引言
MembraneBio-Reactor（MBR）膜生物反應(yīng)器，是一種將二級(jí)處理（生化處理）和三級(jí)處理（過濾處理）結(jié)合在一起的處理工藝。膜生物反應(yīng)器技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代的美國，剛開始時(shí)的應(yīng)用受到膜生產(chǎn)技術(shù)的限制，伴隨著膜技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)70年代末期，MBR技術(shù)也得到了進(jìn)一步的發(fā)展，并開始大規(guī)模應(yīng)用于污水處理。如今，MBR的應(yīng)用已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)識(shí)和認(rèn)同，并且在今后較長一段時(shí)間內(nèi)，MBR技術(shù)的應(yīng)用還將繼續(xù)保持快速增長，這主要是得益于MBR與傳統(tǒng)生物處理系統(tǒng)相比的兩大*主要優(yōu)勢(shì)：顯著改善出水品質(zhì)，大大減少占地面積（這對(duì)于人口眾多的中國來說，尤為重要）。而且近年來，由于膜處理成本的費(fèi)用降低，越來越多的國家開始將MBR用于大樓、小區(qū)的污水處理，中水回用以及大規(guī)模的生活污水和各類工業(yè)廢水的處理。
PuronMBR膜件的特點(diǎn)
MBR系統(tǒng)的核心是膜分離單元，即膜組件。膜組件的形式多種多樣，有管式、板式、中空纖維式，在應(yīng)用時(shí)也有浸沒式和外置式之分，無論采用何種膜組件何種形式，其應(yīng)用于MBR處理中所面臨的問題是一致的，即如何提高膜的通量、減少膜的污染、提高曝氣效率、降低曝氣能耗，圍繞著這些問題，MBR工藝從膜絲（膜片）的強(qiáng)度、膜件的設(shè)計(jì)、抗污染性、使用壽命、能耗等幾個(gè)方面也有了很多的發(fā)展。
美國科氏濾膜系統(tǒng)公司（KochMembraneSystems，Inc.，簡稱KMS）的*新一代Puron中空纖維MBR膜件正是這樣一種維護(hù)少、能耗低、壽命長的產(chǎn)品。KMS的Puron膜件的膜絲強(qiáng)度很強(qiáng)，它用的是帶有加強(qiáng)筋的中空纖維膜絲，而且加強(qiáng)筋和膜材料很好的溶合在一起，極不易破損，克服了早期的膜絲容易斷裂的毛病，延長了膜絲的使用壽命。PuronMBR膜件的設(shè)計(jì)上也不同于其他中空纖維MBR的設(shè)計(jì)，大部分中空纖維MBR膜件的設(shè)計(jì)都是兩端固定式，即膜絲的上下或左右兩端是固定的，膜絲的長度要長于兩個(gè)端頭之間的距離。而Puron膜件是一端固定式，即膜絲僅在底端固定，中空纖維膜絲的另一端可以像海藻一樣在水里自由的擺動(dòng)。這種革新的設(shè)計(jì)大大增強(qiáng)了膜件的抗污堵能力，污水中頭發(fā)等纖維物質(zhì)順著水流的方向可以很輕易的通過膜件，而不會(huì)像其他兩端固定的膜件那樣纏繞在膜絲的上端，另外，這種設(shè)計(jì)也減少了因?yàn)閮啥斯潭◣�來的膜絲的機(jī)械拉伸，膜絲不易疲勞斷裂。
Puron膜件的另一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是在膜絲中間曝氣。Puron膜件的膜絲不是簾式布置的，而是集結(jié)成束的，每一束稱為一個(gè)膜單元，在每一束膜單元的底部中間都有一個(gè)曝氣頭，低壓的壓縮空氣通過這個(gè)曝氣頭，產(chǎn)生較大的氣泡使得膜絲擺動(dòng)，從而有效擦洗整根膜絲，污染物不易沉積在膜絲表面。另外，向上的空氣流也帶走了那些在膜單元底部堆積的淤泥。正是這種中間曝氣的結(jié)構(gòu)，減少了膜件的污堵和淤積，提高了曝氣的效率，從而大大降低了曝氣的能耗。
中空纖維MBR膜件是可以反洗的，這不同于平板膜MBR無法通過反洗來降低污堵。Puron膜件每隔一段時(shí)間會(huì)進(jìn)行一次反洗，就是將一小部分產(chǎn)水反方向通過膜絲，反洗可以減少膜絲表面的污染，保持一定的通量。而且，在同樣的占地面積下，Puron膜件的膜絲面積要比平板膜大得多，過濾的水量也因此要大。
MBR的應(yīng)用
MBR工藝由膜過濾取代了傳統(tǒng)生化處理中的二沉池和砂濾池，簡化了處理工藝，提高了出水品質(zhì)，不僅可以達(dá)標(biāo)排放，也可以滿足回用水的要求，而且該工藝剩余污泥量少，設(shè)備緊湊占地小，越來越多地應(yīng)用于國內(nèi)外的各類污水處理回用當(dāng)中。尤其是對(duì)現(xiàn)有的污水處理廠升級(jí)改造、達(dá)標(biāo)排放或回用時(shí)，MBR工藝更是有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)。
在市政污水回用中，有機(jī)物含量往往較高，當(dāng)采用RO技術(shù)進(jìn)行回用的時(shí)候，RO往往面臨著有機(jī)物污染和生物污染等多種考驗(yàn)。雖然采用傳統(tǒng)處理和后續(xù)三級(jí)超濾處理的方法，也可以降低部分有機(jī)物和微生物的影響。但這樣的處理效果往往不如直接用MBR處理的效果。采用常規(guī)處理方法的出水的BOD一般在10～20ppm，繼續(xù)采用UF處理后，可以進(jìn)一步降低30％左右，出水BOD在6～15ppm左右。而采用MBR處理的出水，BOD通常在1～2ppm，而且處理過程簡單，占地面積大大減少，同時(shí)也降低了后續(xù)RO處理時(shí)有機(jī)物污染風(fēng)險(xiǎn)的，另外，由于有機(jī)物是微生物的食物來源，降低了有機(jī)物的同時(shí)也降低了微生物的滋生，減少了生物污染。
PuronMBR膜件既可以用于市政污水處理，也可用于處理各類復(fù)雜的工業(yè)廢水。市政污水處理相對(duì)比較容易，一般經(jīng)過好氧生化處理后，再經(jīng)PuronMBR處理，COD可降至30mg/l以下，BOD可降至5mg/l以下，去除率高達(dá)95％和99％。當(dāng)然，針對(duì)不同的排水要求，生化處理的工藝也不盡相同。而工業(yè)廢水如啤酒廢水、食品加工廢水、化工廢水、垃圾滲濾液等的處理要復(fù)雜得多，生化處理的工藝也比較復(fù)雜，通常需要厭氧、缺氧、好氧的組合，如果有脫氮脫磷的要求時(shí)，工藝會(huì)更復(fù)雜。下面的幾個(gè)案例就是PuronMBR在工業(yè)廢水上的一些應(yīng)用。
案例1：麥芽廢水處理
澳大利亞的啤酒需求量非常大，因而麥芽的產(chǎn)量也很大，順應(yīng)這種需求，位于澳大利亞珀斯的JoeWhite麥芽廠2006年擴(kuò)建成為南半球*大的麥芽廠之一。我們知道，在麥芽的生產(chǎn)過程中有大量的高有機(jī)物含量的廢水產(chǎn)生，因而影響該廠擴(kuò)建的一個(gè)關(guān)鍵因素就是能否將麥芽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量廢水進(jìn)行回收利用。這種廢水較一般的生活污水要難處理的多，COD含量高達(dá)3500mg/l，BOD含量高達(dá)2000mg/l，懸浮物含量也在350mg/l。澳大利亞的一個(gè)工程公司承接了這個(gè)項(xiàng)目，采用Koch的MBR+RO工藝成功的解決了這個(gè)難題。該項(xiàng)目共采用了5個(gè)Puron-500型膜件和15支MegaMagnumRO膜，每天可回收水1410噸，其處理工藝和現(xiàn)場照片如下： MBR和RO處理前后的水質(zhì)如下表：

水質(zhì)指標(biāo)	原水	MBR出水	RO出水	MBR去除率
BOD (mg/L)	2160	<5	0	99％
COD (mg/L)	3886	150	< 10	96％
懸浮物TSS (mg/L)	382	< 1	0	100％
總氮TN (mg/L)	58.2	7	< 1	88％
總磷TP (mg/L)	22.4	0.38	< 0.1	98％

深另外，在比利時(shí)也有一個(gè)麥芽廠成功地采用了PuronMBR膜件，解決了其產(chǎn)能翻番的問題。Sobelgra麥芽公司原有一個(gè)采用傳統(tǒng)處理的污水廠，當(dāng)公司的麥芽產(chǎn)能翻番時(shí)，這個(gè)污水處理廠完全不能滿足要求，由于沒有足夠的空間，MBR處理成了唯一的選擇�？剖瞎�司提供了全套MBR處理方案，利用并改造了原有的生化池，提高了生化處理能力，而且膜池取代了沉淀池，出水品質(zhì)也得到了提高，出水的COD僅在100mg/l左右，BOD<5mg/l，COD和BOD的去除率分別高達(dá)95％和99％。
“DeWierde”生態(tài)園是荷蘭的一個(gè)專門用于處理家用和工業(yè)垃圾的填埋場。一般的垃圾滲濾液的含氮量很高，可高達(dá)2500mg/l，這樣高的濃度如不進(jìn)行處理，必將對(duì)環(huán)境造成影響，因此必須采用適當(dāng)?shù)奶幚泶胧�將其降低，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，荷蘭的要求是NO3—＜40mg/l，NH4＋＜4mg/l。為此，2003年2月，滲濾液采用了一套MBR進(jìn)行了處理，日處理量為480噸。2004年填埋場要擴(kuò)建，處理量增加至860噸，為了滿足這個(gè)處理量，填埋場又上了一套MBR系統(tǒng)，采用的是*新型的抗污染好的Puron膜件。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行對(duì)比，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)新上的MBR系統(tǒng)無論從運(yùn)行、維護(hù)還是能耗上都比原來那套系統(tǒng)有了大大的提高，于是在2005年，將全部系統(tǒng)都改成了PuronMBR系統(tǒng)。MBR處理前后的水質(zhì)見下表：
 

水質(zhì)指標(biāo)	處理前	處理后
COD (mg/l)	7100	1000
BOD (mg/l)	~3000	< 5
總氮(mg/l)	1300	< 70
NH4+ (mg/l)	1200	< 1
總磷(mg/l)	< 100	< 5
懸浮物(mg/l)	< 200	0

結(jié)語
伴隨著全球人口的急劇增加，各類廢水的排放量也在顯著增加，MBR技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用在今后較長一段時(shí)間內(nèi)仍將保持快速增長，尤其是在人口*多的中國。PuronMBR技術(shù)優(yōu)勢(shì)顯而易見，其占地面積小，污泥濃度高，剩余污泥量少，而且膜絲強(qiáng)度高，出水品質(zhì)好，脫氮除磷效果佳，抗污堵能力強(qiáng)，曝氣能耗低，維護(hù)清洗簡單，是節(jié)能減排的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，是較難處理污水的*佳選擇，也是污水處理廠升級(jí)改造的首選產(chǎn)品。另外，針對(duì)大型的污水處理系統(tǒng)，科氏公司開發(fā)出了大型的PSH1500型膜件和18英寸的反滲透膜件MegaMagnum。這種大型的MBR膜件占地面積不到4m2，較常規(guī)的500膜件，除了具有PSH500型膜件的優(yōu)點(diǎn)外，還具有在同樣的占地面積下有效膜面積更多，產(chǎn)水量更大的特點(diǎn)。MegaMagnum®RO膜件直徑18"(457mm),長度61"(1.5m)，每支擁有2,850平方英尺以上的有效膜面積,相當(dāng)于7支多常規(guī)1.0m長度400平方英尺膜面積的膜件。安裝有MegaMagnum®的反滲透或納濾系統(tǒng)可大幅度節(jié)省占地空間，大幅度減少管道連接和壓力容器。