MBR的发展及其应用分析

节能与环保MBR的发展及其应用分析王红梅北京碧水源净水工程技术股份有限公司摘要：MBR是表示生物膜反应器的一种新型处理污水技术。该技术既使用了膜分离工艺，又结合了生物处理方法，具有处理水质好、便于中水回收、节约能源等众多优点。所以本文选择回顾MBR发展及其应用的历程，以期为相关的研究提供参考。关键词：MBR；生物膜；超滤；发展历程；展望1前言在刚刚闭幕的党的十九大上，总书记在报告中提出了青山绿水的理念，要求努力践行这一理念，并实现生态环境有根本性好转的发展目标。在雾霾等污染严重威胁自然环境的今天，为了保证群众的生活质量，必须采取创新性方法来控制污染，同时也需要节约宝贵的能源。这些污染中就包括了水的污染。作为一种新型的污水处理工艺，MBR具有一些其它污水处理方法所无法比拟的优势。它符合国家提倡的环保理念，值得认真地加以研究，并大力予以推广。2MBR的原理分析2.1MBR的原理MBR英文全称是MembraneBioreactor，它表示生物膜反应器的一种新型处理污水技术。该技术既使用了膜分离工艺，又结合了生物处理方法，具有独特的优点。膜分离的工作原理是通过膜不同大小的孔径来截留部分颗粒物，甚至可截留单价离子，使得水转变为渗透产物，最终形成净化出水以及截留的浓水。而常用到的生物处理方法是利用微生物的氧化作用，对溶解性或者悬浮性的有机化学物进行生物降解与去除，这种生物处理离不开一定的生物反应器条件做支撑，以便确保拥有足量的活性微生物。MBR把以上两种工艺融合起来，确保了对污水的有效化处理。2.2MBR的优点MBR可以给系统里的污泥提供适合的环境条件，确保其累积到最大的浓度，此时系统中的能源几乎全用在细胞的生长中。进水带来了很多微生物，使得一定的生物浓度得以保持。在反应器中微生物被全部截留，经过反应池的水就直接变成了净化水，这样减少了传统处理工艺中沉淀、混凝及过滤等环节，工艺流程短，运行控制灵活；同时，MBR的出水水质稳定且优于国家一类A标准，甚至指标达到了地表水IV类，便于直接回用，这大大提高了水的利用率，节约了能源[2]；它处理单元里保持着高浓度的生物量，容积负荷得到了大大的提高，由于膜分离的高效能极大地缩短了处理单元水停留的时间；另外，生物污泥运行期间保持了动态平衡，减少了污泥的产生量，也缩减了污泥处理的成本。MBR生物脱氮效果比较好。SRT与HRT完全分离，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率高；MLSS浓度高，反硝化基质利用速率高。同时，MBR装置一般所占用的地方较小，节约宝贵的土地资源，便于实施和日后的经营管理。3MBR的发展历程3.1膜分离技术的发展膜和膜技术直到二十世纪初才开始存在，对膜分离现象的研究主要集中在阐明该理化过程的原理和扩散机理。然而，这些早期成就中的一些成果至今仍对学术研究和工业应用产生着影响。其中包括Fick（1855）提出的扩散现象规律，范特霍夫（1887）通过研究确定的渗透压方程，这一成果使他荣获了1901年度的诺贝尔化学奖；施密特（1856）研究用牛心脏膜（孔径为1-50纳米）分离可溶性物质，这无疑是第一个有记载的超滤（UF）实验；Graham（1866）发现橡胶对渗透不同的气体具有选择性，并且还研究确定了低分子量物质渗透膜的平均孔径与分子渗透的自由路径。贝希霍德（1907）测量了膜泡点，并首次提出“超滤”的理论概念；ZsigmondyBachmann（1922）在工业规模上实施了多孔火棉胶膜生产法，推动了火棉胶膜的工业应用。基于这种技术，世界上第一个商业微孔膜供应商SartoriusWerkeGmbH在1925年的哥廷根（Goettingen）成立。1977年，三菱公司研发了中空纤维（HE）聚乙烯（PE）MF膜生产工艺。作为一种浸没式膜组件，三菱公司的HEPEMF膜已经被广泛应用到污水处理的各个领域中。3.2MBR的发展历程第一项膜生物反应器（MBR）是诞生在20世纪60年代后期，由美国的多尔-奥利弗商业公司开发出来，该技术将超滤与传统活性污泥工艺（CASP）相结合，构成MST处理系统，并在船舶污水的处理中得到了应用。在该系统中，污水流过鼓形的筛网，该筛网不断地旋转，以过滤掉部分的颗粒。生物反应器是悬浮生长着的，通过筛网后的污水流入反应器。超滤膜组件是对框板形状，它产生抽吸作用，造成连续出水。1969年，John.smith融合了超滤膜和好氧活性的污泥法，在费城与芝加哥等城市污水处理中运用了MBR技术。据报道，其他实验室规模上运用的膜分离系统与CASP相结合技术也是大约在同一时间，这些系统都是以“侧流”的配置（SMBR）为基础的，而现在商业意义上采用更多的是“浸没”配置（IMBR）。在多尔-奥利弗膜污水处理（MST）过程以平板（FS）超滤膜的操作为基础，现在它被认为存在着较大的