MABR膜污水处理工艺流程分析

MABR膜技术原理：MABR是一种将生物膜与曝气膜材料进行结合的污水处理技术，其反应器的核心是膜组件和生物膜。生物膜附着生长在膜材料的外侧，氧气从膜内侧向膜外侧传递，为生物膜供氧，且氧气压力保持低于膜组件的泡点压力，因此这种供氧方式也被称为无泡曝气。膜组件内的氧气在压差的驱动下不断进入生物膜，同时生物膜与水中的污染物充分接触，污染物在浓度差异和生物膜的吸收作用下进入到生物膜内部。由于氧气和污染物进入生物膜的方向完全相反，因此氧气和污染物在生物膜内部的浓度变化趋势完全相反，依据氧气和污染物浓度的不同，生物膜内部出现了不同的分层结构。

在膜生物反应器和曝气膜接触的区域氧气浓度高，属于好氧区，-N 等小分子污染物和一部分有机碳进入这个区域，有利于氨氮的氧化和硝化细菌的生长。在生物膜和污水的接触区域属于厌氧区，这一区域污染物浓度高而氧气浓度低，有利于反硝化菌的生长和有机碳的去除。而这2 层的中间属于兼氧区，有机碳的浓度和氧气浓度均较高，有利于有机碳的去除。如此，好氧硝化和厌氧反硝化在一个反应器里面进行，被称为同步硝化反硝化。

MBR膜膜材料：材料科学的发展对于MABR技术的推广至关重要，评价膜材料的指标常有气体传质阻力、泡点压力及生物亲和性。

MABR膜生物反应器材料为聚四氟乙烯纤维膜，其后又出现了聚偏氟乙烯膜、聚二甲基硅氧烷膜、表面改性聚乙烯膜、硅橡胶膜、聚胺酯中空纤维膜等。根据膜孔的形式通常可以将膜分为微孔膜和致密膜。微孔膜是指表面孔径在0.01～0.2 µm 的膜，其膜材料主要为聚四氟乙烯和聚丙烯，因价格低廉、容易制备等优点致使其在污水处理过程中得到了广泛应用。微孔膜中氧气通过微孔向外扩散，传质阻力较低，但是泡点压力更低，其对氧气不具有选择透过性，且生物膜的形成过程中容易堵塞微孔进而影响传质效果。致密膜通常采用硅橡胶制成，对氧气具有选择透过性，氧气的传质效果较好，泡点压力较大，不容易被污染或堵塞，但其也存在一些缺点，如阻力较大，氧的传输效率较低，并且制备成本较高，这些都限制了其的大规模应用。

针对微孔膜和致密膜的缺点，在微孔膜上覆盖了一层10 µm 厚的聚合物从而得到一种新型复合膜，采用这种膜材料成功实现了无泡曝气，曝气压力可达到6.95×105Pa。同时所制备的复合膜上的聚合物还可以改变膜表面的生物亲和性，使微生物更容易附着生长，有利于生物膜的形成。但复合膜的制备过程比较复杂，并不容易使复合材料均匀地覆盖在微孔膜上面，另外长时间曝气对涂层也不利，影响膜寿命。随着材料科学的发展，越来越多的膜材料被用于污水处理中，部分膜材料及其在污水处理中的应用。

MABR膜组件：根据形式的不同，可将膜组件分为中空纤维膜、中空管式膜、板框膜、柔性卷式膜等。中空纤维膜比表面积较大，微生物附着量更多，在同样的水质条件下用量更少，占地面积也较小。而管式膜、板框膜目前主要用于MABR 技术的机理研究，柔性卷式膜制作方便，污水处理效果好，目前也已在分散式污水处理中得到了一定的应用。

根据气流在膜内流通方式的不同，膜组件可分为死端式和活端式。死端式是指气体从膜组件的一端进入，另一端被封死，气体全部从膜的侧面进入水体，这种方式不会造成气体的浪费，如果以纯氧曝气，理论上可以达到100%的氧气利用率，但这种方式气体在传递的过程中压力会逐渐降低，导致膜侧壁上的压力不一致，气体向水中渗透的能力会降低，因此更适合纯氧曝气。活端式是指气体从膜组件一侧进入，从另一端逸出，通过调节曝气设备的曝气压力和出口的阀门控制膜组件内部的气体压力，这种方式可以有效避免气体压力不均匀的现象，但是会造成一定的气体浪费，因此更适合空气曝气。