膜生物反应器的工程应用

三种类型的膜生物反应器


图1	图2

把膜技术与处理污水的生物反应器结合起来的工艺已经发展成为了三种类型的膜生物反应器：用于固体的分离与截留（膜分离生物反应器）、用于在反应器中进行无泡曝气（膜——曝气生物反应器）和从工业污水中萃取优先污染物（萃取膜生物反应器）。

（1）膜——曝气生物反应器（Membrane Aeration Bioreactor，MABR）
无泡曝气MBR最早见于Cote.P等于1988年的报道。它采用透气性致密膜（如硅橡胶膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点（Bubble Point）的情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。由于传递的气体含在膜系统中，因此提高了接触时间，极大的提高了传氧效率。桐油由于气液两相被膜分开，有利于曝气工艺的更好控制，有效的将曝气和混合功能分开。因为供氧面积一定，所以该工艺不受传统曝气系统由气泡大小及其停留时间等因素的影响。此后，英国的Keith Brndle等对此进行了更多的研究，如在序批式生物膜法中采用螺旋硅橡胶管进行无泡曝气，取得了高效曝气效果。如图1所示。

（2）萃取膜生物反应器（Extractive Membrane Bioreactor，EMBR）
萃取MBR是结合膜萃取和生物降解，利用膜将有毒工业废水中有毒的、溶解性差的优先污染物从废水中萃取出来，然后用专性菌对其进行单独的生化降解，从而使专性菌不受废水中离子强度和PH值的影响，生物反应器的功能得到优化。目前膜曝气生物反应器和萃取膜生物反应器和萃取膜生物反应器还处在实验室阶段，尚无实际的工程应用。如图2所示。

（3）膜分离生物反应器（Biomass Separation Membrane Bioreactor，BSMBR，简称MBR）
膜分离生物反应器中的膜组件相当于传统生物处理系统中的二沉池，利用膜组件进行固液分离，截流的污泥回流至生物反应器中，透过水外排。目前，分离膜生物反应器已经广泛应用于实际工程中。

下表列出了不同的膜生物反应器的主要优点和缺点，可以明显的看出，膜技术与生物污水处理工艺相结合来处理污水与以前的污水处理工艺相比有其独到之处，特别是占地面积小、设备集中、模块化，并且具有升级改造的潜力。

反应器	优点	缺点
膜分离生物反应器	占地面积小彻底去除出水中的固体物质出水无需消毒 COD、固体和营养物可以在一个单元内被去除高负荷率低/零污泥产率流程启动快系统不受污泥膨胀的影响模块化/升级改造容易	曝气受到限制膜污染膜价格高
膜曝气生物反应器	氧利用率高能量利用效率高占地面积小氧需要量可以在供氧时控制模块化/升级改造容易	膜易于污染基建投资大无实际工程实例工艺复杂
萃取膜生物反应器	可处理有毒工业废水出水流量小模块化/升级改造容易细菌与废水隔离	基建投资大无实际工程实例工艺复杂