当代水处理新技术原理与应用第七讲膜生物反应器原理与设计一、概念与形式MBR分类二、主要MBR简介2.1、MABR工艺原理MABR供氧方式MABR的特点曝气过程不产生气泡，避免了传统曝气时污水中易挥发性物质如甲苯、苯酚随气泡进入大气而对环境造成的污染；同时不会由于表面活性剂的存在而产生泡沫。曝气过程中气液两相分离，溶液的混合与供氧互不干扰，因此可以各自独立设计，反应器的形式更加灵活多变。中空纤维膜的比表面积可高达5018m2／m3，为氧的传递和生物膜的生长提供了巨大的表面积，有利于反应器向小型化发展。MABR反应器中气液两相分离，气体压力不受容器内混合状态的影响，因此，可以通过调节气体压力的办法来控制氧的供应。对于一般废水，通过供氧控制，在保证生物膜生长需氧的同时，可以避免因过量曝气而使污水中DO浓度过高，大幅度降低运行费用。对于含氮废水，通过供氧控制，只使靠近纤维膜的内层生物膜获得氧，从而达到同时硝化、反硝化和COD去除的效果。2.2、EMBR萃取膜生物反应器处理污水原理图常规的污水处理法膜生物反应器（ＭＢＲ）和低污染反渗透膜相结合的污水再生系统传统活性污泥法局限MSBR工艺特点可使水力停留时间和污你泥龄分开，运行控制灵活。容积负荷大，反应器内MLSS约为（1.5~3）X104mg/L，利于传统活性污泥法的改造。在MBR中同时进行硝化和反硝化，效果较好，脱氮能力强。剩余污泥量比常规活性污泥法少50%~80%，利于处理。易于实现自控。启动快。MSBR的优点加大了MSBR工艺的推广和使用。MSBR历史一家之言三、MSBR形式分置式MBR分置式膜生物反应器运行方式及特点膜组件一般采用加压的方式。生物反应器的混合液经泵增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形体、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式的特点是运行稳定可靠，操作管理容易，易于膜的清洗、更换及增设。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，由循环泵提供的水流流速都很高，为此动力消耗较高。膜分离器的主要问题是膜的堵塞和膜的费用贵。膜的堵塞包括通道堵塞和膜面堵塞。前者主要是由于活性污泥中的纤维、杂物等折叠缠绕而引起，后者则主要是内于一些大分子物质与无机金属离子反应生成凝胶层沉积于膜表面而引起。膜的堵塞会使有效渗水率下降。采用适当的方法清洗膜，可使膜的通透能力恢复到新膜的90％。膜生物反应器的主要费用为膜的清洗、水的横向流动过滤压力以及浓缩污泥的回流。一体式MBR一体式膜生物反应器运行方式及特点一体式的膜生物反应器组合工艺是将膜组件置入反应器内，通过真空泵或其他类型泵抽吸，得到过滤液。为减少膜面污染，延长运行周期，一般泵的抽吸是间断进行的。与分置式相比一体式的最大特点是运行动力费用低，但在运行稳定性、操作管理方面和清洗更换上不及分置式。一体化膜生物反应器将膜组件直接置于生物反应器内，曝气器就放在膜组件的下面，由于曝气形成的剪切力和紊动，使固体难于积聚在膜表面，从而减少膜的堵塞和能耗。同时，还可以通过曝气形成的剪切力和紊动来控制膜表面的凝胶层厚度。膜与膜组件的选择膜与膜组件的选择MBR发展方向气升循环分体浸没式MBR旋转切向流强化膜微滤四、MSBR膜污染防污染五、MSBR设计5.膜的最佳反冲洗周期生物反应器内形成膜表面凝胶层的主要物质包括活性污泥混合液中细菌胞外聚合物EPS、溶解性有机物质、微细胶体等在超滤和微滤中，影响膜透水率的阻力主要有滤层阻力和膜孔堵塞阻力，滤层阻力是膜表面悬浮物沉积层阻力；膜孔堵塞阻力是较小颗粒在膜孔中的积累、搭桥和堵塞造成的阻力。这些阻力都是随膜使用时间的增加而增加的，是影响膜透水率稳定性，使膜透水率随时间不断下降的主要原因，也是膜生物反应器研究中主要应克服的问题。反冲洗是减缓超滤和微滤中这两个主要阻力的有效手段。理想的反冲洗应该是每次冲洗都可以完全清除膜的污染，使膜总保持在最初较高透水率的状态。但实际上，反冲洗存在着固有的局限性，达不到理想要求。这些问题是：a反冲洗总要消耗一定量的净化水，使总的透水量下降：b．反冲洗不能完全清除膜孔中及膜表面的污染；c因以透过水作为反冲洗水，水中存在小分子污染物，反冲洗时会给膜的反面，即膜的透出水面带来污染：d反冲洗不能清除膜的化学污染。因此，过于频繁的反冲洗在实际应用中是不必要的，也是不利的。所以，在MBR系统运行时找到最佳反冲洗周期，使用最少反冲洗水量来控制MBR系统运行十分重要。最佳反冲洗周期测定公式的推导最佳反冲洗周期的定义为：使MBR系统有效透水率最大的反冲洗周期，或一个特定的反冲洗周期，其可以使MBR系统的有效透水率取得最大值。分析上式可以知道，因膜的透水率f（t）是—个时间的单调递减函数，若反冲洗周期tf过