MBR(膜生物反應(yīng)器）是一種新型的污水生化處理系統(tǒng)，它是污水傳統(tǒng)生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，利用膜的選擇透過性實(shí)現(xiàn)曝氣池中的生物富集，使得生物處理效率大幅提高，生物處理后的污水再經(jīng)膜分離后得到潔凈的產(chǎn)水，對于新建污水處理廠而言，其占地面積與傳統(tǒng)工藝相比較更小，約為1/3～1/5,可有效節(jié)約土地；對于污水處理廠改造，可在不增加構(gòu)筑物的前提下，大幅度提高處理能力。      

MBR膜作用原理：截留活性污泥實(shí)現(xiàn)生物富集和共代謝作用，使污水中世代周期較長的微生物如硝化xj得到有效的截留，從而有效降解水中的氨氮，而大量微生物聚集在一起的共代謝作用，可以使得一些難以生物降解的有機(jī)物得到降解；

由于膜的截留作用，使得生物相中的生物濃度很高，可達(dá)15000mg/，因此其抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)；由于生物處理后的泥水分離采用的是膜分離技術(shù)，因此無須擔(dān)心傳統(tǒng)生物處理技術(shù)出現(xiàn)的絲狀菌繁殖、污泥上浮、流失等問題。

膜-生物反應(yīng)器(Membrane-Bioreactor，MBR)技術(shù)是現(xiàn)代膜分離技術(shù)和傳統(tǒng)污水生化處理技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的污水處理新技術(shù)，亦稱“膜分離活性污泥法”，是一種用膜分離過程取代傳統(tǒng)活性污泥法中二次沉淀池的水處理技術(shù)。在傳統(tǒng)的廢水生物處理技術(shù)中，泥水分離是在二沉池中靠重力作用完成的，其分離效率依賴于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分離效率越高。而污泥的沉降性取決于曝氣池的運(yùn)行狀況，改善污泥沉降性必須嚴(yán)格控制曝氣池的操作條件，這限制了該方法的適用范圍。由于二沉池固液分離的要求，曝氣池的污泥不能維持較高濃度，一般在 1.5~3.5g/L 左右，從而限制了生化反應(yīng)速率。水力停留時間（HRT）與污泥齡（SRT）相互依賴，提高容積負(fù)荷與降低污泥負(fù)荷往往形成矛盾。系統(tǒng)在運(yùn)行過程中還產(chǎn)生了大量的剩余污泥，其處置費(fèi)用占污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用的 25% ～40% 。傳統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)還容易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，出水中含有懸浮固體，出水水質(zhì)惡化。

針對上述問題，MBR 將分離工程中的膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)廢水生物處理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，大大提高了固液分離效率；并且由于曝氣池中活性污泥濃度的增大和污泥中{tx}菌（特別是優(yōu)勢菌群）的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率；同時，通過降低F/M 比減少剩余污泥產(chǎn)生量（甚至為 0），從而基本解決了傳統(tǒng)活性污泥法存在的許多突出問題。

膜-生物反應(yīng)器 MBR 技術(shù)利用{gx}高精度的膜分離技術(shù)對生化反應(yīng)池中的含泥污水進(jìn)行泥水分離，一方面將生化反應(yīng)池中的微生物截留在池內(nèi)，使池內(nèi)的活性污泥濃度大大增加，污泥濃度可達(dá)到 8-12g/l 左右，生化反應(yīng)池中的生物濃度能達(dá)到常規(guī)活性污泥法的 2-3 倍，使降解污水的生化反應(yīng)進(jìn)行得更迅速更徹底，生化效率大大提高，容積負(fù)荷大，占地省。一方面由于膜具有很高的截留精度，膜能將尚未生化分解的有機(jī)物截留在生化池中繼續(xù)生化，保證生化反應(yīng)徹底，也因?yàn)楦呔鹊慕亓羰钩鏊畱腋∥锔?，所以出水清澈，出水水質(zhì)穩(wěn)定。

由于膜-生物反應(yīng)器利用膜分離組件將生化反應(yīng)池中的活性污泥wq截留在生化反應(yīng)池中，有利于增殖緩慢的硝化xj的截留、生長和繁殖，大大提高了系統(tǒng)的脫氮效果。同時也實(shí)現(xiàn)了 HRT 和 SRT 的wq分離，使系統(tǒng)的運(yùn)行控制更加靈活穩(wěn)定。

膜-生物反應(yīng)器內(nèi)由曝氣形成較大的氣水循環(huán)流讓污水能充分混合均勻，使活性污泥高度分散，活性污泥的比表面積大大提高，與底物親和能力強(qiáng)，是提高污染物的去除率的一個重要原因，這也是普通活性污泥法形成的較大菌膠團(tuán)的生化效率所難以比擬的。

由于污泥齡長，生化反應(yīng)池中的微生物多處于內(nèi)源衰減期，膜-生物反應(yīng)器又起到了“污泥硝化池”的作用，從而顯著減少剩余污泥產(chǎn)量，大大節(jié)省了剩余污泥處理費(fèi)用。

由于膜-生物反應(yīng)器利用膜分離組件將生化反應(yīng)池中的活性污泥wq截留在生化反應(yīng)池中，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中活性污泥會因進(jìn)入有機(jī)物濃度的變化而變化，并達(dá)到一種動態(tài)平衡，大大提高了系統(tǒng)的抗負(fù)荷沖擊能力。

膜-生物反應(yīng)器系統(tǒng)簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動控制，操作管理也方便。

3.1 MBR膜的材料

可用作MBR膜的材料眾多，主要有聚偏氟乙烯（PVDF）、聚醚砜（PES）、聚丙烯（PP）、聚丙烯腈（PAN）、聚氯乙烯（PVC）等。各類材料各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的工作條件，產(chǎn)品性能與生產(chǎn)廠商對材料的改性及不同的制造工藝水平有關(guān)。

3.2 MBR分離原理

MBR是一種利用較低的壓力驅(qū)動并按溶質(zhì)的分子量大小來分離和過濾的一種物理分離過程，不發(fā)生相變。MBR膜表面的微孔只允許水及小分子物質(zhì)通過而成為透過液，而體積大于膜表面微孔徑的物質(zhì)則被截留在膜的進(jìn)液側(cè)，成為濃縮液，從而實(shí)現(xiàn)對原液的凈化、分離和濃縮的目的。

3.3 MBR膜絲微觀結(jié)構(gòu)

3.4 膜絲不對稱結(jié)構(gòu)

MBR膜通常采用不對稱結(jié)構(gòu)，即由致密的皮層和多孔的支撐層構(gòu)成，通常支撐層的孔徑要比皮層高一個數(shù)量級以上。這種結(jié)構(gòu)有以下的優(yōu)點(diǎn)：a）致密的皮層提高了過濾的精度；b）多孔的支撐層降低了過濾的阻力，并且使得穿過皮層的微小雜質(zhì)被截留的幾率降低到最小。這些優(yōu)點(diǎn)使得MBR基本實(shí)現(xiàn)了表面過濾， 清洗恢復(fù)性得到明顯的改善，因而其通量可以保持長期穩(wěn)定。

3.4.1 膜的孔徑

MBR膜的孔徑有很多種測定和表征方法。其中泡點(diǎn)法是實(shí)施最為簡便的一種。泡點(diǎn)法理論基礎(chǔ)是毛細(xì)現(xiàn)象。有如下的定量公式：

P=4δcosθ/D

式中 P 就是泡點(diǎn)壓力。把膜浸入到水中，逐漸增加膜的一側(cè)的氣壓，當(dāng)觀察到氣泡連續(xù)從膜的另一側(cè)逸出，此時的氣壓就是泡點(diǎn)壓力。δ是液體（水)）/空氣的表面張力；θ是液體（水）－固體（膜）的接觸角；D 是毛細(xì)管的直徑（孔徑）。

從上可以看出：

泡點(diǎn)測定方法測得的實(shí)際是膜上的{zd0}孔徑；

膜孔徑，即毛細(xì)管直徑 D 越小，泡點(diǎn)壓力越大。理論上，這個關(guān)系和膜的材質(zhì)無關(guān)。

這一原理在MBR中的一個重要應(yīng)用是完整性檢測。在MBR膜的一側(cè)為液體（水），另一側(cè)通入壓縮空氣。通過觀察氣體側(cè)壓力下降的速率，或者觀察液體側(cè)是否出現(xiàn)連續(xù)氣泡，來判斷膜的完整性。

3.5 影響MBR膜性能的因素

3.5.1 膜的材料

可以用來制造MBR膜的材質(zhì)很多，而性能更優(yōu)良的聚偏氟乙烯材料在 90 年代末成為生產(chǎn)MBR膜的主要材料。

3.5.2 聚偏氟乙烯（PVDF）的優(yōu)勢

（1）抗氧化性

在水處理中，微生物和有機(jī)物污染往往是造成MBR不可逆污堵的主要原因， 而氧化劑清洗則是恢復(fù)通量zyx的手段，此時聚偏氟乙烯（PVDF）材質(zhì)體現(xiàn)出了其優(yōu)越性?？稍谀は到y(tǒng)運(yùn)行過程中保持一定量的游離氯，抑制系統(tǒng)中的xj生長并殺滅系統(tǒng)中存活的xj，確保膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）化學(xué)穩(wěn)定性

由于聚偏氟乙烯（PVDF）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，有耐受較強(qiáng)酸、堿的能力，是聚醚砜、聚砜等材料的 10 倍以上。

（3）親水性

親水性好的膜材料不容易受到原水中有機(jī)物等雜質(zhì)的污染，污染后也容易清洗恢復(fù)。以 PVDF 為材料的膜產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過程中采用了對膜材料的改性技術(shù)，使之具有較好的親水性能，因此，MBR膜具有較大的過濾通量和較高的抗污染性能。

3.6 MBR膜元件的運(yùn)行方式

MBR膜組件的運(yùn)行全流過濾（死端過濾）模式。全流過濾方式中，進(jìn)水全部透過膜表面成為產(chǎn)水；

全流過濾能耗低、操作壓力低，因而運(yùn)行成本更低；膜元件浸沒在污水中通過對膜絲中空給予負(fù)壓，干凈的水透過膜絲進(jìn)入膜絲內(nèi)部后通過集水管/產(chǎn)水泵進(jìn)入清水池。

污泥附著在膜絲表面在底部曝氣以及周期停止時把部分污泥進(jìn)入污泥沉淀區(qū)域后通過污泥泵排出。