近年來，隨著廢水(shui)排(pai)放量的飛速增長(chang)，膜(mo)生物(wu)(wu)反應(ying)器以(yi)其出水(shui)水(shui)質高、用(yong)地面積(ji)小、易于(yu)控制等優點得到迅(xun)速的推(tui)廣(guang)。本文綜述了膜(mo)生物(wu)(wu)反應(ying)器的類(lei)型(xing)、研(yan)究歷程、應(ying)用(yong)以(yi)及膜(mo)生物(wu)(wu)反應(ying)器的優缺點，介紹了膜(mo)生物(wu)(wu)反應(ying)器存在(zai)的問題即膜(mo)污染以(yi)及膜(mo)污染的防治，希望(wang)給膜(mo)生物(wu)(wu)反應(ying)器的進一步(bu)研(yan)究應(ying)用(yong)提供參(can)考。

    一、膜生物反應(ying)器簡介

    膜(mo)生(sheng)(sheng)物反(fan)應器(qi)(MBR)是(shi)膜(mo)分(fen)離技術與生(sheng)(sheng)物污水(shui)處理技術相結合的新型態廢水(shui)處理系(xi)統(tong)。其(qi)主要組成部分(fen)包括生(sheng)(sheng)物反(fan)應器(qi)、膜(mo)組件和(he)(he)控制系(xi)統(tong)。其(qi)中，生(sheng)(sheng)物反(fan)應器(qi)主要發生(sheng)(sheng)污染(ran)物降解(jie)，為該降解(jie)過程提供場所。膜(mo)組件由膜(mo)和(he)(he)其(qi)支撐部分(fen)組成，是(shi)整(zheng)個反(fan)應器(qi)的核心部分(fen)。

    由于膜組(zu)件(jian)的不(bu)同(tong)及膜組(zu)件(jian)與生物反應器不(bu)同(tong)的結合方式，MBR可以(yi)有(you)多種分類方法：

  ;  (1)根據生物反應(ying)器中(zhong)膜組件膜的孔徑大小，MBR反應(ying)器可分為微濾、超(chao)濾、納濾、滲透汽(qi)化等反應(ying)器。

    (2)根據生(sheng)物反(fan)應器反(fan)應過程是否(fou)需要曝氣(qi)可以分為(wei)好(hao)氧型膜生(sheng)物反(fan)應器和厭氧型膜生(sheng)物反(fan)應器。其中好(hao)氧型主要用于(yu)處理(li)城市廢(fei)水(shui)和生(sheng)活污水(shui)，厭氧型主要處理(li)高濃(nong)度有機(ji)廢(fei)水(shui)。

    (3)根據膜組件(jian)中(zhong)(zhong)(zhong)膜的形式(shi)(shi)及(ji)排列方法，MBR可以分(fen)為板(ban)框(kuang)式(shi)(shi)、螺(luo)旋(xuan)卷式(shi)(shi)、圓管式(shi)(shi)、毛細管式(shi)(shi)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)(wei)式(shi)(shi)膜組件(jian)。其中(zhong)(zhong)(zhong)，常見(jian)的有(you)板(ban)框(kuang)式(shi)(shi)和(he)中(zhong)(zhong)(zhong)空(kong)纖(xian)維(wei)(wei)式(shi)(shi)。

    (4)根據膜(mo)組件作(zuo)用(yong)(yong)效(xiao)果，其可以分為(wei)分離式MBR、曝氣(qi)式MBR和萃取(qu)(qu)式MBR，分離式主要(yao)用(yong)(yong)來去除污水中的(de)(de)懸浮顆粒，高效(xiao)地完成固液分離。曝氣(qi)式主要(yao)應用(yong)(yong)于高需氧量廢水的(de)(de)處理(li)。萃取(qu)(qu)式主要(yao)用(yong)(yong)于工業廢水處理(li)中，用(yong)(yong)來完成廢水中污染物的(de)(de)萃取(qu)(qu)收(shou)集(ji)。

    (5)根據膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)組(zu)件與生(sheng)物反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)的位置擺放不同(tong)，MBR可(ke)分為分置式(shi)(shi)(shi)和一(yi)體(ti)式(shi)(shi)(shi)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)生(sheng)物反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)。分置式(shi)(shi)(shi)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)生(sheng)物反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)又稱循(xun)環式(shi)(shi)(shi)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)生(sheng)物反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)，混(hun)合液通過增壓進入組(zu)件內部，在壓力(li)作用(yong)下，液體(ti)透(tou)過膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)而(er)固體(ti)顆粒被截留，濃縮液回(hui)流至生(sheng)物反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)進行循(xun)環。而(er)一(yi)體(ti)式(shi)(shi)(shi)則(ze)是直接將膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)組(zu)件放在反(fan)應(ying)(ying)器(qi)(qi)內部。

    二(er)、MBR研(yan)究歷程及應用

    1.MBR的研究歷程

    二十(shi)世(shi)紀(ji)六十(shi)年(nian)(nian)(nian)代(dai)，活性污泥生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)與錯流膜(mo)過濾相(xiang)結合，*實(shi)現(xian)了MBR在廢水處理(li)中的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。1989年(nian)(nian)(nian)，研究工作者將膜(mo)組件放在生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)內部，突破了一體式(shi)MBR反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)進展。九(jiu)十(shi)年(nian)(nian)(nian)代(dai)以(yi)來，由于膜(mo)通(tong)量(liang)的(de)(de)(de)(de)不斷提高，膜(mo)污染(ran)控制(zhi)技術和膜(mo)材料(liao)也有了很大的(de)(de)(de)(de)改進，膜(mo)生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)成本越來越低，該(gai)工藝逐步(bu)受到關注。截(jie)止到2006年(nian)(nian)(nian)，全世(shi)界使用膜(mo)生物(wu)(wu)反(fan)(fan)應(ying)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)總值達(da)到2.16億美元。相(xiang)對(dui)而(er)言，我國發(fa)展起(qi)步(bu)較晚，但其發(fa)展趨勢(shi)迅猛，增(zeng)長(chang)速度遠超于世(shi)界平均增(zeng)速，目前在許多實(shi)際污水處理(li)中得(de)到良好(hao)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。

    2.MBR的應用

    (1)MBR在城(cheng)市污水(shui)處理中的應用

    20世(shi)紀(ji)90年代末，隨(sui)著一體式MBR的(de)(de)(de)出現，膜反應器在城市(shi)污水(shui)處理中的(de)(de)(de)應用得到了快(kuai)速的(de)(de)(de)發展，截(jie)止2005年，北美地(di)區已(yi)(yi)建成219個MBR城市(shi)污水(shui)處理工程。我國雖然(ran)起步較晚，但發展迅速，目前國內已(yi)(yi)經有(you)較多正在運行或(huo)建設中的(de)(de)(de)工程項目。

    (2)MBR在工業廢水處理(li)中的(de)應用(yong)

    相比于(yu)城市(shi)污水(shui)處(chu)(chu)理(li)，MBR在工(gong)業廢水(shui)處(chu)(chu)理(li)領域更(geng)具優勢。據統計，目前MBR在工(gong)業廢水(shui)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)已占41%，廣泛用于(yu)印染(ran)、焦化(hua)、電鍍(du)、煉油、食(shi)品、石化(hua)、啤酒、醫藥(yao)以及垃圾(ji)滲濾液等(deng)處(chu)(chu)理(li)中(zhong)。

    三、MBR的特點

    與傳統的水處理方法相比(bi)，MBR有以下幾個比(bi)較明顯的特(te)點：

    (1)MBR可以有(you)效(xiao)地截留污(wu)水(shui)中的(de)(de)微生(sheng)物，實現了污(wu)泥齡和(he)水(shui)力停留時間的(de)(de)分(fen)離。通過調整(zheng)污(wu)泥齡的(de)(de)大小，使(shi)得生(sheng)長周期較長的(de)(de)微生(sheng)物如(ru)硝化細(xi)(xi)菌(jun)及反硝化細(xi)(xi)菌(jun)也可以成為優勢菌(jun)種，在一定程度上可以提高整(zheng)個反應器(qi)的(de)(de)脫氮(dan)效(xiao)率，使(shi)得運行更加靈活穩定。

    (2)MBR有較(jiao)高的(de)固(gu)液分離效(xiao)率(lv)，出水(shui)效(xiao)果(guo)良(liang)好且穩定，受進(jin)水(shui)水(shui)質影響小。由于膜的(de)高效(xiao)截留(liu)作用(yong)，反(fan)應器中(zhong)較(jiao)大的(de)顆(ke)粒(li)物、大分子的(de)有機物、細菌等均被截留(liu)在膜的(de)進(jin)水(shui)側。同時(shi)不(bu)用(yong)考(kao)慮污(wu)泥膨脹。

    (3)污(wu)泥濃度高(gao)，剩余污(wu)泥產量(liang)小。MBR可以在(zai)高(gao)容積負(fu)(fu)荷及低(di)污(wu)泥負(fu)(fu)荷條件下運行，剩余污(wu)泥產量(liang)低(di)，大大降低(di)了后續(xu)的處(chu)理費用。

    (4)MBR反應器結構緊(jin)湊，工藝(yi)設備集(ji)中，因此占地面積也(ye)較小(xiao)，易(yi)實現一(yi)體化自動(dong)控(kong)制，操作管(guan)理方便。

    盡管(guan)MBR具有上述特點(dian)，但也存在(zai)缺(que)點(dian)，如膜污染(ran)嚴重、氧利用率低、投資成本高(gao)、水處(chu)理能耗較高(gao)、化(hua)學清洗(xi)廢液會造成二(er)次污染(ran)等。實(shi)際應(ying)用中膜污染(ran)是影響MBR推廣(guang)的*限制因素。

    四、膜污染(ran)

    1.膜污染形(xing)成原因

    膜污染是指反(fan)應器在(zai)運行過(guo)程(cheng)中(zhong)由于(yu)廢(fei)水中(zhong)的(de)微小顆粒、膠(jiao)體或大分(fen)子溶(rong)質在(zai)膜表面(mian)發生物理(li)化(hua)學(xue)等(deng)相互作用而造成的(de)膜孔堵塞現象。污染的(de)類(lei)型(xing)主要(yao)表現為(wei)孔口堵塞、孔內沉積、和表面(mian)污染(污泥層形成)以及各種污染形式(shi)的(de)組合。膜污染主要(yao)分(fen)為(wei)以下幾類(lei)：

    (1)短期(qi)污染(ran)，短時間(jian)內由于濃差極化、凝(ning)膠(jiao)層(ceng)的形成使膜通(tong)(tong)量急劇下降，其為可(ke)逆污染(ran)，通(tong)(tong)過反洗，可(ke)以迅(xun)速去除恢(hui)復(fu)。

    (2)長期(qi)污染(ran)(ran)，廢水(shui)中的(de)微小顆粒與膜(mo)表面發(fa)生的(de)長期(qi)作用(yong)而產生的(de)膜(mo)污染(ran)(ran)現(xian)象，其為(wei)不可逆污染(ran)(ran)，可以通過化學藥劑(ji)清(qing)洗方法恢(hui)復。

    (3)不(bu)(bu)可(ke)逆膜污染(ran)，由于反應器的長期運行(xing)而產生(sheng)的不(bu)(bu)能被(bei)去除(chu)的污染(ran)。

    2.膜污染影響(xiang)因素(su)

    (1)膜(mo)本身的性質

    影響(xiang)(xiang)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)的(de)因素(su)主(zhu)(zhu)要包括膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)材質、膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)孔徑、膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)親水(shui)性(xing)、膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)表面粗(cu)糙度、電(dian)荷性(xing)質和密度等。膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)組件根據膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)材料的(de)不(bu)同(tong)主(zhu)(zhu)要分(fen)(fen)(fen)為無機膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)和有機膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)，其中(zhong)應(ying)用于膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)生物(wu)反應(ying)器中(zhong)的(de)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)主(zhu)(zhu)要是無機膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)，較(jiao)有機膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)而(er)言使用壽命較(jiao)長，不(bu)易形成膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)現象(xiang)。膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)孔徑大(da)小(xiao)及分(fen)(fen)(fen)布對(dui)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)也(ye)有一(yi)定的(de)影響(xiang)(xiang)，溶液性(xing)質不(bu)同(tong)、顆粒大(da)小(xiao)分(fen)(fen)(fen)布不(bu)同(tong)，需采用不(bu)同(tong)孔徑的(de)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)材料。與較(jiao)大(da)孔徑的(de)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)相(xiang)比，小(xiao)孔徑膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)更容易截留溶液中(zhong)的(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)，因此而(er)產生沉(chen)積層，增加膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)阻力，加重膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)現象(xiang)。膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)材料的(de)憎(zeng)水(shui)性(xing)對(dui)膜(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)污(wu)(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)也(ye)會產生影響(xiang)(xiang)。

    (2)混合液(ye)性質(zhi)

    膜(mo)生物反應器中的(de)膜(mo)污染(ran)主要來自混合液中的(de)物質。

研究表(biao)明(ming)懸(xuan)浮固體濃度(du)(MLSS)直(zhi)接影響混合液(ye)粘度(du)，粘度(du)升高，過(guo)濾性能隨之(zhi)下降，若流速較(jiao)小或曝(pu)氣強度(du)無法沖刷附著在(zai)膜(mo)表(biao)面(mian)的(de)物質，則(ze)容(rong)易產(chan)生(sheng)污(wu)染(ran)層。溶液(ye)中顆粒(li)大小及(ji)分布(bu)對膜(mo)污(wu)染(ran)現象的(de)產(chan)生(sheng)也(ye)有較(jiao)大的(de)影響，一般顆粒(li)粒(li)徑越(yue)(yue)小，則(ze)容(rong)易在(zai)表(biao)面(mian)沉積(ji)，形成(cheng)的(de)沉積(ji)層也(ye)越(yue)(yue)致(zhi)密，膜(mo)污(wu)染(ran)越(yue)(yue)嚴重。除此之(zhi)外，曝(pu)氣量(liang)、機械(xie)攪(jiao)拌速度(du)及(ji)膜(mo)表(biao)面(mian)錯流速度(du)都會影響膜(mo)污(wu)染(ran)程(cheng)度(du)。

    (3)操作條(tiao)件

    操作條件會(hui)直接或間接影響膜(mo)污(wu)(wu)染。研究表明適當增(zeng)(zeng)加污(wu)(wu)泥齡(ling)可(ke)以減少微(wei)生物(wu)(wu)產物(wu)(wu)和胞外聚合物(wu)(wu)的生成(cheng)，從而減緩膜(mo)污(wu)(wu)染現象。但是，過長的污(wu)(wu)泥齡(ling)又(you)會(hui)增(zeng)(zeng)加污(wu)(wu)泥濃度，導致更嚴重的膜(mo)污(wu)(wu)染。因此，實際(ji)城(cheng)市(shi)應用(yong)中一(yi)般設(she)置SRT為5-20天。

    3.膜污染的(de)防治

    目(mu)前(qian)，國內外膜污染(ran)的防(fang)治主(zhu)要集中(zhong)在以(yi)下幾個(ge)方面(mian)：

    (1)改變混合液(ye)(ye)(ye)特性，在(zai)混合液(ye)(ye)(ye)過(guo)濾前向(xiang)其中加入適當的藥劑(ji)或載(zai)體(ti)(如(ru)PAL、填料)，以改變料液(ye)(ye)(ye)或溶(rong)質(zhi)的性質(zhi)，從而減(jian)輕膜污染(ran)負荷(he)。

    (2)膜表面改(gai)性。膜表面的改(gai)性主要傾向于(yu)以下(xia)幾(ji)個方面：新型無(wu)機膜的開發;提(ti)高膜的親水性以改(gai)善膜的抗污(wu)染(ran)性能(neng);制造有機-無(wu)機混合膜，使(shi)之兼有無(wu)機膜與有機膜的長處(chu)。

    (3)優(you)化運(yun)行(xing)條件及(ji)反(fan)應器結構。選擇合適的(de)操作(zuo)壓力、膜通(tong)量(liang)、曝氣強度、HRT、SRT、抽吸時(shi)(shi)間(jian)及(ji)停(ting)抽時(shi)(shi)間(jian)，確(que)定(ding)*參數(shu)值;維持良好的(de)生物條件，防止(zhi)污泥膨(peng)脹和EPS的(de)生成;間(jian)歇(xie)運(yun)行(xing)，停(ting)運(yun)期間(jian)進行(xing)空曝，并進行(xing)周期性(xing)反(fan)洗(xi)。

    (4)膜清(qing)洗(xi)(xi)(xi)。為了(le)恢復膜運行(xing)通量，必須對膜進行(xing)清(qing)洗(xi)(xi)(xi)，清(qing)洗(xi)(xi)(xi)方(fang)法包(bao)括物(wu)理清(qing)洗(xi)(xi)(xi)、化學清(qing)洗(xi)(xi)(xi)、超(chao)聲波清(qing)洗(xi)(xi)(xi)以及電清(qing)洗(xi)(xi)(xi)等。