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摘要：膜生物反應(yīng)器(MembraneBioreactor，簡稱MBR)由膜組件和生物反應(yīng)器組成，是傳統(tǒng)活性污泥法與膜分離技術(shù)結(jié)合的一種新型高效工藝。文章介紹了MBR的原理及工藝特點(diǎn)，分類總結(jié)了MBR在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用及研究情況，并對(duì)未來MBR技術(shù)研究的方向進(jìn)行了探討。
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1MBR原理及工藝特點(diǎn)
MBR是一種由膜過濾取代傳統(tǒng)生化法中二沉池的生物處理技術(shù)。在傳統(tǒng)的廢水生物處理過程中，泥水分離在二沉池中靠重力作用完成，其效率由活性污泥的沉降性能決定，而污泥沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行情況。為滿足對(duì)固液分離的要求，傳統(tǒng)生化法中曝氣池?zé)o法維持高污泥濃度，因此限制了生化反應(yīng)速率及處理負(fù)荷。MBR集合了膜分離及生物處理兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，用超濾或微濾膜代替二沉池，在去除懸浮物改善出水水質(zhì)的同時(shí)，通過膜分離將二沉池?zé)o法截留的游離細(xì)菌和大分子有機(jī)物阻隔在生化反應(yīng)池內(nèi)。由于膜的截留作用，增殖速度慢的細(xì)菌在生化池中有效富集，提高生物相濃度及對(duì)污染物的去除效果。目前，已開發(fā)的MBR共分為五類，包括膜-酶生物反應(yīng)器及固液分離膜、萃取膜、滲透膜、無泡曝氣膜生物反應(yīng)器[1]。與活性污泥法相比，MBR具有以下特點(diǎn)：（1）固液分離效率高，有機(jī)物去除率高，還可去除細(xì)菌等致病微生物，出水水質(zhì)好。（2）由于膜的作用，微生物被*截留在反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)可以保持高的MLSS，污泥停留時(shí)間長，使增殖緩慢的微生物充分生長繁殖。從而使反應(yīng)器運(yùn)行更穩(wěn)定、控制更靈活、各種污染物的去除率更高。（3）耐負(fù)荷沖擊。污泥產(chǎn)生量少。
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自上世紀(jì)中期以來，各國均加大了對(duì)MBR的研發(fā)力度，較大的提高了其在水處理領(lǐng)域的實(shí)用性。目前在國內(nèi)外水處理領(lǐng)域，MBR的應(yīng)用已較為廣泛。
近年來，MBR用于處理生活污水的研究較多。劉強(qiáng)等[2]采用MBR處理某居民小區(qū)生活污水，HRT為10h，膜通量為10L/（m2•h），進(jìn)水COD為343mg/L～380mg/L時(shí)，對(duì)COD、氨氮、TP的平均去除率分別大于95%、97%、75%。目前，不少單位均已開發(fā)了一體化MBR裝置，適用于村莊、住宅區(qū)、飯店、賓館、旅游景區(qū)等生活污水的處理。楊衛(wèi)等[3]采用倒置A2/O+MBR一體化裝置處理農(nóng)村生活污水，對(duì)COD、BOD5、氨氮、SS的去除率達(dá)92%、96%、95%、97%以上，對(duì)TN、TP的去除率也達(dá)71%和88%，出水水質(zhì)指標(biāo)可以滿足城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
2.2MBR在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
高濃度的工業(yè)廢水處理是世界性技術(shù)難題，應(yīng)用MBR技術(shù)有其特定優(yōu)勢。某市開發(fā)區(qū)污水處理廠升級(jí)改造中試采用倒置A2/O+MBR的處理工藝[4]，處理對(duì)象包括開發(fā)區(qū)的生物、醫(yī)藥、電子等工業(yè)廢水，膜為聚偏氟乙烯材質(zhì)的中空纖維膜，COD、SS、TN、TP的去除效果分別大于92%、95%、54%、88%，其出水水質(zhì)滿足城鎮(zhèn)污水處理廠一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。李亮等[5]采用電絮凝+MBR工藝處理石化工業(yè)廢水，MBR工藝在HRT為6h，DO控制在2.0mg/L～2.5mg/L的條件下，COD、石油類去除率達(dá)70%以上，BOD和氨氮去除率在80%以上，出水水質(zhì)滿足中水回用標(biāo)準(zhǔn)。
2.3MBR在垃圾滲濾液處理中的應(yīng)用
垃圾滲濾液為高含氮高濃度有機(jī)廢水，其水質(zhì)水量隨氣候、場齡等條件的變化而劇烈變化，是目前處理難度高的廢水之一。某生活垃圾無害化填埋場采用曝氣脫氨/MBR/納濾工藝處理滲濾液[6]，規(guī)模為260m3/d，垃圾滲濾液經(jīng)處理后出水水質(zhì)滿足《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中滲濾液排放的要求，運(yùn)行效果穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力。
相對(duì)于傳統(tǒng)活性污泥法和SBR等工藝，MBR在廢水處理領(lǐng)域是一項(xiàng)新技術(shù)、新工藝。由于其優(yōu)點(diǎn)顯著，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。隨著對(duì)MBR工藝研究的深入、工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)、日益嚴(yán)格的環(huán)保要求、日益嚴(yán)峻的水資源形勢，MBR工藝將在生活污水處理與再生、工業(yè)廢水處理與回用等領(lǐng)域?qū)⒂l(fā)的具有競爭優(yōu)勢。優(yōu)異的性能使MBR技術(shù)在實(shí)際工程中取得了一定的成績，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)，尚需對(duì)MBR技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步研究，主要包括：（1)膜污染形成機(jī)理，探索有效、簡便的方法以控制和減緩膜污染的發(fā)生與發(fā)展；(2)降低膜的生產(chǎn)成本、提高膜強(qiáng)度和膜壽命，對(duì)膜組件的研究應(yīng)朝著處理能力大、能耗低的方向發(fā)展；(3)膜組件的更換與標(biāo)準(zhǔn)化。
農(nóng)作物有機(jī)肥是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中極為重要的肥料來源，其中，在我國秸稈還田的施行為廣泛。秸稈還田一般與化肥配合施用，與單施化肥相比，秸稈與氮肥混合施用于稻田(水田)NH3 揮發(fā)增加18.2%～20.6%，在水田中，由于秸稈和作物阻礙了肥料下滲，導(dǎo)致NH3 揮發(fā)增加。秸稈與氮肥混合施用于玉米田(旱田)NH3 揮發(fā)卻減少0.37%～1.17%，一方面，秸稈配施化肥增加了石灰性土壤的尿素水解速率，縮短了尿素的NH3 揮發(fā)時(shí)間，導(dǎo)致旱田NH3 排放減少，另一方面，秸稈減少了肥料與大氣接觸面積，降低了地表風(fēng)速，從而抑制NH3 揮發(fā)。
