MBR生物反應器的運行管理（上）

  在活性污泥法發展100多年來，一些新的工藝在隨著科學技術的發展而在活性污泥法中得以應用。膜處理工藝作為新興的材料科學在水處理行業中得到一些應用，在飲用水行業中的微濾，超濾，納濾，反滲透等使用各種不同孔徑的膜材料進行的凈水過濾技術都已經實現的，也應用到了普通人的家里的凈水裝置上，在污水處理行業，隨著對處理出水水質的不斷提升嚴格標準下，膜技術也逐步開始在污水處理中得到應用，一些對水質要求較高的污水廠，采用了MBR（Membrane?BioReactor）膜生物反應器來作為活性污泥處理工藝中的一部分，在一定程度上提升了污水處理的效果，但是也帶來了一些運行管理的難題。公眾號從這一期開始，和大家一起來討論下MBR在污水廠的運行管理。

   在討論MBR的運行管理之前，我們先來簡單了解下MBR究竟是什么。在很多技術領域中，廣泛使用膜進行工業生產，進行物質之間的有效分離。膜是一種在一定的條件下（比如壓力、濃度、電離作用等）使一些特定的物質通過具有通過能力的薄層，實現不同物質之間的分離、濃縮、提純等，簡單的說就是在特殊條件下才能實現特定過濾效果的薄膜。根據薄膜的滲透的孔徑不同，可以分為微濾膜，超濾膜，納濾膜，反滲透膜，滲析膜、電滲析膜等。與水處理相關的主要是前四種，這四種都是以壓力差為動力的膜分離的過程，就是在膜兩側存在一定的壓力差時，混合液的一部分溶劑和小于膜孔徑的物質組分就會通過膜，而大于膜孔徑的微粒，大分子，鹽類，微生物等就會被膜截留下來。大面積應用在污水處理行業中的，主要是以微濾膜為主，各種膜之間的區別如下表：

   不同的膜對水中各種物質的攔截能力不同，污水處理廠的出水對更細微的物質沒有特殊要求，本身生活污水中的金屬離子等的含量都比較少，一般很少用到后續的超濾、納濾、反滲透膜作為生產用膜，主要應用的是以微濾膜為主。

   在活性污泥法中，其中最重要的一環就是活性污泥的泥水分離，污水廠中通常使用的是二沉池作為泥水分離，將上清液和活性污泥在一個相對靜止的構筑物內進行分離，上清液從構筑物上方流出，污泥通過污泥回流泵回流到生物池中。但是傳統的二沉池在運行中存在污泥上浮、污泥泡沫，細碎污泥、污泥膨脹等各種因素的影響，導致二沉池出水中的懸浮物較高，后期必須增加深度處理單元的加藥、沉淀、過濾來進行二沉池出水的再次凈化，這也就是深度處理工藝的設置的原因。

   由于微濾膜的孔徑相對較大，很多離子，包括一些小型的分子都是可以通過的，因此微濾膜不是作為污水處理的主體來應用的，而對于有機污染物，營養元素都是無法被微濾膜截留的，因此污水處理的主體處理工藝仍是活性污泥法。微濾膜僅是作為活性污泥法的一部分進行使用的，由于微濾膜的孔徑在0.05~10μm之間，只有小于這個孔徑的水及水中的物質才能通過，活性污泥絮凝體直徑一般為0.02~0.2mm之間，因此活性污泥絮凝體是無法通過微濾膜的，因此微濾膜對活性污泥具有的良好的分離性能，利用這個特性，在活性污泥工藝中的應用就是進行活性污泥和水的高效分離，使用微濾膜取代了二沉池進行泥水分離，實現了更清潔的處理出水。采用微濾膜進行活性污泥的泥水分離以后，減少了原有的二沉池和深度處理單元，縮短了污水廠的工藝流程，減少了污水廠的占地面積等。

   微濾膜的使用不能脫離活性污泥法，它只是替代了活性污泥法中的泥水分離的二沉池，是作為活性污泥法中的一個組件，同時由于微濾膜在使用中和活性污泥中的微生物接觸，在生產過程中要考慮生物對膜的影響，也有使用膜作為硝化反硝化的工藝應用，所以在污水廠大量使用的微濾膜成為MBR，就是膜生物反應器，是一個獨立的反應裝置，作用等同于二沉池及后續的深度處理構筑物的固液分離作用，而污水中的有機物去除，營養元素的去除等還是依賴于活性污泥法這個工藝主體來進行的，所以所謂MBR一般不能單獨稱為一種工藝，只能是A２O＋MBR或者AO＋MBR，氧化溝＋MBR等，MBR不是單獨的工藝稱謂。

   通常的污水廠的MBR組件都為分離式的，就是在生物池外部建設一組MBR池，將MBR組件放入到MBR膜池中，這樣運行管理更為方便，對MBR膜的觀察，清洗，檢修都更加適合。

   MBR膜在經過多年的發展，已經出現了各種各樣類型和結構的膜，這些膜從不同的方面對現有的MBR處理流程中的問題進行了應對性的處理，發展出各種不同類型的MBR膜，有平板膜，中空膜等等。在實際生產實踐中，可以根據廠內的實際需求選擇合理的MBR膜。

水處理工藝的運行，保持良好的出水水質。關于MBR膜本身的研究和深入的機理其實對運行人員并不是很重要，當然有興趣的人員可以通過各種資料來深入的學習MBR膜的相關知識。