膜生物反應(yīng)器，簡(jiǎn)稱（MBR）是將生物降解作用與膜的高效分離技術(shù)結(jié)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(fā)酵工業(yè)，在污水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用研究始于20世紀(jì)60年代的美國(guó)。早期的膜技術(shù)主要采用的是超濾管式膜，后為了節(jié)約能耗，發(fā)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(yīng)器組成，與傳統(tǒng)的生物反應(yīng)器相比，它具有占用空間少、運(yùn)行穩(wěn)定、維修管理方便等特點(diǎn)。

MBR膜按結(jié)構(gòu)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(jī)膜”，主要材質(zhì)是PVDF（聚偏氟乙烯）。現(xiàn)在又新出了一個(gè)PTFE（聚四氟乙烯）材質(zhì)的，拉膜的時(shí)候孔徑分布會(huì)更均勻，號(hào)稱“塑料王”。

陶瓷膜和有機(jī)平板膜一起稱為“平板膜”，陶瓷膜化學(xué)穩(wěn)定性非常好，能耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑，耐高溫；孔徑分布窄、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)。陶瓷膜主要材質(zhì)是氧化鋁、氧化鈦和氧化硅等。前景非常好。

有機(jī)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(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是流道寬，料液在管內(nèi)湍流流動(dòng)，對(duì)料液的預(yù)處理精度要求低。管式膜易于清洗，除可用化學(xué)試劑清洗外，還可以用機(jī)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(zhǎng)（最長(zhǎng)可串聯(lián)48米），過濾效率高。

平板膜是一片板（一般是ABS）上面有導(dǎo)流道，雙面貼上襯布和PVDF材質(zhì)的膜片，經(jīng)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(yīng)用廣泛，具有操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、能耗低、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，已逐漸在相關(guān)行業(yè)污水處理中應(yīng)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(jìn)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(shù)形成組件，無論單片膜的大小。

 

從理論上講，膜片破損，產(chǎn)水下降后，可以單片排查，單片更換，從而節(jié)省更換費(fèi)用。

02膜組件的選型

根據(jù)水質(zhì)來進(jìn)行選擇膜通量，10-26L/m2h，例：生活污水可以選擇18-22L/m2h，電鍍、醫(yī)藥等廢水可以選擇12.5-15L/m2h來進(jìn)行計(jì)算。還要注意處理的水進(jìn)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(jī)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(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。膜元件是要單個(gè)密封包裝，按數(shù)量打包成木箱和支架一起運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，可以在現(xiàn)場(chǎng)存放。

特殊情況：可以組裝后運(yùn)輸至項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)。如施工現(xiàn)場(chǎng)不具體安裝條件或者組件到達(dá)現(xiàn)在即可安裝的情況，可以組裝成組件一起運(yùn)輸，可以減少安裝時(shí)間，提高施工效率。

安裝時(shí)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(diǎn)提示，膜元件很脆弱，磕碰劃傷那一片膜就可以扔了，并且價(jià)格比較貴。）

04膜池計(jì)算公式

膜片數(shù)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(jīng)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(huì)有2、1.6、1.0、0.9平米的）

因?yàn)檫x擇膜面積和建造的膜池有關(guān)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(zhǎng)決定放置的組件數(shù)量，池寬決定單個(gè)組件放置的膜片數(shù)量。

以1.5平米左右的平膜為例，長(zhǎng)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(gè)100t/d的生活污水為例計(jì)算膜片數(shù)量：

根據(jù)公式：n=100÷400÷0.8x1000=312.5（片）非整數(shù)，這時(shí)候就要取整。因?yàn)?00L/m2d已經(jīng)取了最小值，這里就可以直接取值300片。

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

膜池的長(zhǎng)度是組件數(shù)+1米即可，這是保證組件的均勻放置。組件數(shù)多的情況下可以進(jìn)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(tǒng)和集水系統(tǒng)的走管，以及工人的安裝后期維護(hù)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(jìn)行計(jì)算，兩端的架子各預(yù)留200毫米，集水和曝氣各預(yù)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(gè)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(xì)菌等，使其不能通過濾膜而被去除，對(duì)生化反應(yīng)池內(nèi)的含泥污水進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)泥水分離。所以說，平板膜起著過濾的作用：

1、膜截留了反應(yīng)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(yīng)進(jìn)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(zhì)量的產(chǎn)水。能通過孔徑的都過濾不了的就會(huì)在膜孔附近形成污堵，也就是膜堵了，產(chǎn)水不足，通量達(dá)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(zhì)好些的比如生活污水可能3、4個(gè)月清洗一次，水質(zhì)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(jù)產(chǎn)水量和負(fù)壓來進(jìn)行判斷。

常見的清洗是先堿洗后視情況進(jìn)行酸洗，也會(huì)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(huì)給出相應(yīng)的參數(shù)，基本都是每片膜3-5L溶液，*加起來計(jì)算需要多少。加藥分為重力自流或者加藥泵搭進(jìn)去。

清洗的簡(jiǎn)單操作：

膜運(yùn)行輕微污染時(shí)可采用在線清洗的方法，操作簡(jiǎn)單、費(fèi)用較低、效果明顯；一般先進(jìn)行堿洗，再進(jìn)行酸洗，可采用重力自流或計(jì)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(shí)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(shí)。

注意：以上藥劑都是按純度100%計(jì)算的，當(dāng)選擇的藥劑含有雜質(zhì)時(shí)，按相應(yīng)純度計(jì)算出相應(yīng)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(yù)留的加藥口注入到膜片內(nèi)清洗膜片的方式。

【自流式簡(jiǎn)圖】

 

自流式

離線清洗又稱維護(hù)下清洗，一般一年或者在線清洗無法恢復(fù)膜通量的時(shí)候進(jìn)行離線清晰。設(shè)置一個(gè)離線清洗池或者膜池內(nèi)清洗，也就是整池加藥整體浸泡，通過曝氣沖刷來恢復(fù)通量。

在國(guó)外，MBR已經(jīng)在城市污水處理及建筑中水回用、工業(yè)廢水處理、飲用水凈化、養(yǎng)殖場(chǎng)污水處理、垃圾滲濾液處理等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，MBR處于初期推廣起步階段，應(yīng)用領(lǐng)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。