膜生物反应器（MembraneBio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10,000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。

    膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。

    污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水、工业污水通过膜生物反应器等设备处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水、工业污水就近可得,可免去长距离输水，而实现就近处理实现水资源的充分利用，同时污水经过就近处理，也可防止污水在长距离输送过程中造成污水渗漏，导致污染地下水源。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为21世纪污水处理实用技术。

    膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜);按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。

    膜生物反应器(MBR)是杨造燕教授及其的科研小组历经10年时间研究开发出来的新型污水生物处理装置,该技术被称为'21世纪的水处理技术',该项目曾被列为国家八·五、九·五重点科技攻关项目并被国家列为'中国21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术',此项技术在国内处于水平,部分指标达到水平。

    MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点:

    1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。

    2、膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,运行控制灵活稳定。

    3、由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资。

    4、利于硝化细菌的截留和繁殖,系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。

    5、由于泥龄可以非常长,从而大大提高难降解有机物的降解效率。

    6、反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量极低,由于泥龄可无限长,理论上可实现零污泥排放。

    7、系统实现PLC控制,操作管理方便。

    膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家，规模从6m3/d至13000m3/d不等。

    我国对MBR的研究还不到十年，但进展十分迅速。国内对MBR的研究大致可分为几个方面：（1）探索不同生物处理工艺与膜分离单元的组合形式，生物反应处理工艺从活性污泥法扩展到接触氧化法、生物膜法、活性污泥与生物膜相结合的复合式工艺、两相厌氧工艺；（2）影响处理效果与膜污染的因素、机理及数学模型的研究，探求合适的操作条件与工艺参数，尽可能减轻膜污染，提高膜组件的处理能力和运行稳定性；（3）扩大MBR的应用范围，MBR的研究对象从生活污水扩展到高浓度有机废水（食品废水、啤酒废水）与难降解工业废水（石化污水、印染废水等），但以生活污水的处理为主。

    在我国，MBR同时应用于生活污水与工业废水处理的研究。这些研究结果都表明：MBR对各种高浓度有机废水与难降解废水的COD，NH3-N.SS，浊度等都达到良好的去除效果。

    我国人均水资源拥有量仅为2250m3/人.年，不足世界平均水平的1/4。在我国600多个城市中，有300余座城市缺水，真中严重缺水城市有100余个，年缺水量近60亿m3，每年因缺水造成经济损失约2000亿元人民币。华北地区人均水资源占有量只有250—480m3/人.年，低于全国人均水平的1/5，这一地区的所有城市几乎都面临缺水问题。因此污水回用是缓解华北平原水危机的重要措施。膜生物反应器技术以其的出水水质被认为是具有较好经济、社会和环境效益的节水技术而倍受关注。尽管还存在较高的运行费用问题，但随着膜制造技术的进步，膜质量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投资也会随之降低。如聚乙烯中空纤维膜，新型陶瓷膜的开发等已使其成本比以往有很大降低。

    另一方面，各种新型膜生物反应器的开发也使真运行费用大大降低，如在低压下运行的重力淹没式MBR、厌氧MBR等与传统的好氧加压膜生物反应器相比，其运行费用大幅度下降。因此，从长远的观点来看，膜生物反应器在水处理中应用范围必将越来越广。在水环境标准日益严格的今天，MBR已显示出其巨大的发展潜力，将是新世纪替代传统废水处理技术的有力竞争者。

    高MLSS与微滤膜过滤下，出水水质稳定,高。高容积负荷下，停留时间短，MBR流程较传统系统简单，占地面积减小完全取代沉淀池、砂滤单元，占地面积较传统方式节省30%，无污泥沉降性问题反应池内MLSS浓度可达10000mg/L以上，耐负荷冲击能力强，有效处理高浓度有机废水在微滤膜过滤下，分离效果远优于传统沉淀池及砂滤等处理单元，出水水质良好稳定，悬浮物和浊度低，一般低污染度市政废水处理后，可直接做为中水道用水或现场资源回收水使用有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统的硝化效率得以提高，A/O反应下具高效脱氮的功能。

    A/O、A2O法可有效去除氨氮与磷，尤其适用于水质管制区内使用微滤膜可拦除大部分细菌等微生物，减少消毒药剂添加量及获得安全的回用水低能耗，操作运转费用低生物拦截在池内,可取得较长的SRT高污泥龄之运转下,在生物自解下污泥量减少1/2以上。低废弃污泥量低于传统活性污泥法、排泥周期长、操作弹性大，生物膜管系统属于过滤系统及高MLSS,可轻易克服变异性大之废水系统PLC控制设计，操作维护容易，可实现自动化控制，便于管理高生物污泥操作浓度;MLSS=6000~10000mg/l，可减少生物好氧污泥池之体积可作封闭式设计，低公害，低噪音，低臭味膜分离大大提高了污水的大分子难降解的物质处理效率标准移动式模组化设计，快速简单的安装，易于分期扩充适用于对于旧有污水处理厂进行改造，仅需增设MBR膜组设备。

    流程变动原程序中有沉淀池两座、快混池、慢混池、加压浮除、上流式过滤一组、活性炭塔两座等程序。几乎可全被MBR持取代。将其中一池沉淀池改为平底，置入MBR模组。即可取代原有其他程序。

    处理水质更佳原先至加压浮除后排放水质：

    COD=182mg/l，SS=6.5mg/l，

    NH4-N=0.4mg/l，NO3-N=31.4mg/l经MBR处理后水质：

    COD=165.5mg/l，SS=5.7mg/l，

    NH4-N=0.19mg/l，NO3-N=25mg/l

    操作维护更容易，成本更低原先程序复杂，池体与机械众多，人员操作技术性与复杂度高。所需人力多。由MBR池取代后，反洗由PLC自动控制。化学洗程序单纯，各组分别实施。人员操作管理极容易。

    设置成本池体多、机械多由原有沉淀池体空间运用。耗材由于机械众多，复杂，耗材数量大。也必须活化或更新活性炭。机械数量少，形式单纯。

    为上世纪90年代上新兴的水处理技术，它将污水生物处理技术与膜分离技术相结合，首先利用生化技术降解水中的有机物，驯养优势菌类、阻隔细菌，然后利用膜技术过滤悬浮物和水溶性大分子物质，降低水浊度，达到排放标准。膜生物反应器技术可广泛用于污水处理和中水回用等领域。

    基础上改进而成。CCAS污水处理工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。

    污水处理工艺CCAS上的优势：

    (1)曝气时，CCAS污水处理的污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。

    (2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。

    (3)沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物极低，低的值也保证了磷的去除效果。污水处理工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。

    采用超微滤膜对液体进行选择性过滤分离，在操作压力范围下对液体混合物进行截流而达到分离、浓缩、净化的目的。目前，连续超微滤技术受到市场和用户的广泛关注及使用，为一成熟技术。公司的聚丙烯中空纤维膜元件在净水领域、河川水、深井水及工业制程浓缩的处理有丰富的经验。

    膜系统中原水在膜外侧，净化水走膜内侧，回流比高，水在膜管内的流速大，有利于减小膜污染。同时采用气水混合反洗工艺，通过空气对膜表面的擦洗，能够有效的保护膜元件，膜清洗效果好，可有效去除水中的细菌、微生物和悬浮物等杂质，出水浊度近于零....

    总述

    膜生物反应器是常见的水处理设备，膜生物反应器研究的重要内容是在保证出水水质的前提下，膜通量应尽可能大，这样减少膜的使用面积，降低膜生物反应器的基建费用和运行费用，这些都是由膜生物反应器参数决定的，下面我们就来了解一下膜生物反应器的参数内容。

    膜

    膜生物反应器的材料分为有机膜和无机膜两种。膜生物反应器曾遍采用有机膜，常用的膜材料为聚乙烯、聚丙烯等。分离式膜生物反应器通常采用超滤膜组件，截留分子量一般在2—30万。膜生物反应器截留分子量越大，初始膜通量越大，但长期运行膜通量未必越大。

    操作方式

    当膜选定后，其物化性质也就确定了，因此，操作方式就成为影响膜生物反应器膜污染的主要因素。不仅污泥浓度、混合液粘度等影响膜通量，混合液本身的过滤性能，如活性污泥性状、生物相也影响膜生物反应器膜通量的衰减。有研究表明：粉末活性炭（PAC）与絮凝剂的加入有助于改善泥水分离性能，形成体积更大、粘性更小的污泥絮体，减少了膜堵塞的机会。但絮凝剂的过量加人会造成污泥活性受到限制，影响反应器的处理能力和处理效果。

    水力学特性

    改善膜面附近料液的流体力学条件，如提高流体的进水流速，减少浓差极化，使被截留的溶质及时被带走。分离式膜生物反应器中，一般均采用错流过滤的方式；而一体式膜生物反应器实质上是一种死端过滤方式。与死端过滤相比，错流过滤更有助于防止膜面沉积污染。因此设计合理的流道结构，提高膜间液体上升流速，使较大的暖气量起到了冲刷膜表面的错流过滤效果对于淹没式膜生物反应器显得尤为重要。

    高浓度事业废水各类饮料工厂、酒厂、食品厂、畜牧、屠宰废水处理、 n染整、皮革、纸浆厂制药业、高浓度有机等之废水处理

    旧有污水厂制程改善

    逆渗透系统之前处理

    市政民生污水中水回用

    大型市政废水处理及再利用、n、社区生活中水回用、、n百货、办公大楼中水回用、

    餐厅或风景区废水处理及再利用

    地表水净化处理

    洗车厂船舶污水回收再利用

    放流水直接过滤，完全取代砂滤。操作人力省、逆洗超快、无逆洗水出现…。降低SS保证至10以下，但往往逼近0

    取代传统RO前处理。取代纯水制造的前处理。

    地下水砂粒过滤。

    配合MBR工法，不用沉淀池、污泥浓缩池、砂滤池等用地节省。更大大去除COD与BOD。尤其对于

    BOD去除率超显著，20以下为正常值。

    MBR工艺再配合A/O、A2/O工艺，可大举降低氮与磷，适用在水质与水源保护区。

    在欧、美、大陆蓬勃发展，大家都在脑力激荡，如何配套使用。如：养殖业净水、采矿业、饮水机等等。变形的中空纤维膜应用，如雨后春笋。

    2.1.1高质量饮用水供给

    随着水体的污染和人民生活水平提高，人们越来越希望得到高质量的饮用水供给。采用活性炭吸附过滤和超滤结合制取高质量饮用水，设备投资少，制水成本低,是饮用水制备的经济有效方法，具有广阔的市场前景。

    2.1.2工业供水

    自来水和地下水的水质不能满足许多化学工业、电子工业和纺织工业的要求，需要经过净化处理方可以使用，超滤膜技术是净化工业用水的重要技术。

    1.3膜分离技术的定义

    把上述的膜制成适合工业使用的构型，与驱动设备(压力泵、或电场、或加热器、或真空泵) 、阀门、活性炭过滤器的使用寿命 仪表和管道联成设备。在一定的工艺条件下操作,就可以来分离水溶液或混和气体。透过膜的组分被称为透过流分。这种分离技术被称为膜分离技术。

    2膜技术的应用领域

    1.2 膜的种类

    分离膜包括：陶氏反渗透膜(0. 0001～0. 005μm) ，纳滤膜(0. 001～0. 005μm) ，超滤膜(0. 001～0. 1μm) ，微滤膜(0. 1～1μm) 、电渗析膜、渗透气化膜、液体膜、气体分离膜、电极膜等。他们对应不同的分离机理，不同的设备，有不同的应用对象。膜本身可以由聚合物,或无机材料，或液体制成，其结构可以是均质或非均质的，多孔或无孔的，固体的或液体的,荷电的或中性的。膜的厚度可以薄至100μm，厚至几毫米。不同的膜具有不同的微观结构和功能，需要用不同的方法制备。制膜方法一直是膜领域的核心研究课题,也是各公司严格保密的核心技术。

    1.1 膜的定义

    膜是一种起分子级分离过滤作用的介质，当溶液或混和气体与膜接触时，在压力下，或电场作用下，或温差作用下，某些物质可以透过膜，而另些物质则被选择性的拦截，从而使溶液中不同组分，或混和气体的不同组分被分离,这种分离是分子级的分离。

    2.1.3 医药用水

    医药针剂用水是采用多级蒸馏制备的，其工艺繁琐、能耗高、而且质量常常得不到保证。用超滤膜技术除针剂热源和终端水热源，取得很好效果。

    2. 2 工艺水的处理(分离、浓缩、分级和纯化)

    在各工业生产过程中，往往有分离、浓缩、分级和纯化某种水溶液的需求。传统用的方法是沉淀、过滤、加热、冷冻、蒸馏、 离子交换、反渗透、纳滤萃取和结晶等过程。这些方法表现出流程长、耗能多、物料损失多、设备庞大、效率低、操作繁琐等缺点，以超滤膜技术取代某种传统技术可以获得显著的经济效益。

    2.2.2 膜技术在食品领域工业的应用

    利用超滤膜技术把发酵液中产品和菌体分离，再采用其它方法精制流程。其优点是：生产效率和产量提高;简化了工艺流程;菌体蛋白不含外加杂质,利用价值高，达到资源综合利用。酱油、醋的澄清、果汁澄清和浓缩、乳制品生产、制糖工业都采用了膜技术。

    2.2.1膜技术在制药工业的应用

    膜技术广泛应用于生物制备和医药生产中的分离、浓缩和纯化。如血液制备的分离、抗菌素和干扰素的纯化、蛋白质的分级和纯化、中草药剂的除菌和澄清等。发酵是生物制药的主流技术，从 发酵液中提取药物，传统工艺是溶剂萃取或加热浓缩，反复使用有机溶剂和酸碱溶液,耗量大，流程长，废水处理任务重。特别是许多药物热敏性强，使传统工艺的实用性多受限制。的制药生产线，大量采用膜分离技术代替传统的分离、浓缩和纯化工艺。如以膜设备浓缩纯化抗生素、中药汤及中药针剂澄清等。