摘要：膜生物反應(yīng)器（MBR）是膜生通過膜強化生化反應(yīng)的污水處理新技術(shù)。本文綜述了該技術(shù)在國內(nèi)的物反研究進展以及應(yīng)用現(xiàn)狀；并對MBR存在的問題與應(yīng)用前景作了討論。

關(guān)鍵詞：膜生物反應(yīng)器 污水處理 膜技術(shù)

　　膜生物反應(yīng)器（MBR）是應(yīng)器研究用一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)臺的新型水處理技術(shù)，以膜組件取代二沉池在生物反應(yīng)器中保持高活性污泥濃度減少污水處理設(shè)施占地，膜生并通過保持低污泥負荷減少污泥量。物反與傳統(tǒng)的應(yīng)器研究用生化水處理技術(shù)相比，MBR具有以下主要特點：處理效率高、膜生出水水質(zhì)好；設(shè)備緊湊、物反占地面積?。灰讓崿F(xiàn)自動控制、應(yīng)器研究用運行管理簡單。膜生80年代以來，物反該技術(shù)愈來愈受到重視，應(yīng)器研究用成為研究的膜生熱點之一。目前膜生物反應(yīng)器己應(yīng)用于美國、物反德國、應(yīng)器研究用法國和埃及等十多個國家，規(guī)模從6m³／d至 13000m³／d不等。
　　我國對MBR的研究還不到十年，但進展十分迅速。1991年10月，岑運華介紹了MBR在日本的研究狀況，1993年前后，許多高校與研究所加入了MBR的開發(fā)研究工作，詳情見表1。為了全面了解膜生物反應(yīng)器在我國的研究狀況，本文作者對國內(nèi)科研人員1991—2000有關(guān)MBR發(fā)文情況作了統(tǒng)計（發(fā)文只統(tǒng)計綜述與實驗類文章），十年共發(fā)表論文104篇，并有10位博士與10多位碩上以MBR作為研究課題獲得學(xué)位。從圖1可以看出：最近四年有關(guān)MBR的論文數(shù)呈持續(xù)上升的態(tài)勢。
　　國內(nèi)對MBR的研究大致可分為幾個方面：（1）探索不同生物處理工藝與膜分離單元的組合形式，生物反應(yīng)處理工藝從活性污泥法擴展到接觸氧化法、生物膜法、活性污泥與生物膜相結(jié)合的復(fù)臺式工藝、兩相厭氧工藝；（2）影響處理效果與膜污染的因素、機理及數(shù)學(xué)模型的研究，探求合適的操作條件與工藝參數(shù)，盡可能減輕膜污染，提高膜組件的處理能力和運行穩(wěn)定性；（3）擴大MBR的應(yīng)用范圍，MBR的研究對象從生活污水?dāng)U展到高濃度有機廢水（食品廢水、啤酒廢水）與難降解工業(yè)廢水（石化污水、印染廢水等），但以生活污水的處理為主。據(jù)此，本文的目的在于對我國膜生物反應(yīng)器在廢水處理中的發(fā)展情況進行回顧、分析與討論。

1 MBR的憂點

　　在MBR的特點中，良好的出水水質(zhì)與較低的污泥產(chǎn)率最受關(guān)注。
1.1 良好的污染物去除效果
　　MBR在我國的研究始于1993年，研究者對分離式MBR、抽吸淹沒式MBR、重力淹沒式MBR與傳統(tǒng)生物處理工藝在城市污水處理方面進行的比較研究表明：各種MBR的出水水質(zhì)均優(yōu)于傳統(tǒng)生物處理工藝表2和表3分別為MBR處理生活污水的實驗參數(shù)與處理效果，經(jīng)MBR處理后的生活污水，COD、BOD5、濁度都很低，大部分細菌、病毒被截留，出水水質(zhì)已達到或優(yōu)于建設(shè)部生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（CJ25.1-89），可直接作為樓房中水回用、城市園林綠化、掃除、消防等用水。并且膜的截留作用防止了硝化細菌的流失，給生物反應(yīng)器內(nèi)的高濃度硝化細菌的保持創(chuàng)造了有利的條件，從而大大提高了硝化效率。汪誠文、張軍對一體式MBR硝化特性的研究表明：MBR對氮的去除效果高達97％。但研究也表明：MBR 對氮的去除效果易受溫度、沖擊負荷、HRT等因素的影響。

* 截留分子量
　　在我國，MBR同時應(yīng)用于生活污水與工業(yè)廢水處理的研究。表4和表5分別為MBR處理各種工業(yè)廢水的實驗參數(shù)與處理效果。這些研究結(jié)果都表明：MBR對各種高濃度有機廢水與難降解廢水的COD，NH₃-N.SS，濁度等都達到良好的去除效果。1993年華東理工大學(xué)環(huán)境工程研究所進行了分離式陶瓷膜MBR處理人工合成污水和制藥廢水的可行性研究；1995年，樊耀波將MBR用于石油化工污水凈化的研究；王連軍用無機膜一生物反應(yīng)器（IMBR）處理啤酒廢水；何義亮采用膜一厭氧生物反應(yīng)器處理高濃度食品廢水：當(dāng)COD負荷低于2kg/（m³.d）時，膜出水COD去除率在90％以上；營運濤用兩相厭氧MBR處理人工配制淀粉廢水：COD負荷在4－24kg／（m³.d）時，COD去除率可達95％以上；桂萍用MBR處理喹啉、EDTA、聚乙二醇三種難降解有機物，發(fā)現(xiàn)MBR對COD去除率、難降解有機物去除率、抗沖擊負荷能力都高于活性污泥法；吳志超采用MBR與常規(guī)生物工藝處理巴西基酸生產(chǎn)廢水的對比研究也表明：MBR產(chǎn)泥量少，污泥活性高，能提高大分子難降解有機物的去除率；樊耀波、鄭祥用MBR處理毛紡印染廢水的小試、中試研究表明：經(jīng)MBR處理后的廢水能達到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。

　　%：去除率

　　*截留分子量

　　*Uv=容積負荷，Us=污泥負荷

1.2 污泥產(chǎn)率低
　　活性污泥法是城市污水和工業(yè)廢水處理應(yīng)用最廣泛的生物處理方法，它把廢水中的有機污染物轉(zhuǎn)化為生物體、CO₂和H2O的同時，產(chǎn)生大量的剩余污泥。目前剩余污泥的處理與處置己成為污水處理廠能否正常運行的制約因素之一，它的費用占到污水處理廠總運行費用的25％－40％，甚至高達60％。因此，從源頭減少污泥的產(chǎn)生量就顯得非常必要和關(guān)鍵，這些因素推動和促進了具有剩余污泥少特點的MBR技術(shù)的開發(fā)及研究。
　　理論上講，膜生物反應(yīng)器能將污泥完全截留在生物反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)不排泥操作——污泥零排放。1991年，在MBR處理生活污水的小試中，Chaize和Huyard首次研究了MBR對污泥產(chǎn)率的影響，在SRT為50d和100d時，污泥產(chǎn)量大大減少，他們認為這是低F／M比例和較長污泥齡的結(jié)果。Muller在處理生活污水的中試研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)污泥濃度（MLSS）高達4060gL-1和污泥完全截留SRT＝（∞）時，幾乎不產(chǎn)生污泥。桂萍在不同SRT（5—80d）條件下，用一體式MBR處理生活污水發(fā)現(xiàn)：理論產(chǎn)率系數(shù)YG與衰減系數(shù)b值隨SRT的延長而下降。劉銳用一體式MBR處理生活污水，在280天的未排泥的條件下運行，發(fā)現(xiàn)表觀產(chǎn)率系數(shù)Yb隨運行時間的延長呈明顯的降低趨勢，Yb從運行初期的0.248kgVSS／KgCOD下降為0.038kgVSS/KgCOD。張紹園應(yīng)用食物鏈中能量遞減的原理，在兩段式MBR中引入后生動物一蠕蟲（worm），發(fā)現(xiàn)有蠕蟲存在時，其污泥產(chǎn)率低于常規(guī)活性污泥法污水處理系統(tǒng)；當(dāng)蠕蟲濃度保持100個/ml以上時，污泥產(chǎn)率為0.1kgSS/(kg去除COD），污泥產(chǎn)率為0.1kgSS／（kg去除COD），約為常規(guī)活性污泥法的1／4。但該方法還有待進一步的研究，如維持蠕蟲在系統(tǒng)內(nèi)最佳數(shù)量，使污泥產(chǎn)率趨向于零，達到不排放污泥的目的。