膜生物反應器，簡稱（MBR）是將生物降解作用與膜的高效分離技術結合而成的一種新型高效的污水處理與回用工藝裝置。

背景

MBR 用于微生物發酵工業，在污水處理領域中的應用研究始于20世紀60年代的美國。早期的膜技術主要采用的是超濾管式膜，后為了節約能耗，發展出了中空纖維膜，目前MBR主要有管式膜和平板膜，管式膜常用于中水回用，平板膜作為污水處理使用。MBR一般由膜組件和生物反應器組成，與傳統的生物反應器相比，它具有占用空間少、運行穩定、維修管理方便等特點。

MBR膜按結構主要分四種：中空纖維膜、平板膜、陶瓷膜、管式膜。

中空纖維膜（又稱簾式膜）和平板膜一起稱為“有機膜”，主要材質是PVDF（聚偏氟乙烯）。現在又新出了一個PTFE（聚四氟乙烯）材質的，拉膜的時候孔徑分布會更均勻，號稱“塑料王”。

陶瓷膜和有機平板膜一起稱為“平板膜”，陶瓷膜化學穩定性非常好，能耐酸、耐堿、耐有機溶劑，耐高溫；孔徑分布窄、分離效率高等優點。陶瓷膜主要材質是氧化鋁、氧化鈦和氧化硅等。前景非常好。

有機管式膜作為膜元件的一種形式，適用于超濾、微濾、甚至是納濾等膜分離技術，其優點是流道寬，料液在管內湍流流動，對料液的預處理精度要求低。管式膜易于清洗，除可用化學試劑清洗外，還可以用機械物理擦洗的方法。管式膜組件的壓力損失小，因此其流道長（最長可串聯48米），過濾效率高。

平板膜是一片板（一般是ABS）上面有導流道，雙面貼上襯布和PVDF材質的膜片，經過無縫焊接之后形成的一塊膜片。還有兩種膜片也稱之為平板膜，一是軟片膜，二是柔性膜。

平板膜的應用廣泛，具有操作簡單、維護方便、能耗低、適應性強等特點，已逐漸在相關行業污水處理中應用。下面具體介紹一下平板膜。

01平板膜組件

常見的是由304不銹鋼焊成的架子，將膜片一片片插入其中進行固定，裝上曝氣管件和集水管件等，稱為膜組件。目前常見的的10-250片之間可以整數形成組件，無論單片膜的大小。

 

從理論上講，膜片破損，產水下降后，可以單片排查，單片更換，從而節省更換費用。

02膜組件的選型

根據水質來進行選擇膜通量，10-26L/m2h，例：生活污水可以選擇18-22L/m2h，電鍍、醫藥等廢水可以選擇12.5-15L/m2h來進行計算。還要注意處理的水進入膜池的成分，是否有大量的油、鈣鎂離子、以及可以和膜相融的有機溶劑等。

03平板膜的安裝

平板膜分為干膜和濕膜。

正常情況：一般膜元件和膜支架是分開運輸至項目現場。膜元件是要單個密封包裝，按數量打包成木箱和支架一起運輸至現場，可以在現場存放。

特殊情況：可以組裝后運輸至項目現場。如施工現場不具體安裝條件或者組件到達現在即可安裝的情況，可以組裝成組件一起運輸，可以減少安裝時間，提高施工效率。

安裝時組件需要焊接到池底，然后注入部分清水，將膜元件一片一片開始插入組件（這里要重點提示，膜元件很脆弱，磕碰劃傷那一片膜就可以扔了，并且價格比較貴。）

04膜池計算公式

膜片數量n=Q÷N÷Ax1000

Q：日處理水量t/d

N：膜片的通量L/m2d（通量的選擇上面已經提到了，換成天就可以了，盡量取*值）

A：每張膜片的有效面積（常見的有1.5，0.8平米,也會有2、1.6、1.0、0.9平米的）

因為選擇膜面積和建造的膜池有關系，所以要先確定膜池的深度，3-3.5米的有效水深可以選擇1.5平米的膜片，2.2-2.5米的有效水深可以選擇0.8-1.0米的膜片。一般土建池子考慮1.5，鋼箱體池子考慮0.8。

膜池的選擇，有效水深決定選擇的膜片大小，池長決定放置的組件數量，池寬決定單個組件放置的膜片數量。

以1.5平米左右的平膜為例，長度大概在1600-1800mm之間，寬度在470-550mm之間，厚度在5-7.5mm之間。大同小異。

以一個100t/d的生活污水為例計算膜片數量：

根據公式：n=100÷400÷0.8x1000=312.5（片）非整數，這時候就要取整。因為400L/m2d已經取了最小值，這里就可以直接取值300片。

100片一個組件需要3個組件，150片一個組件需要2個組件。根據膜池大小進行選擇。這兩種分別需要的膜池大小：3個組件的：4*2.5*2.8m或者3.5*2.5*2.8m；2個組件的：3*3.2*2.8m

膜池的長度是組件數+1米即可，這是保證組件的均勻放置。組件數多的情況下可以進行壓縮，少則不行。要考慮安裝。

膜池的寬度，考慮組件的寬度放置后，曝氣系統和集水系統的走管，以及工人的安裝后期維護是否方便，要給出較寬裕的空間。常見的組件寬度按照每片膜11-14毫米進行計算，兩端的架子各預留200毫米，集水和曝氣各預留350毫米的安裝部分。

100片膜需要的寬度：100x14+400+700=2500毫米

05膜組件的清洗

平板膜操作壓力0-35KPa，膜池的混合液在自吸泵（10分鐘為一個工作周期，抽8分鐘停2分鐘）的作用下，透過高分子材料制成的微孔濾膜，利用其均一孔徑，來截留水中的微粒、細菌等，使其不能通過濾膜而被去除，對生化反應池內的含泥污水進行過濾，實現泥水分離。所以說，平板膜起著過濾的作用：

1、膜截留了反應池中的微生物，使池中的活性污泥濃度大增加（常見的濃度6000-12000mg/L左右），使降解污水的生化反應進行得更迅速更徹底；

2、由于膜的高過濾精度，保證了出水清澈透明，得到高質量的產水。能通過孔徑的都過濾不了的就會在膜孔附近形成污堵，也就是膜堵了，產水不足，通量達不到。

膜組件的清洗主要分為：在線清洗和離線清洗。

清洗周期視膜的污染情況而定，水質好些的比如生活污水可能3、4個月清洗一次，水質不好的比如垃圾滲濾液15天、20天就要清洗一次，具體是根據產水量和負壓來進行判斷。

常見的清洗是先堿洗后視情況進行酸洗，也會有先酸洗在堿洗的情況。堿洗主要是次氯酸鈉和氫氧化鈉的混合水溶液。酸洗常用草酸或者檸檬酸。鈣離子多的話，盡量不要用草酸。不同的廠家會給出相應的參數，基本都是每片膜3-5L溶液，*加起來計算需要多少。加藥分為重力自流或者加藥泵搭進去。

清洗的簡單操作：

膜運行輕微污染時可采用在線清洗的方法，操作簡單、費用較低、效果明顯；一般先進行堿洗，再進行酸洗，可采用重力自流或計量泵加藥。

堿洗：配制2000～5000mg/L次氯酸鈉和1000mg/L氫氧化鈉混合水溶液，用高液位清洗水箱靜水壓灌入抽吸管路至膜元件，藥液用量3-5L/片，浸泡5小時以上。

酸洗：配制1000mg/L草酸（或檸檬酸）溶液，在線清洗，水量同上，浸泡3-5小時。

注意：以上藥劑都是按純度100%計算的，當選擇的藥劑含有雜質時，按相應純度計算出相應的藥劑量。采用藥液重力自流的方式把藥液通過膜抽吸管路上預留的加藥口注入到膜片內清洗膜片的方式。

【自流式簡圖】

 

自流式

離線清洗又稱維護下清洗，一般一年或者在線清洗無法恢復膜通量的時候進行離線清晰。設置一個離線清洗池或者膜池內清洗，也就是整池加藥整體浸泡，通過曝氣沖刷來恢復通量。

在國外，MBR已經在城市污水處理及建筑中水回用、工業廢水處理、飲用水凈化、養殖場污水處理、垃圾滲濾液處理等多個領域廣泛應用。在國內，MBR處于初期推廣起步階段，應用領域較小，常用于城市等生活污水的污水處理和中水回用，其在污水處理與中水回用等方面也將有廣闊的前景。