杨等.膜生物反应器及其发展展望[J]江西化工，2005（1）.

[4]周亚琴.MBR污水处理工艺研究[J]延安大学学报（自然科学版），2009,28（4）.