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MBR研究历程及应用

1.MBR的研究历程

二十世纪六十年代，活性污泥生物反应器与错流膜过滤相结合，首次实现了MBR在废水处理中的应用。1989年，研究工作者将膜组件放在生物反应器内部，突破了一体式MBR反应器的进展。九十年代以来，由于膜通量的不断提高，膜污染控制技术和膜材料也有了很大的改进，膜生物反应器的成本越来越低，该工艺逐步受到关注。截止到2006年，全世界使用膜生物反应器的总值达到2.16亿美元。相对而言，我国发展起步较晚，但其发展趋势迅猛，增长速度远超于世界平均增速，目前在许多实际污水处理中得到良好的应用。

2.MBR的应用

(1)MBR在城市污水处理中的应用

20世纪90年代末，随着一体式MBR的出现，膜反应器在城市污水处理中的应用得到了快速的发展，截止2005年，北美地区已建成219个MBR城市污水处理工程。我国虽然起步较晚，但发展迅速，目前国内已经有较多正在运行或建设中的工程项目。

(2)MBR在工业废水处理中的应用

相比于城市污水处理，MBR在工业废水处理领域更具优势。据统计，目前MBR在工业废水处理中已占41%，广泛用于印染、焦化、电镀、炼油、食品、石化、啤酒、医药以及垃圾渗滤液等处理中。

三、MBR的特点

与传统的水处理方法相比，MBR有以下几个比较明显的特点：

(1)MBR可以有效地截留污水中的微生物，实现了污泥龄和水力停留时间的分离。通过调整污泥龄的大小，使得生长周期较长的微生物如硝化细菌及反硝化细菌也可以成为优势菌种，在一定程度上可以提高整个反应器的脱氮效率，使得运行更加灵活稳定。

(2)MBR有较高的固液分离效率，出水效果良好且稳定，受进水水质影响小。由于膜的高效截留作用，反应器中较大的颗粒物、大分子的有机物、细菌等均被截留在膜的进水侧。同时不用考虑污泥膨胀。

(3)污泥浓度高，剩余污泥产量小。MBR可以在高容积负荷及低污泥负荷条件下运行，剩余污泥产量低，大大降低了后续的处理费用。

(4)MBR反应器结构紧凑，工艺设备集中，因此占地面积也较小，易实现一体化自动控制，操作管理方便。

尽管MBR具有上述特点，但也存在缺点，如膜污染严重、氧利用率低、投资成本高、水处理能耗较高、化学清洗废液会造成二次污染等。实际应用中膜污染是影响MBR推广的最大限制因素。

四、膜污染

1.膜污染形成原因

膜污染是指反应器在运行过程中由于废水中的微小颗粒、胶体或大分子溶质在膜表面发生物理化学等相互作用而造成的膜孔堵塞现象。污染的类型主要表现为孔口堵塞、孔内沉积、和表面污染(污泥层形成)以及各种污染形式的组合。膜污染主要分为以下几类：

(1)短期污染，短时间内由于浓差极化、凝胶层的形成使膜通量急剧下降，其为可逆污染，通过反洗，可以迅速去除恢复。

(2)长期污染，废水中的微小颗粒与膜表面发生的长期作用而产生的膜污染现象，其为不可逆污染，可以通过化学药剂清洗方法恢复。

(3)不可逆膜污染，由于反应器的长期运行而产生的不能被去除的污染。

2.膜污染影响因素

(1)膜本身的性质

影响膜污染的因素主要包括膜材质、膜孔径、膜的亲水性、膜表面粗糙度、电荷性质和密度等。膜组件根据膜材料的不同主要分为无机膜和有机膜，其中应用于膜生物反应器中的膜主要是无机膜，较有机膜而言使用寿命较长，不易形成膜污染现象。膜的孔径大小及分布对膜污染也有一定的影响，溶液性质不同、颗粒大小分布不同，需采用不同孔径的膜材料。与较大孔径的膜相比，小孔径膜更容易截留溶液中的污染物，因此而产生沉积层，增加膜阻力，加重膜污染现象。膜材料的憎水性对膜污染也会产生影响。

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