摘 要：MBR（膜生物反应器技术）由于占地面积小、出水质量好等特点受到世界范围内污水净化技术人员的广泛重视，而且发展迅速。随着我国污水排放标准的逐步提升和膜生产成本的降低，膜生物反应器技术也受到了国内环保工作者的重视，并被应用在了城市的污水处理当中。本文主要以某湖泊的MBR（膜生物反应器技术）工艺工程为例，对工程中的生物分段形式、膜组件选择及工艺参数进行研究，并列举了相关实例，旨在提升MBR工艺水平，增强对该湖泊的污水处理能力。
关键词：污水处理；MBR工艺；设计
中图分类号：X703 文献标识码：A
为响应《2014年茂名市政府工作报告》关于污水处理厂的一系列号召，根据《茂名市东组团城市给排水专项规划》，选址建设新污水处理厂，负责处理电城镇和博贺湾新城生活污水，优先解决近期污水处理及排污问题。新建污水处理厂，采用高效生化水处理技术，即MBR工艺技术。本文以MBR新建污水处理工程为研究对象，从工程中的生物段工艺形式、膜组件选择等进行了研究和优化，得到以下主要结论。
1.生物处理工艺设计
如今，许多小型污水处理厂的污水的排放标准都有提升，在有限用地的情况下，传统的脱氮除磷工艺也开始逐渐被一体化、集成处理设备代替，其中以MBR膜为主题的处理工艺，占有了市场大部分份额。80年代以来，该技术越来越受到重视，成为研究的热点之一。目前膜生物反应器已应用于美国、德国、法国和埃及等10多个国家，规模从6m3/d～13000m3/d不等。
1.1 MBBR技术工艺
MBBR的中文名为移动床生物膜反应器，实现了生物膜法与活性污泥法的有机结合，在生物膜法原理的基础上，又结合了活性污泥法的优点，并克服了单一的缺点，显著提升反应池的功能效果，也强化了反应池的抗冲击能力。在反应池中，填料的表面一般都附着一层微生物，这些微生物形成一层具有独特功能的生物膜。特殊的填料随着池水上下浮动，填料表面微生物与池中污染物、与空气中氧气充分接触。在吸附与扩散作用的影响下，污染物进入到生物膜中氧化降解。微生物得到繁殖所需的养分后数量会明显增多，膜的厚度达到6g/L～10g/L，是普通反应池的2倍以上，降解效率远超普通反应池。移动床生物膜微生物都为附着式生长，污泥龄达到30天左右，有利于一些硝化菌的生长繁殖，而填料表面中硝化菌的数量增多，增强了反应池的除氨氮能力。此外，附着式生长方式还有利于一些特殊菌落的自然选择，这些自然菌落对于炼油废水中一些难降解的污染物有甚好的效果，而这些特殊菌群可有效地降解炼油废水中的特征污染物，特别是一些难降解的污染物，从而获得更低的出水COD浓度，提升出水水质。
MBBR池的设计流量：250m3/h，有效容积1000m3，单组膜面积1656m2。经初步计算该工艺单位污水量运行成本为0.68元/（m3・天）。
1.2 一体化内循环流化床工艺
内循环三相好氧生物流化床反应器是在保持传统的三相流化床所具有的反应器内混合性良好、传质速率快、污泥浓度大、有机负荷高等优点的同时，解决了传统三相流化床所存在的问题，具有可控制生物膜厚度的过度增长、载体流失量小、载体流化性能好、氧的转移效率高等主要特点。三相生物流化床为污水处理厂的核心处理构筑物，通过微生物的新陈代谢作用，来实现对有机碳、N、P等有机污染物的降解。增加化学辅助除磷措施。
一体化内循环流化床的水力停留时间：2hr；有效水深：11m；通过砂滤进行去除生物处理中残留污染物，来实现对有机碳、N、P等有机污染物的去除。单台设计流量：40m3/h；数量：6台；经计算该工艺单位污水量运行成本为0.64 元/（m3・天）。
1.3 一体化兼氧MBR技术工艺
膜生物反应器为传统活性污泥法与膜分离技术的结合。活性污泥中微生物对原水中有机物进行生物降解以达到去除有机物的目的。膜分离单元代替了传统工艺中的二沉池，可大大减小占地面积，稳定出水水质。
一体化兼氧MBR设计为卧式罐体结构，MBR膜孔径0.3μm中空纤维膜。水力停留时间4h，兼氧区溶解氧0.5mg/L，汽水比：0.1～0.2。经初步计算该工艺单位污水量运行成本为0.42元/（m3・天）。
2.一体化兼氧MBR系统设计
膜生物反应器为传统活性污泥法与膜分离技术的结合。活性污泥中微生物对原水中有机物进行生物降解以达到去除有机物的目的。膜分离单元代替了传统工艺中的二沉池，可大大减小了占地面积。设备主体MBR膜，应具有适应低浓度污水的性能，其化学需氧量（COD）适应范围宜为100mg/L～500mg/L，总氮（TN）宜≤35mg/L；总磷（TP）宜≤10mg/L。且设备主题MBR膜系统内微生物，在贫营养条件下（BOD<15mg/L）应能够有不少于两周的存活期。一体化膜生物反应器为集约型一体化处理设备，包含进水区、处理区、出水区及设备放置区。
3.膜分离单元设计
3.1 膜组件选择
（1）膜材料
膜材料分为无机膜材料与有机膜材料两种。常见有机膜材料为PE、PS与PES等，而无机膜材料多为一些金属材料、金属氧化物以及陶瓷材料。从性能上讲，有机膜材料工艺趋于成熟，膜孔径和形式多样，造价低廉，但使用过程易受污染，使用寿命不长；无机膜材料具有良好的化学稳定性，能耗较低，但制造成本较高，实际制备工艺也较难。因此，本工程采用的膜材料为改性后的有机膜。
（2）膜形式
根据膜组件的不同，应用在浸入式MBR中的膜为以下两种：中空纤维膜与平板膜。中空纤维膜在国内的大型的市政工程中应用较多，具有装填密度高、体积小、工艺简单、价格低廉等优点，但是对于预处理的要求却很高，阻力损失较大，常见的中空纤维膜有帘式、束状、柱状3种；平板膜的实际应用较少，有污泥浓度高、抗污堵能力强等优点，但是也存在着装填密度低、投入资金量较大等缺点，主要分为板式和盘式两种构造形式。本工程应用的是浸入式MBR膜的中空纤维膜。