膜生物反应器在我国的研究及应用

　　膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从6m³／d至 13000m³／d不等。
　　我国对MBR的研究还不到十年，但进展十分迅速。1991年10月，岑运华介绍了MBR在日本的研究状况，1993年前后，许多高校与研究所加入了MBR的开发研究工作，详情见表1。为了全面了解膜生物反应器在我国的研究状况，本文作者对国内科研人员1991—2000有关MBR发文情况作了统计（发文只统计综述与实验类文章），十年共发表论文104篇，并有10位博士与10多位硕上以MBR作为研究课题获得学位。从图1可以看出：最近四年有关MBR的论文数呈持续上升的态势。
　　国内对MBR的研究大致可分为几个方面：（1）探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复台式工艺、两相厌氧工艺；（2）影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性；（3）扩大MBR的应用范围，MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水（食品废水、啤酒废水）与难降解工业废水（石化污水、印染废水等），但以生活污水的处理为主。据此，本文的目的在于对我国膜生物反应器在废水处理中的发展情况进行回顾、分析与讨论。

表1  我国MBR研究状况

科研单位	篇数（%）	反应器	废水
清华大淡	35（33.6%)	分离式（无机膜） 抽吸淹没式	生活污水
同济大学	19（18.3)	分离式	高浓度有机废水
生态环境研究中心	10(9.6)	分离式	印染，石化废水
哈尔滨建筑大学	8(7.7)	重力淹没式	生活污水
天津大学	9(8.7)	重力淹没式	生活污水
其它高校及科研	23(22.1)	分离式	生活污水、啤酒废
单位		抽吸淹没式	水、港口污水等

1 MBR的忧点

　　在MBR的特点中，良好的出水水质与较低的污泥产率最受关注。
1.1 良好的污染物去除效果
　　MBR在我国的研究始于1993年，研究者对分离式MBR、抽吸淹没式MBR、重力淹没式MBR与传统生物处理工艺在城市污水处理方面进行的比较研究表明：各种MBR的出水水质均优于传统生物处理工艺表2和表3分别为MBR处理生活污水的实验参数与处理效果，经MBR处理后的生活污水，COD、BOD5、浊度都很低，大部分细菌、病毒被截留，出水水质已达到或优于建设部生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可直接作为楼房中水回用、城市园林绿化、扫除、消防等用水。并且膜的截留作用防止了硝化细菌的流失，给生物反应器内的高浓度硝化细菌的保持创造了有利的条件，从而大大提高了硝化效率。汪诚文、张军对一体式MBR硝化特性的研究表明：MBR对氮的去除效果高达97％。但研究也表明：MBR 对氮的去除效果易受温度、冲击负荷、HRT等因素的影响。

表2  MBR处理生活污水的实验参数

MBR	流程	膜面积m2	膜材料	膜孔径μm	膜组件	膜通量L.m-2.h-1	TMP/kPa	运行天数/d
分离式	好氧	0.04	陶瓷膜	300000*	管式	75-150		40
	好氧+填料	0.88	PAN	20000*	平板超滤	20-45	150	60
	好氧+填料	1.0	PS	30000*	中空	25-35	100	70
抽吸淹没式	A/O+填料	1	PVC	0.01	中空超滤	2.3	50-120	140
	好氧	2.0	PE	0.03	中空	10.4	0-35	140
	好氧	3.5	PP	0.05	中空	6	60	60
	好氧	4	PVC	30000*	中空超滤	11	＜100	30
	好氧	13.9	PE	0.2	中空	8.7-12.8	60	160
	好氧	32	PE	0.4	中空	11-13.8	＜60	216
重力淹没式	好氧	0.3	PE	0.1	中空	27.7	10-52.6	30
	好氧	1	PS	0.34	平板	3.6	15	34
	好氧	8	PE	0.4	中空	12.5	5.4-11	38
	好氧	12	PVDF	0.22	中空	16.7	0.8-1.3	150

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