MBR工艺处理造纸废水怎么处理

随着水资源的13益紧缺和人们环保意识的增强，废水的处理要求日益提高，传统的水处理方法存在着处理装置容积负荷低、占地面积大、出水水质不稳定、管理操作复杂等问题。针对上述问题，各种新型的废水处理技术应运而生，其中最引人注目的是将膜技术应用于废水处理中所形成的膜生物反应器(Membrane Bioreactor简称MBR)技术。针对MBR技术的特点，近年来不断有学者将MBR技术引入造纸废水的处理，并取得了一定的成就。

1MBR形式及特点

11膜生物反应器的形式

根据MBR中膜组件与生物反应器的组合方式不同，可将MBR分为内置式和外置式两种类型，见图1、2。

内置式MBR是将膜组件置入反应器内，在泵的负压抽吸作用下滤出液透过膜组件，为减少膜面污染，延长运行周期，一般采用间歇出水方式运行。外置式MBR是指膜组件与生物反应器分开设置，反应器内混合液通过泵进入膜组件，在压力作用下混合液滤出液透过膜组件，浓缩液则返回反应器。

膜组件的形式可分为中空纤维式、平板式、管式、螺旋式等。在外置式MBR中，平板式、管式应用较多；在内置式MBR中，多采用中空纤维膜和平板膜。目前在全球能源危机的大背景下，内置式MBR的研究和应用远超过了外置式MBR(内置式MBR占65％、外置式MBR占35％)。

12MBR的特点

MBR可在紧凑的空间内同时实现微生物对污染物质的降解和膜对污染物质的分离，而降解与分离之间又存在着协同作用，是一种高效、实用的污水处理技术，该工艺具有出水水质好、运行维护简单、结构紧凑、占地面积少等优点，在水资源Et趋紧张的现实条件下，在污水处理及回用方面有着非常广阔的应用前景。

MBR工艺具有以下特点：

(1)MBR与传统污水处理工艺相比，最大的区别是使用膜组件替代了沉淀池，泥水混合液采用膜过滤出水方式，可以大幅降低出水中的悬浮物。

(2)膜的高效截留作用可防止各种有效微生物菌群的流失，高浓度微生物有利于有机污染物的彻底降解，并且解决了污泥膨胀的问题。

(3)MBR工艺使用了标准化、系列化的膜组件(膜块)设计。MBR的自动化程度高，易于实现从进水到出水的全程自动控制，保证系统的稳定运行。

(4)产生剩余污泥量少。因SRT较长，污泥性质较为稳定，MBR工艺产生的剩余污泥量大大减少，排放量比传统工艺减少2／3，明显降低了污泥处理费用和二次污染威胁。

2MBR处理造纸废水的研究

目前国内大部分造纸厂采用碱法制浆，而碱法制浆所产生的“黑液”污染最为严重，占整个造纸行业污染的90％，产生“黑液”的主要成分是木质素和碳水化合物的降解产物等，其次“黑液”提取后浆料在洗涤筛选和漂白过程中排出的废水成分与制浆废水相近但浓度低，而且富含漂白阶段产生的对环境危害大的氯苯酚、氯化脂肪酸等有机氯化物，不同工段产生的主要污染物大相径庭，所以一般分别采用不同的处理工艺，而MBR技术由于它工艺上的优势和特点逐渐被引入不同工段的造纸废水处理中。

21国外研究进展

上世纪60年代美国开始了其在废水领域的应用研究，最初主要用于处理生活污水。70年代后日本等国对膜分离技术进行了大力开发和研究，在90年代，国外在MBR处理效果与运行稳定性方面已具备了一定的理论基础，从此国外开始逐步将MBR技术应用到废水处理工程中。

采用了移动床膜生物反应器处理新闻纸厂的生产废水，当水力停留时间为4～5h时，COD和BOD去除率分别达到65％～75％和85％一95％，在适当延长水力停留时间的条件下，COD和BOD的去除率可分别提高到80％和96％。Du~esnR等分别采用MBR与传统的活性污泥法处理制浆废液，结果表明：MBR法比活性污泥法更能有效地去除浆料中的COD及固体悬浮物，二者去除率分别为99％和886％～900％。VanDijk、L等人¨研究一种耐热膜生物反应器并成功应用于荷兰、德国的3个不同造纸厂，能有效地去除废水中的胶状物和高分子溶解物；对膜生物反应技术处理造纸废水进行的研究表明：在COD负荷为05kgCOD／(kgVSS•d)、溶解氧浓度大于2mg／L、反应器中的pH值为79、反应温度为53℃时，COD含量由700mg／L下降至300mg／L。

对膜生物反应技术在处理造纸废水过程中的膜分离操作条件如操作压力、膜种类、流量、温度等进行了初步优化研究。结果表明：在操作压力为015MPa、流量在2～4m／s之间时处理效果都可以，当流量为35m／s时，膜通量可达100L／(m•h)。对于特定条件下的膜污染机理、膜污染的预防和清洗等，文中没有涉及，还有待进一步的研究。

22国内研究进展

在上世纪90年代，国内开展了MBR工艺的相关研究，近些年来才逐渐被引入到造纸工业废水处理中。如今，MBR工艺在中国开始逐渐得到广泛的应用，实践证明，MBR不仅能有效处理生活污水和工业废水，而且对于一些高浓度有机废水和难降解工业废水，如造纸废水、印染废水、化工废水及制药废水、垃圾渗滤液等的处理，更是具有其独特的优势。

对MBR法与传统活性污泥工艺进行了比较研究。结果表明，MBR法较活性污泥法具有更强的有机物去除能力(COD去除率达85％以上)和更为稳定良好的出水水质，透明，无色，排放达到国家指标。韩怀芬等使用MBR处理造纸综合废水(黑液中段废水和白水的混合液)并与传统的活性污泥法与生物接触氧化法进行比较。实验结果表明，用MBR处理造纸废水，通过增加污泥浓度，在HRT为18h的条件下，出水COD可以降低到100mg／L以下，整个反应器的总去除率最高可达90％以上。而与之相对应的活性污泥法和接触氧化法控制HRT近40h后，出水COD还是达不到MBR的出水效果，分别为1493mg／L和1973mg／L。这充分说明了MBR对难降解废水的处理效果比活性污泥法和生物接触氧化法要好得多。

采用中空纤维膜生物反应器处理造纸废水的试验结果表明：MBR在处理造纸废水这种难降解有机废水方面有其明显的优势，废水的COD去除率较高，可达到85％以上，处理后的水可回用，出水稳定性较好。2009年，采用移动床生物膜反应器(MBBR)深度处理造纸中段废水，结果表明：MBBR工艺可进一步削减经过生化处理的中段废水中的有机污染物，运行稳定且处理效果良好。胡维超针对造纸行业的中段废水和白水的特点，分别采用浸没式与外置式膜生物反应器来处理造纸废水，结果表明：在相同原水和条件下，浸没式MBR系统运行更加稳定可靠，出水水质也明显优于外置式MBR。浸没式膜生物反应器系统COD去除率可稳定在90％～95％，而外置式在运行期间则存在较多问题，并且能耗较高。

采用中试规模的MBR系统对某造纸厂的造纸废水进行了处理，研究了MBR处理造纸废水的效果，并与造纸厂原有污水处理系统进行了对比。实验结果表明，在同样的进水条件下，MBR出水水质明显好于原有系统二沉池出水水质。在污泥浓度9000mg／L、水力停留时间22h的条件下，MBR出水COD平均664mg／L，COD去除率达946％。

3MBR组合工艺处理造纸废水的研究进展

从实际研究结果可以看出，膜生物反应器在COD和色度去除方面有较大的优势，同时还具有较强的抗冲击负荷的能力，因此能够有效处理造纸废水。但也有一些问题在一定程度上制约了MBR的应用与发展，如能耗高、投资大、易引起膜污染等。另外，造纸废水中含有难生物降解的有机物，在运行过程中容易引起膜污染，造成膜通量下降，影响反应器的处理效果。在这种情况下，研究者开始将MBR与其他处理工艺有效结合起来处理造纸废水，这样既可以减小能耗、减缓膜污染，还可以提高系统的处理效果，以满足日益提高的环保要求，并且实现废水的高效处理及回收利用的目标。

采用混凝协同好氧生物膜技术深度处理造纸废水，结果表明：以氯化铁为絮凝剂协同好氧生物膜技术效果最为显著，色度去除率高达693％，且各项指标均超过一级排放标准，出水可回用。采用浸没式MBR作为反渗透进水前的预处理系统，初步进行了浸没式MBR处理后出水满足RO系统进水条件的可行性研究。

在浸没式MBR与反渗透组合处理造纸中段废水和白水的实验中，结果表明：浸没式MBR出水SDI值稳定在3以内，可以满足后续反渗透组件稳定运行的要求，并且在原水COD值为1500mg／L的情况下，最后RO系统出水COD可降至10mg／L。采用电解一MBR组合工艺处理造纸废水，利用电解产生的自由基、过氧化氢和氢氧化物的絮凝等物质将废水中难降解的有机物吸附去除，从而有效降低COD并提高废水可生化性，实验结果表明：处理后出水COD降至80mg／L左右，色度降至4O倍，去除率分别达到95％和75％。而单独采用MBR工艺处理后出水COD和色度分别为200mg／L和140倍。

利用光催化氧化一MBR的组合工艺处理难降解有机废水，结果表明：经组合工艺处理，废水COD、浊度、色度降解率分别达到935％、999％和989％。还有研究表明，采用水解酸化一MBR工艺可有效去除有机物及色度，这是由于水解酸化将有机大分子化合物降解成小分子有机物，提高了废水的可生化性，为后续MBR生化处理创造了条件，处理后废水平均脱色率可达到8158％，COD和氨氮去除率则分别为8353％和8039％。

很多研究表明，将不同的膜分离技术(如：微滤、超滤、纳滤等)相组合，或者将MBR与其他技术(如催化氧化技术、电化学等)组合已成为造纸废水深度处理的一个重要研究及应用方向。具体参见http://wwwdowatercom更多相关技术文档。

4前景展望

膜生物反应器具有无相变、占地面积小、操作灵活等优点，已被广泛地应用于污水处理、中水回用等领域，并已取得良好的效果。造纸废水污染严重，对其有效处理已经成为中国废水处理的一个重要方面。传统的造纸废水处理方法不仅投资高、能耗大，而且很难持续满足国家环保排放的要求。此时，高效的膜生物反应器以其独特的优势应用于造纸废水的处理已引起国内外同行的广泛关注。

膜生物反应器在推广应用过程中还存在着一些不足，如膜初期投资费用较高、操作不当容易引起膜污染等问题。但在水资源日益缺乏的今天，随着膜加工生产技术、工艺优化、过程控制等研究的深入展开，我们坚信MBR必将在中国造纸废水处理领域发挥越来越大的作用，同时带来良好的环境效益、经济效益和社会效益。

是的，三菱化学的MBR膜（膜生物反应器膜）可以在水处理中去除色度。MBR技术结合了传统的生物反应器和膜分离技术，利用微生物降解有机物和膜过滤的作用，实现高效的水处理和固液分离。

MBR膜是一种微孔膜，具有非常小的孔隙尺寸，通常在01微米以下。这种膜可以过滤掉悬浮物、胶体颗粒、微生物和一些有机物质，包括染料和色素分子，从而达到去除色度的效果。

通过MBR膜处理的水可以更好地去除有色物质，提高水的质量，使其达到符合要求的标准。然而，需要注意的是，MBR膜对于一些特殊的有机染料或色素可能效果有限，具体情况还需要考虑水质成分和处理工艺的匹配性。

氯化钠可以通过mbr膜。根据相关资料查询，mbr膜用于固体的分离与截留，而氯化钠溶解于水后，不是固体形态，所以氯化钠可以通过mbr膜。氯化钠(Sodiumchloride)，是一种无机离子化合物，化学式NaCl，无色立方结晶或细小结晶粉末，味咸。外观是白色晶体状，其来源主要是海水，是食盐的主要成分。易溶于水、甘油，微溶于乙醇（酒精）、液氨。不溶于浓盐酸。不纯的氯化钠在空气中有潮解性。

MBR工艺是传统的生物处理工艺和膜分离技术相结合发展起来的，先利用污水中的活性污泥去除有机污染物，然后利用膜过滤分离水和活性污泥。因此如果没有做好培菌工作，设备的出水效果会大打折扣，MBR膜也会更加容易产生污染。

国内市场大多数的MBR一体化污水处理设备采用自然培菌法，其效果显然不尽人意。污泥培养方面多种多样，但不同的方法所耗费的时间和人力物力也有显著差异。MBR污水处理设备培菌应结合生活污水水质、气候等情况来选择。

下面是常规的MBR污水处理设备污泥培菌方式：

污泥来源：好氧系统污泥采用类似工艺系统硝化回流污泥，可以选择附近城镇污水处理厂优势菌种投加：在污泥接种初期，可以少量投加生物菌剂以提供生物菌种源。具体需要根据项目情况而定。

菌种时间：一般驯化过程持续7-10天，既要保证微生物增殖需要的足够营养成分，又不能太高导致高冲击负荷对生物的抑制作用。在培菌过程中要做好MLSS、溶解氧、PH、污泥形状等因素进行控制。这些都需要技术人员有很专业的判断和实操能力。

由于MBR膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水，水质和容积负荷都得到大幅度提高，经膜处理后的水水质标准高(超过国家一级A标准)，经过消毒，最后形成水质和生物安全性高的优质再生水，可直接作为新生水源。

由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在MBR膜生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强，可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、占地面积少(只有传统工艺的1/3-1/2)、增量扩容方便、自动化程度高、操作简单等优点。

目前的生活污水处理及再生主要采用预处理（格栅或格网、调节池、沉砂池等），生化处理（A/O法、SBR、接触氧化等），然后经过二沉池进行泥水分离，经砂滤和消毒后回用；或预处理后经曝气生物滤池（集生化与过滤为一体），再消毒后回用。但是传统的污水处理工艺污水处理和再生普遍存在处理效果不理想，出水水质波动大等特点。MBR膜生物反应器结合了膜分离技术和生化技术并强化了生化处理效果，它可以取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，大大提高反应器污泥浓度，出水水质良好、稳定，悬浮物和浊度接近于零。经消毒后可直接回用于生活杂用水。因此，本方案拟采用MBR膜系统，去除COD，氨氮等污染物，再经消毒后回用。

生活污水通常含大量细菌，其中一些可能属于病原菌，再生水必需经过有效的消毒才能回用，特别是用作生活杂用水可能与人体接触。二氧化氯消毒一般只起氧化作用，不起氯化作用，所以形成很少DBPs(消毒副产物，如三氯甲烷)。它的氧化性能高于氯而仅次于臭氧，又因有剩余消毒效果而优于臭氧。（资料来源于广州超禹，转载注明出处）

MBR膜生物反应器出水SS接近于零，浊度很小，一般低于05NTU，有效氯直接持续作用于微生物，使微生物死亡或失去继续生存、 繁殖的能力，因此可以确保出水水质不会对周Χ的生活环境造成Σ害。

MBR膜生物反应器处理工艺结合了生化处理和膜分离技术，并且取代了二沉池进行固液分离，MBR污水处理与传统的生化处理比较有如下优点：

MBR膜生物反应器能够高效地进行泥水分离，出水水质良好、稳定，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用。

MBR膜生物反应器膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。

MBR膜生物反应器内的微生物浓度高，可达10,000毫克/升以上，生化效率高，耐冲击负荷强。

MBR膜生物反应器可控制较长的SRT，有利于增殖缓慢的硝化菌的截流、生长和繁殖，氨氮去除率高。

MBR膜生物反应器膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，有利于专性菌的培养，易净水网（wwwep360cn）大大提高了难降解有机物的降解效率,COD去出率高。

遭受负荷或毒性物质冲击发生污泥膨胀时，细菌不会随水流失，当来水水质正常后，系统可快速恢复正常工作。

泥龄泥龄长，剩余污泥少，大大减小污泥处理费用和二次污染。 污泥浓度高，容积负荷高，占地面积小。

饭堂废水与通常生活污水成分差别不大，主要污染物为有机物（主要来自冲洗油污，可用COD/BOD表征，浓度大约在100-400mg/L），无机物颗粒(灰尘渣土等，用SS表征)，以及一定盐分。

由于有机物浓度低、水量小、有盐分的特点，最适宜的方法简单沉淀后用膜－生物反应器（MBR）处理。MBR的简介附在后边，另外，生物膜法也进行了解释。

生物膜法（biomembrance process）

生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。生物膜法具有以下特点：（1）对水量、水质、水温变动适应性强；（2）处理效果好并具良好硝化功能；（3）污泥量小（约为活性污泥法的3／4）且易于固液分离；（4）动力费用省。

生物膜法又称固定膜法

基本特征是：

在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体（一般称填料），在充氧的条件下，微生物在填料表面聚附着形成生物膜，经过充氧的污水以一定的流速流过填料时，生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物，使污水得到净化，同时微生物也得到增殖，生物膜随之增厚。当生物膜增长到一定厚度时，向生物膜内部扩散的氧受到限制，其表面仍是好氧状态，而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态，并最终导致生物膜的脱落。随后，填料表面还会继续生长新的生物膜，周而复始，使污水得到净化。

微生物在填料表面聚附着形成生物膜后，由于生物膜的吸附作用，其表面存在一层薄薄的水层，水层中的有机物已经被生物膜氧化分解，故水层中的有机物浓度浓度比进水要低得多，当废水从生物膜表面流过时，有机物就会从运动着的废水中转移到附着在生物膜表面的水层中去，并进一步被生物膜所吸附，同时，空气中的氧也经过废水而进入生物膜水层并向内部转移。

生物膜上的微生物在有溶解氧的条件下对有机物进行分解和机体本身进行新陈代谢，因此产生的二氧化碳等无机物又沿着相反的方向，即从生物膜经过附着水层转移到流动的废水中或空气中去。这样一来 ，出水的有机物含量减少，废水得到了净化。

生物膜法的主要形式有哪些？

按生物膜与废水的接触方式分为：

填充式和浸渍式两种

填充式包括生物滤池和生物转盘

浸渍式包括接触氧化法和生物流化床

在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor ）,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。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。

一、 MBR 工艺的组成

膜 - 生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜 - 生物反应器实际上是三类反应器的总称： ① 曝气膜 - 生物反应器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ； ② 萃取膜 - 生物反应器（ Extractive Membrane Bioreactor, EMBR ）； ③ 固液分离型膜 - 生物反应器（ Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor, SLSMBR, 简称 MBR ）。

二、曝气膜 - 生物反应器

曝气膜 - 生物反应器最早见于 CoteP 等 1988 年报道，采用透气性致密膜（如硅橡胶膜）或微孔膜（如疏水性聚合膜），以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点（ Bubble Point ）情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。如图 [1] 所示。

图 [1]

三、萃取膜 - 生物反应器

萃取膜 - 生物反应器 又称为 EMBR （ Extractive Membrane Bioreactor ）。因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Livingston 研究开发了 EMB 。其工艺流程见图 2 。废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以选择性透过膜被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使水处理效果稳定。系统的运行条件如 HRT 和 SRT 可分别控制在最优的范围，维持最大的污染物降解速率。

[ 图 2] （暂缺）

四、固液分离型膜 - 生物反应器

固液分离型膜 - 生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜 - 生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在 15~35g/L 左右，从而限制了生化反应速率。水力停留时间（ HRT ）与污泥龄（ SRT ）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的 25% ～ 40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题， MBR 将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌 ( 特别是优势菌群 ) 的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低 F/M 比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。

五、 MBR 工艺类型

以下讨论的均为固液分离型膜 - 生物反应器。 根据膜组件和生物反应器的组合方式，可将 膜 - 生物反应器 分为分置式、一体式以及复合式三种基本类型。分置式和一体式的 MBR 请参见图 3 。

分置式膜 - 生物反应器把膜组件和生物反应器分开设置，如图 3 所示。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜 - 生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；而且膜通量普遍较大。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力费用高 (Yamamoto, 1989) ，并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象 ( Brockmann and Seyfried, 1997 ) 。

一体式膜 - 生物反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如图 4 所示。进水进入膜 - 生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。这种形式的膜 - 生物反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水，能耗相对较低；占地较分置式更为紧凑，近年来在水处理领域受到了特别关注。但是一般膜通量相对较低，容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。

复合式膜 - 生物反应器在形式上也属于一体式膜 - 生物反应器，所不同的是在生物反应器内加装填料，从而形成复合式膜 - 生物反应器，改变了反应器的某些性状，如图 5 所示：

MBR 工艺的特点

与许多传统的生物水处理工艺相比， MBR 具有以下主要特点：

一、出水水质优质稳定

由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈， 悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除 ，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（ CJ251-89 ），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。

同时，膜分离也使 微生物被完全被截流在生物反应器内， 使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但 提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器 对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。

二、剩余污泥产量少

该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。

三、占地面积小，不受设置场合限制

生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省； 该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。

四、可去除氨氮及难降解有机物

由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

五、操作管理方便，易于实现自动控制

该工艺实现了水力停留时间（ HRT ）与污泥停留时间（ SRT ）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。

六、易于从传统工艺进行改造

该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。

膜 - 生物反应器也存在一些不足。主要表现在以下几个方面：

• 膜造价高，使膜 - 生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；

• 膜污染容易出现，给操作管理带来不便；

• 能耗高：首先 MBR 泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是 MBR 池中 MLSS 浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成 MBR 的能耗要比传统的生物处理工艺高。

MBR 工艺用膜

膜可以由很多种材料制备，可以是液相、固相甚至是气相的。目前使用的分离膜绝大多数是固相膜。根据孔径不同可分为：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜；根据材料不同，可分为无机膜和有机膜，无机膜主要是微滤级别膜。膜可以是均质或非均质的，可以是荷电的或电中性的。广泛用于废水处理的膜主要是由有机高分子材料制备的固相非对称膜。

膜的分类如图所示：

一、 MBR 膜材质

1、高分子有机膜材料： 聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯腈、聚砜类、芳香族聚酰胺、含氟聚合物等。

有机膜成本相对较低，造价便宜，膜的制造工艺较为成熟，膜孔径和形式也较为多样，应用广泛，但运行过程易污染、强度低、使用寿命短。

2、无机膜 ：是固态膜的一种，是由无机材料，如金属、金属氧化物、陶瓷、多孔玻璃、沸石、无机高分子材料等制成的半透膜。

目前在 MBR 中使用的无机膜多为陶瓷膜，优点是：它可以在 pH ＝ 0~14 、压力 P<10MPa 、温度 <350 ℃ 的环境中使用，其通量高、能耗相对较低，在高浓度工业废水处理中具有很大竞争力；缺点是：造价昂贵、不耐碱、弹性小、膜的加工制备有一定困难。

二、 MBR 膜孔径

MBR 工艺中用膜一般为微滤膜（ MF ）和超滤膜（ UF ），大都采用 01 ～ 04 μ m 膜孔径，这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。

微滤膜常用的聚合物材料有：聚碳酸酯、纤维素酯、聚偏二氟乙烯、聚砜、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚醚酰亚胺、聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰胺等。

超滤常用聚合物材料有：聚砜、聚醚砜、聚酰胺、聚丙烯腈（ PAN ）、聚偏氟乙烯、纤维素酯、聚醚醚酮、聚亚酰胺、聚醚酰胺等。

三、 MBR 膜组件

为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件（ Module ）。

工业上常用的膜组件形式有五种：

板框式（ Plate and Frame Module ）、螺旋卷式 (Spiral Wound Module) 、圆管式 (Tubular Module) 、中空纤维式 (Hollow Fiber Module) 和毛细管式 (Capillary Module) 。前两种使用平板膜，后三者使用管式膜。圆管式膜直径 >10mm; 毛细管式－ 05~100mm ；中空纤维式 <05mm> 。

表：各种膜组件特性

名称/项目 中空纤维式 毛细管式 螺旋卷式 平板式 圆管式

价格（元 /m 3 ） 40~150 150~800 250~800 800~2500 400~1500

冲填密度 高 中 中 低 低

清洗 难 易 中 易 易

压力降 高 中 中 中 低

可否高压操作 可 否 可 较难 较难

膜形式限制 有 有 无 无 无

MBR 工艺中常用的膜组件形式有：板框式、圆管式、中空纤维式。

板框式：

是 MBR 工艺最早应用的一种膜组件形式，外形类似于普通的板框式压滤机。优点是：制造组装简单，操作方便，易于维护、清洗、更换。缺点是：密封较复杂，压力损失大，装填密度小。

圆管式：

是由膜和膜的支撑体构成，有内压型和外压型两种运行方式。实际中多采用内压型，即进水从管内流入，渗透液从管外流出。膜直径在 6~24mm 之间。圆管式膜优点是：料液可以控制湍流流动，不易堵塞，易清洗，压力损失小。缺点是：装填密度小。

中空纤维式：

组装形式如下图所示：

[ 图 ]

外径一般为 40 ～ 250 μm ，内径为 25 ～ 42μm 。优点是：耐压强度高，不易变形。在 MBR 中，常把组件直接放入反应器中，不需耐压容器，构成浸没式膜 - 生物反应器。一般为外压式膜组件。优点是：装填密度高；造价相对较低；寿命较长，可以采用物化性能稳定，透水率低的尼龙中空纤维膜；膜耐压性能好，不需支撑材料。缺点是：对堵塞敏感，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响。

MBR 膜组件设计的一般要求：

• 对膜提供足够的机械支撑，流道通畅，没有流动死角和静水区；

• 能耗较低，尽量减少浓差极化，提高分离效率，减轻膜污染；

• 尽可能高的装填密度，安装，清洗、更换方便；

• 具有足够的机械强度、化学和热稳定性。

膜组件的选用要综合考虑其成本，装填密度、应用场合、系统流程、膜污染及清洗、使用寿命等。

MBR 的应用领域

进入 90 年代中后期，膜 - 生物反应器在国外已进入了实际应用阶段。加拿大 Zenon 公司首先推出了超滤管式膜 - 生物反应器，并将其应用于城市污水处理。为了节约能耗，该公司又开发了浸入式中空纤维膜组件，其开发出的膜 - 生物反应器已应用于美国、德国、法国和埃及等十多个地方，规模从 380m 3 /d 至 7600m 3 /d 。日本三菱人造丝公司也是世界上浸入式中空纤维膜的知名提供商，其在 MBR 的应用方面也积累了多年的经验，在日本以及其他国家建有多项实际 MBR 工程。日本 Kubota 公司是另一个在膜 - 生物反应器实际应用中具有竞争力的公司，它所生产的板式膜具有流通量大、耐污染和工艺简单等特点。国内一些研究者及企业也在 MBR 实用化方面进行着尝试。

现在，膜 - 生物反应器已应用于以下领域：

一、 城市污水处理及建筑中水回用

1967 年第一个采用 MBR 工艺的废水处理厂由美国的 Dorr-Oliver 公司建成，这个处理厂处理 14m 3 /d 废水。 1977 年，一套污水回用系统在日本的一幢高层建筑中得到实际应用。 1980 年，日本建成了两座处理能力分别为 10m 3 /d 和 50m 3 /d 的 MBR 处理厂。 90 年代中期，日本就有 39 座这样的厂在运行，最大处理能力可达 500m 3 /d ，并且有 100 多处的高楼采用 MBR 将污水处理后回用于中水道。 1997 年，英国 Wessex 公司在英国 Porlock 建立了当时世界上最大的 MBR 系统，日处理量达 2 ， 000 m 3 ， 1999 年又在 Dorset 的 Swanage 建成了 13 ， 000m 3 /d 的 MBR 工厂 [14] 。

1998 年 5 月，清华大学进行的一体式膜 - 生物反应器中试系统通过了国家鉴定。 2000 年初，清华大学在北京市海淀乡医院建起了一套实用的 MBR 系统，用以处理医院废水，该工程于 2000 年 6 月建成并投入使用，目前运转正常。 2000 年 9 月，天津大学杨造燕教授及其领导的科研小组在天津新技术产业园区普辰大厦建成了一个 MBR 示范工程，该系统日处理污水 25 吨，处理后的污水全部用于卫生间的冲洗及绿地浇洒，占地面积为 10 平方米，处理每吨污水的能耗为 07kW · h 。

二、 工业废水处理

90 年代以来， MBR 的处理对象不断拓宽，除中水回用、粪便污水处理以外， MBR 在工业废水处理中的应用也得到了广泛关注，如处理食品工业废水、水产加工废水、养殖废水、化妆品生产废水、染料废水、石油化工废水，均获得了良好的处理效果。 90 年代初，美国在 Ohio 建造了一套用于处理某汽车制造厂的工业废水的 MBR 系统，处理规模为 151m 3 /d ，该系统的有机负荷达 63kgCOD/m 3 · d ， COD 去除率为 94% ，绝大部分的油与油脂被降解。在荷兰，一脂肪提取加工厂采用传统的氧化沟污水处理技术处理其生产废水，由于生产规模的扩大，结果导致污泥膨胀，污泥难以分离，最后采用 Zenon 的膜组件代替沉淀池，运行效果良好。

三、 微污染饮用水净化

随着氮肥与杀虫剂在农业中的广泛应用，饮用水也不同程度受到污染。 LyonnaisedesEaux 公司在 90 年代中期开发出同时具有生物脱氮、吸附杀虫剂、去除浊度功能的 MBR 工艺， 1995 年该公司在法国的 Douchy 建成了日产饮用水 400m 3 的工厂。出水中氮浓度低于 01mgNO 2 /L ，杀虫剂浓度低于 002 μ g/L 。

四、 粪便污水处理

粪便污水中有机物含量很高，传统的反硝化处理方法要求有很高污泥浓度，固液分离不稳定，影响了三级处理效果。 MBR 的出现很好地解决了这一问题，并且使粪便污水不经稀释而直接处理成为可能。

日本已开发出被称之为 NS 系统的屎尿处理技术，最核心部分是平板膜装置与好氧高浓度活性污泥生物反应器组合的系统。 NS 系统于 1985 年在日本琦玉县越谷市建成，生产规模为 10kL/d ， 1989 年又先后在长崎县、熊本县建成新的屎尿处理设施。 NS 系统中的平板膜每组约 04m 2 共几十组并列安装，做成能自动打开的框架装置，并能自动冲洗。膜材料为截流分子量 20000 的聚砜超滤膜。反应器内污泥浓度保持在 15000~18000mg/L 范围内。到 1994 年，日本已有 1200 多套 MBR 系统用于处理 4000 多万人的粪便污水。

五、土地填埋场 / 堆肥渗滤液处理

土地填埋场 / 堆肥渗滤液含有高浓度的污染物，其水质和水量随气候条件与操作运行条件的变化而变化。 MBR 技术在 1994 年前就被多家污水处理厂用于该种污水的处理。通过 MBR 与 RO 技术的结合，不仅能去除 SS 、有机物和氮，而且能有效去除盐类与重金属。最近美国 Envirogen 公司开发出一种 MBR 用于土地填埋场渗滤液的处理，并在新泽西建成一个日处理能力为 40 万加仑 ( 约 1500m 3 /d) 的装置，在 2000 年底投入运行。该种 MBR 使用一种自然存在的混合菌来分解渗滤液中的烃和氯代化合物，其处理污染物的浓度为常规废水处理装置的 50 ～ 100 倍。能达到这一处理效果的原因是， MBR 能够保留高效细菌并使细菌浓度达到 50 ， 000g/L 。在现场中试中，进液 COD 为几百至 40 ， 000mg/L ，污染物的去除率达 90% 以上。

国内外 MBR 主要应用领域及相应百分比率：

污水类型 所占百分比率（％） 污水类型 所占百分比率（％）

工业污水 27 城市污水 12

建筑污水 24 垃圾 9

家庭污水 27

MBR 发展前瞻

一、MBR 应用的重点领域和方向

•现有城市污水处理厂的更新升级，特别是出水水质难以达标或处理流量剧增而占地面积无法扩大的水厂。

• 无排水管网系统的小区，如居民点、旅游度假区、风景区等。

• 有污水回用需求的地区或场所，如宾馆、洗车业、客机、流动厕所等充分发挥 MBR 占地面积小、设备紧凑、自动控制、灵活方便的特点。

• 高浓度、有毒、难降解工业废水处理。如造纸、制糖、酒精、皮革、合成脂肪酸等行业，是一种普遍的点源污染。 MBR 可以对这些常规处理工艺无法达标的废水进行有效的处理，并实现回用。

• 垃圾填埋厂渗滤液的处理及回用。

• 小规模污水厂（站）的应用。膜技术的特点十分适合处理小规模污水。

二、MBR 未来的研究重点如下

• 膜污染的机理及防治。

• MBR 工艺流程形式及运行条件的优化。

• MBR 污泥产率与运行条件的关系，以合理减少污泥产量，降低污泥处理费用。

• MBR 生物反应器内微生物的代谢特性及其对出水水质、污泥活性等的影响，从而确定适宜的微生物生长及代谢条件。

• MBR 工艺经济性研究。在目前国内经济发展水平、膜产品供应状况和规范设计要求的条件下， MBR 用于污水处理的最大经济流量的确定。

• 以节能、处理特殊水质对象、兼具脱氮除磷、操作维护简便、可以长期稳定运行等为目标，开发新型的膜 生物反应器

成熟、系统 MBR 的工艺设计方法

效果十分不错。

MBR中文名:曼铂芮，曼铂芮德国原产，国宝级护肤品牌，25年顶级品历史，有创新，也有传承，不仅护肤效果明显，且对肌肤无副作用，是集高效性、可靠性、持久性于一身的最佳护肤产品。

MBR曼铂芮所有产品适合任何肤质使用，不仅可以改善肌肤的表皮与真皮层，而且有提亮肤色、紧致肌肤抗衰等效果。

每个系列的护肤理念都在为不同肌肤问题提供最佳的解决方案。每一支产品都能与其他产品相互协同作用，彼此平衡，没有冲突。

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研发中心聘请一流的药理及皮肤专家严格执行最新医疗指规范，为达到最佳的护肤效果，研发团队不考虑研发配方的成本，保证每一个产品的成分均不超过皮肤耐受计量。

并通过科学的方法让最有效的成分浓度达到皮肤可吸收的最佳状态，真正达到安全有效护肤，这项研发技术及制作流程成就了MBR曼铂芮在世界医药域护肤品牌的领先地位，也是目前市场上其他品牌无法超越的。

-北京曼铂芮国际贸易有限公司