一、膜生物反應(yīng)器簡介

膜生物反應(yīng)器（Membrane Bioreactor ）

，MBR）是把膜技術(shù)與污水處理中的生化反應(yīng)結(jié)合起來的一門新興技術(shù)，也稱作膜分離活性污泥法。是一種由膜過濾取代傳統(tǒng)生化處理技術(shù)中二次沉淀池和砂濾池的水處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的污水處理生物處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點：

1. 出水水質(zhì)好

由于膜的高效截留，出水中懸浮固體的濃度基本為零；對游離菌體和一些難降解的大分子顆粒狀物質(zhì)的截留作用，使得生化反應(yīng)器中的活性污泥濃度可比傳統(tǒng)工藝高出2~6倍左右,；膜出水不受生物反應(yīng)器中污泥膨脹等因素的影響。因此，MBR的出水質(zhì)量高，可滿足回用水水質(zhì)的要求。

2. 剩余污泥量少

對于傳統(tǒng)的活性污泥法，過長的污泥齡將會導(dǎo)致出水中懸浮固體的增加，MBR中由于膜的截留作用使得長污泥齡運(yùn)行并不影響出水水質(zhì)。剩余污泥量的減少，可以降低污泥處理費(fèi)用，簡化污水處理工藝操作，特別對于小型污水處理廠和分散的污水處理設(shè)施，其優(yōu)越性更為突出。

3. 設(shè)備緊湊，占地少

由于生物反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，容積負(fù)荷可大大提高，而且用膜組件代替了二沉池和過濾設(shè)備，因此，與常規(guī)生物處理工藝相比，膜生物反應(yīng)器的占地面積可大為減少。

膜生物反應(yīng)器由膜的使用狀況不同分為內(nèi)置式和外置式兩種。內(nèi)置式是將膜直接浸漬于生化反應(yīng)池中，直接從膜元件中抽出凈水，而外置式則是用泵將生物反應(yīng)池的水通過膜組件進(jìn)行錯流過濾循環(huán)，得到潔凈的透過水。

二、設(shè)計指南

2.1 原水條件

在膜生物反應(yīng)器使用過程中，膜對大顆粒污染物有一定的截留作用，但是為了對膜形成有效保護(hù)，中空纖維膜應(yīng)主要起到分離水和污泥的作用，而不是對污染物直接截留。和傳統(tǒng)的活性污泥處理法一樣，進(jìn)水中的污染物通過活性菌的吸附、分解完成，膜組件主要起到代替常規(guī)二沉池的作用。

在處理水質(zhì)比較復(fù)雜、污染物濃度高或活性菌難以降解的廢水時需要對進(jìn)水進(jìn)行有效的生物降解，如水解酸化、厭氧等前處理，確保膜組件在使用過程中只起到泥水分離作用。通常事先需要進(jìn)行小型運(yùn)轉(zhuǎn)試驗進(jìn)行確認(rèn)。

2.1.1 中空纖維膜使用環(huán)境對油脂的要求

當(dāng)水中含有油脂時，隨過濾的進(jìn)行，油脂成份會覆蓋膜表面，從而有可能堵塞微細(xì)孔，因此原水***好不要含有過多的油脂，在N-HEX 值（正已烷提取物）超過50mg/L 的情況下要進(jìn)行氣浮除油，降到50mg/L 以下。

在含有礦物質(zhì)油的情況下，有可能對膜產(chǎn)生更惡劣的影響，因此在有礦物質(zhì)油存在時，N-HEX值應(yīng)降到3mg/L 以下后方可使用膜組件。

2.1.2 中空纖維膜使用環(huán)境對消泡劑的要求

在MBR運(yùn)轉(zhuǎn)初期，污泥起泡時，需加入消泡劑。此時請使用高級乙醇系列消泡劑，硅油系列消泡劑不能使用。這是因為硅油系列消泡劑被吸附到膜表面時，會加快膜間壓差的上升，而且硅油引起的壓差上升，屬不可逆的膜污染，無法恢復(fù)，所以嚴(yán)格杜絕使用硅油系列消泡劑。

2.1.3 鈣鎂離子

當(dāng)原水中含有較高濃度的鈣鎂離子時（工業(yè)廢水），應(yīng)根據(jù)實際情況適當(dāng)增大生化停留時間，并將反應(yīng)器設(shè)置為推流式，膜池一般置于推流池的***末端，以盡量減少其在膜表面結(jié)垢。并且膜池內(nèi)廢水pH 應(yīng)維持在偏酸性，以減緩結(jié)垢。

2.1.4 污泥濃度MLSS

適用范圍4000-12000mg/L（max：12000mg/L）

根據(jù)膜分離活性污泥法，使用膜來進(jìn)行固液分離，與通常的沉淀法不同MLSS（混合液污泥濃度） 能夠保持高濃度，通常MLSS濃度在3000-12000mg/L 的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)污泥濃度超過上限時膜的壓差會急劇上升。當(dāng)污泥濃度低于一定值時使生物處理時間加長，有機(jī)物去除時間相應(yīng)變長，未反應(yīng)的有機(jī)物吸附在膜表面造成污染。確認(rèn)接種污泥的MLSS 濃度低于3000mg/L 時，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前，可用以下的操作來提高濃度：

1. 膜的通量設(shè)定，要比正常運(yùn)行低一些[4L/(m²·h)]；

2.持續(xù)空曝養(yǎng)泥一些日子，時間視現(xiàn)場情況而定；

3.馴養(yǎng)污泥時定期排出上清液。

2.1.5 生物處理

（1） 溫度

污泥進(jìn)行生物處理順利與否是膜穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，用一般活性污泥法進(jìn)行生物處理時，為達(dá)到良好的處理效果，生物曝氣池內(nèi)的水溫***好保持在15-35℃以內(nèi)；溫度對膜通量有一定影響，所以為使膜能良好穩(wěn)定的運(yùn)行，也應(yīng)該保持水溫不低于15度。

（2） 活性污泥的狀態(tài)

活性污泥的狀態(tài)惡劣或者M(jìn)LSS 的值偏離***佳值時（馴化污泥時等），未處理的有機(jī)物等在過濾時附著到膜表面，并加快膜的壓差上升，妨礙穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。此時，請把膜過濾通量設(shè)定得比通常低[如4L/(m²·h) 左右]，或停機(jī)馴養(yǎng)污泥或者排泥，整頓生化狀態(tài)。

（3） 恢復(fù)運(yùn)行

整頓生化狀態(tài)后再啟動膜過濾出水時，請事先確認(rèn)活性污泥的生物處理是否恢復(fù)到了良好穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。同時應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)過濾通量的設(shè)定值再次運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1.6 其它

MBR在運(yùn)行中，跨膜壓差的上升主要是由于溶解在原水中的未處理有機(jī)物被吸附到膜表面引起的，有時會妨礙穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

在處理前級使用絮凝劑時，末凝聚的絮凝劑(如PAM)有時同樣會妨礙穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)注意不要讓未凝聚的絮凝劑流入膜生物反應(yīng)池中。

對于一般工業(yè)排水中的物質(zhì)，通常事先需要進(jìn)行充分的小型運(yùn)轉(zhuǎn)實驗進(jìn)行確認(rèn)，研究膜分離活性污泥法是否合適。需要確認(rèn)的事項主要如下所示：

1.處理原水時，膜的壓差上升是否急劇；

2.用藥液清洗后是否能恢復(fù)原來的通量；

3.壓差恢復(fù)后，能否再次進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 預(yù)處理

預(yù)處理的目的是除去可能給膜帶來損傷的大的固態(tài)物，尤其是生活排水當(dāng)中包含的大量細(xì)小纖維屑，毛發(fā)等微小纖維狀物質(zhì)和油脂類物質(zhì)，通常在供給原水處設(shè)置一開孔小于1mm 以下（建議0.5mm）回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵。

MBR污水處理工程進(jìn)水應(yīng)設(shè)置格柵，進(jìn)入膜池前應(yīng)設(shè)置超細(xì)格柵，城鎮(zhèn)污水預(yù)處理還應(yīng)設(shè)沉砂池。

進(jìn)水中含有毛發(fā)、織物纖維較多時，應(yīng)設(shè)置毛發(fā)收集器或超細(xì)格柵。

進(jìn)水中動植物油含量大于50mg/L，礦物油大于3mg/L時，應(yīng)設(shè)置除油裝置。

進(jìn)水的BOD₅/COD小于0.3時，宜采用水解酸化等預(yù)處理措施。

進(jìn)水進(jìn)入膜反應(yīng)池之前，須去除尖銳顆粒等硬物。

進(jìn)水的BOD₅ 含量大于1500mg/L 時，MBR 系統(tǒng)宜設(shè)置厭氧池或缺氧池。

根據(jù)原水的特性，有時需要進(jìn)行中和處理和凝聚沉淀分離處理等的預(yù)處理，詳細(xì)情況請咨詢本公司有關(guān)人員。

2.3 MBR 生物反應(yīng)池設(shè)計

2.3.1 膜池

反應(yīng)池容量：按停留時間和BOD容積負(fù)荷分別計算，取***大值。一般處理生活污水時，停留時間5小時以上，BOD容積負(fù)荷：1kg/(m³·d) 。處理其他高濃度有機(jī)廢水時，需經(jīng)過實驗確定各參數(shù)。 在要求脫氮、脫磷的工藝中，除了考慮BOD外，還要考慮脫氮、脫磷所需的停留時間。

在MBR膜的使用過程中可以將膜直接進(jìn)入反應(yīng)池中，但***好另建膜池，將膜組件置于膜池之中，這樣便于清洗和維護(hù)。若膜組件直接放置在反應(yīng)池中，則應(yīng)該另設(shè)清洗池，且應(yīng)該在反應(yīng)池和膜池之間設(shè)立起吊裝置。

當(dāng)膜在運(yùn)行過程中，應(yīng)對膜組件安裝處進(jìn)行有效保護(hù)，避免利器、硬物、絲帶等對膜絲有損傷的物品進(jìn)入膜池。

2.3.2 回流系統(tǒng)

由于膜的抽吸產(chǎn)水導(dǎo)致膜組件附近的污泥濃度不斷提高，為了使膜組件附近的污泥濃度能夠保持穩(wěn)定，應(yīng)該設(shè)置回流系統(tǒng)。當(dāng)回流系統(tǒng)停止工作時為對保護(hù)膜絲應(yīng)該停止出水。

回流采用回流泵回流的方式，就是將膜池內(nèi)的或反應(yīng)池末端的混合液通過回流泵回流至前段生化池。當(dāng)有多個膜池的時候，每個膜池獨立設(shè)置一套手電動閘板閥來調(diào)節(jié)回流量，相互獨立。MBR設(shè)備錯流系統(tǒng)由循環(huán)泵、管道等組成。

為了保證不發(fā)生嚴(yán)重的膜污染情況，MBR設(shè)備采用了高回流的過濾方式，避免膜絲表面污染物沉積，回流流量由回流泵控制，控制系統(tǒng)的錯流量為產(chǎn)水的300%以上。

回流系統(tǒng)的存在也在一定程度上提高了氨氮的去除率。

2.3.3排泥系統(tǒng)

由于微生物的生長和繁殖整個系統(tǒng)中的污泥濃度有可能整體的提高，當(dāng)污泥濃度高于一定值的時候會對膜的使用造成一定影響，加速膜的污染。

配水渠內(nèi)安裝污泥濃度計，當(dāng)污泥超過10000mg/L時，啟動排泥泵進(jìn)行排泥，將污泥輸送至污泥儲池或者污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行處理。這樣既有效保證整個MBR系統(tǒng)的污泥濃度，維持高的生化效果，也保證膜區(qū)的污泥不發(fā)生超負(fù)荷累計，減緩膜的污染速率，保證膜能夠穩(wěn)定工作。

2.4 膜組件的安裝

2.4.1 松弛度

     膜組件在使用的過程中會吸附污泥，污泥的附著導(dǎo)致了膜通量的下降，若污泥長期附著則導(dǎo)致了纖維表面的重度污染，所以在使用過程中要求有曝氣。在膜生物反應(yīng)器使用過程中曝氣一方面為活性污泥提供了溶解氧，供好氧菌呼吸，另一方面曝氣產(chǎn)生的氣泡對膜絲有沖洗作用，使膜絲表面的污泥不容易附著。

為了保證曝氣有良好的沖刷作用，膜絲不應(yīng)拉緊安裝，而是應(yīng)有一定的松弛程度，這樣纖維中不會有夾泥的現(xiàn)象，而且在曝氣的沖刷和曝氣產(chǎn)生的抖動下會將污泥有效的吹脫。膜片在安裝時應(yīng)保持1cm-1.5cm的松弛程度。

2.4.2 膜片安裝間距

     膜片在安裝過程應(yīng)該保持一定的距離，如果膜片于膜片之間的間距太小則膜絲擺動效果不好，不能形成有效的沖刷清洗，所以膜片與膜片之間應(yīng)有一定的距離，在設(shè)計膜堆時應(yīng)按照間距不小于7cm來設(shè)計。

2.5 膜裝置的安裝

2.5.1 旋回流

在膜分離活性污泥法中，利用生物處理所必需的供給微生物氧的曝氣形成旋回流，同時進(jìn)行膜清洗。在此過程中由曝氣管中供給的空氣均勻吹向纖維膜，使膜絲產(chǎn)生擺動，利用曝氣形成的活性污泥流進(jìn)行膜清洗