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【摘要】我国幅员辽阔，各地气候差异较大，对城市污水回用也不尽相同。MBR污水处理技术作为高效的污水处理新技术在污水处理厂中广泛使用。本文对MBR污水处理工艺技术进行分析，并比较经济效益，以供参考。
【关键词】MBR；污水处理；特点；应用；效益
中图分类号：U664.9文献标识码： A
一、前言
随着科技水平的发展和进步，高科技融入污水处理技术，不断涌现出新型的污水处理技术。MBR就是一种新兴高效污水处理技术，在城市污水处理等方面发挥着作用，该种技术优势十分显著，具有广阔的发展空间。
二、我国污水回用的历程
我国地域辽阔，各地气候、经济、社会、文化差异较大，对城市污水处理回用的水质、水量需求也不尽相同。因此，全国主要城市回用工作既有共性问题也有特性差异，既有发展的问题也有用户的问题，既有政府的问题也有市场的问题。总体来看，回用事业的发展受制于政策、技术、经济、用户、水价等主观因素，也受制于自然地理、人文环境等客观因素，是一个受多重因素影响且十分复杂的系统工程。虽然回用涉及面广，涉及领域多，各地差异性较大，但在法规规章、回用工艺、回用对象、回用水价、回用量等几个方面存在一些共性特点。
我国自“六五”期间在国家专项科技计划中列入城市污水回用课题，并分别在青岛、大连开展试验探索以来，回用工作经过了起步阶段、引导阶段和发展阶段。“六五”期间为起步阶段，主要论证污水经过处理后被再次利用的前景和可行性。“七五”“八五”“九五”期间为引导阶段，主要通过国家科研专项在大连、太原、天津、泰安、燕山石化开展工程性试验，并对相关的水质标准值进行长时间的试验研究。“十五”到“十一五”期間为发展阶段，北方地区缺水城市污水处理回用率基本达到规划指标，在全国兴起了一股再生水利用的高潮，2012年全国再生水利用量达到44.3亿m，北京市城市再生水利用率接近污水处理量的70%。
三、MBR工艺简介
1、工艺原理
MBR是膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）的简称,是现代膜分离技术与传统生物处理技术有机结合而产生的一种全新的高效污水处理工艺。MBR工艺通过将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，不仅省去了二沉池的建设，而且大大提高了固液分离效率.
2、工艺特点分析
根据出水水质情况，其出水已经达到中水回用要求，出水效果良好，达到预期要求。MBR工艺作为一种新型污水处理技术其拥有如下特点：
（1）出水水质好
能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准，可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。
（2）处理负荷高，可去除氨氮及难降解有机物。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。较大的水力循环，导致了污水的均匀混合，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长,并得到分散，有利于它们的分解。由于SRT很长，,可使生物处理单元内生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高。
（3）操作方便,占地面积小。生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、省去二沉池占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合。该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
（4）剩余污泥量少。由于SRT很长，污泥浓度高，生物反应器起到了污泥好氧消化池的作用，可取消污泥浓缩池和污泥消化池，也节省了污泥处理的基础投资和运行费用。
四、S-MBR、R-MBR、H-MBR三种工艺及应用
目前，实践中应用工艺较多的三种MBR工艺主要是一体式膜生物反应工艺（S-MBR）、分置式膜生物反应工艺（R-MBR）和复合式膜生物反应工艺（H-MBR）三种。下面就这三种工艺原理、特点及实际应用作一探讨：
1、S-MBR
一体式膜生物反应器最早是由日本学者Yamamoto等在1989年首先开发的。这种工艺是将膜组件直接放置在生物反应器中，然后通过工艺泵的负压抽吸功能将膜过滤出水。这种工艺的一个显著特点就是将膜浸没在反应器的混合液里面，因此又被称为淹没式MBR或者浸没式MBR。林丰、张林生通过一体式MBR处理城镇生活污水后效果显著：COD的去除率保持在90%以上，而生物反应器的贡献值达到70%-85%，膜截留的贡献值在12%-25%之间；进水平均COD为573.6mg/L，出水平均COD为122.0mg/L，具有很好的抗冲击负荷能力；当一体式MBR反应器运行一定时间后，将污泥回流入水解酸化池，使得反应器内的污泥浓度保持在一个稳定值范围内，实现了不需排泥的效果，节省了污泥处置费用。
2、R-MBR
分置式膜生物反应器（RMBR）是将膜组件与生物反应器分开放置，膜组件与生物反应器相对独立，二者通过泵和管路相连接，这种工艺又称交叉流式MBR。其工作流程首先是将生物反应器中的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜过滤液成为系统处理出水，活性污泥，大分子物质等则被膜截留，并随着浓缩液回流到生物反应器内。姚宏等采用分置式MBR生物反应器处理城市污水，经过试验后发现，该工艺对于化学需氧量的去除率达到了90%以上，出水水质COD的质量浓度小于20mg/L,对氨氮的去除率甚至达到了95%以上，出水水质氨氮浓度小于1mg/L，浊度小于0.1，出水水质完全符合城市污水再生回用景观环境用水水质标准。
3、H-MBR
复合式膜生物反应器工艺严格来说是属于一体式膜生物反应器的一种，其工艺特点是通过曝气对水流的循环作用实现膜表面截留的污泥与硝化液的自动回流，简化A/O系统的运行。与严格意义上的一体式膜生物反应器所不同的是需要在生物反应器内加装填料，形成复合式的膜生物反应器，通过改变生物反应器的一些些性状，从而实现增加了生物反应器中的污泥浓度，实现污水处理效率的提高。王春玲等以印染污水为例，采用复合式膜生物反应器与水解酸化预处理联用工艺处理印染废水，发现：出水水质良好，而且水质较为稳定，出水中的COD、氨氮、色度较低，无SS。
五、MBR在中水回用系统中的应用
开发中水系统的主要目的是将建筑生活污水进行适当的处理后,作为冲厕、洗车、空调冷却水和绿化等用水加以回用。由于受使用目的和城市建筑的限制,要求中水回用水的水质良好,不会产生卫生问题,感官性状佳,同时还要求处理流程简单、占地少、运行稳定、易于管理且适应性强。MBR工艺具备了上述特点,因此80年代后在日本等国得到了广泛应用。
日本某公司对MBR工艺的污水处理效果进行了全面研究,结果表明活性污泥-平板膜组合工艺不仅可以高效去除BOD5和CODCr,且出水中不含细菌,可直接作为中水回用。目前,日本已有近100处高楼的中水回用系统采用MBR处理工艺。
六、经济效益分析
1、对膜的经济分析
目前，对MBR系统的技术经济分析的结论存在较大的差别。主要是由于在MBR系统设计中，对膜的处理能力(膜通量)与膜使用寿命的估计存在很大的差别，直接影响对膜生物反应器的经济评价。影响MBR系统运行费用的主要因素是动力费用与膜的更换费用。膜的更换费用是影响MBR系统运行费用的关键因素；而动力费用是影响分离式MBR系统运行费用的关键因素。居民生活用水价格约为1.3~1.8元/m；宾馆、洗车、洗浴等行业供水价格为1.8～3.5元/m。一体式膜生物反应器总运行成本为1.4元/m，用于中水回用具有明显的竞争优势。同时可节省水资源，具有环境效益和经济效益。
2、对MBR整体工艺经济分析
该工艺由于其具有出水水质好、运行稳定、节省占地面积等特点，与传统的中水处理工艺（二级曝气生物濾池+过滤+消毒）相比具有明显的经济优势，其主要表现在：①MBR工艺无二沉池，基建投资省；②剩余污泥量很少，污泥处理和处置费用低。由于生物反应器起到了污泥好氧消化池的作用，可取消污泥浓缩池和污泥消化池，也节省了污泥处理的基础投资和运行费用；③出水水质达到国家回用标准，省去了三级处理；④随着科学技术的发展，膜性能提高及价格不断下降，更有利于推广；⑤占地面积小，在大城市寸土寸金的今天，更显优越；⑥因工艺简单、自动化程度高，运行管理费用较低。
七、一体式MBR与分置式MBR比较
1、技术经济比较
一体式MBR与分置式MBR从技术经济方面对比来看，分置式膜生物反应器要比一体式膜生物反应器投资便宜，而且在处理生活污水安全性方面也比一体式膜生物反应器高，因此，分置式膜生物反应器性价比较高。从运行成本来看，分置式比一体式膜生物反应器便宜；单位水量耗电相差不大。若要以相同的日处理污水量来比较的话，分置式MBR工艺的投资经费要低于一体式MBR，而且分置式MBR较一体式MBR的安全性高，后期运行成本、单位耗电量也要略微低于一体化MBR。但一体化MBR与分置式MBR在清洗膜方面费用、占地面积、人工费花费等方面相比具有一定优势总体来看，分置式从经济上来看具有相当的推广价值，适合经济实力不强的企业或者小型污水处理厂选择使用。
2、工艺比较
虽然分置式膜生物反应器在经济方面占优，但与分置式相比，一体式生物反应器最大特点是运行能耗低，设备简单、占地空间小、整体性强等，与传统的中水处理工艺相比具有基建费较低。一体化膜生物反应器与分置式膜生物反应器相比在清洗膜方面费用、占地面积、人工费花费等方面相比具有一定优势。一体式膜生物反应器、分置式膜生物反应器和复合式膜生物反应器有其各自的工艺特点和适用优点。总体来看，膜生物反应器MBR在污水处理中具有出水水质好、污染物去除率高、流程简易、占地面积不大、便于管理等特点，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。
八、结束语
MBR污水处理技术易于控制，而且水质优、占地少，在污水处理方面发挥着重要作用，具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]黄霞等,膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J].环境科学研究,2011.11(1):40~44.
[2]林丰，张林生.一体式MBR处理城镇污水的研究[J]电力环境保护，2006，22（2）：37-39.
[3]单学敏，孙咏红，田妍．膜生物反应器在废水处理中的应用[J]辽宁化工，2004,33（6）：356-359.
作者简介：白海峰，男，
2009.5-2010.6北京管力非开挖技术有限公司
任职现场工程师参与公司的项目管理工作。
2010.7-2013.7工作单位：北京沃特林克环境工程有限公司
2013.7—今 工作单位：北京汉青天朗水处理科技有限公司
证书荣誉
2011年8月取得北京市二级建造师（机电）执业资格证书。
【关键词】MBR；污水处理；特点；应用；效益
中图分类号：U664.9文献标识码： A
一、前言
随着科技水平的发展和进步，高科技融入污水处理技术，不断涌现出新型的污水处理技术。MBR就是一种新兴高效污水处理技术，在城市污水处理等方面发挥着作用，该种技术优势十分显著，具有广阔的发展空间。
二、我国污水回用的历程
我国地域辽阔，各地气候、经济、社会、文化差异较大，对城市污水处理回用的水质、水量需求也不尽相同。因此，全国主要城市回用工作既有共性问题也有特性差异，既有发展的问题也有用户的问题，既有政府的问题也有市场的问题。总体来看，回用事业的发展受制于政策、技术、经济、用户、水价等主观因素，也受制于自然地理、人文环境等客观因素，是一个受多重因素影响且十分复杂的系统工程。虽然回用涉及面广，涉及领域多，各地差异性较大，但在法规规章、回用工艺、回用对象、回用水价、回用量等几个方面存在一些共性特点。
我国自“六五”期间在国家专项科技计划中列入城市污水回用课题，并分别在青岛、大连开展试验探索以来，回用工作经过了起步阶段、引导阶段和发展阶段。“六五”期间为起步阶段，主要论证污水经过处理后被再次利用的前景和可行性。“七五”“八五”“九五”期间为引导阶段，主要通过国家科研专项在大连、太原、天津、泰安、燕山石化开展工程性试验，并对相关的水质标准值进行长时间的试验研究。“十五”到“十一五”期間为发展阶段，北方地区缺水城市污水处理回用率基本达到规划指标，在全国兴起了一股再生水利用的高潮，2012年全国再生水利用量达到44.3亿m，北京市城市再生水利用率接近污水处理量的70%。
三、MBR工艺简介
1、工艺原理
MBR是膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）的简称,是现代膜分离技术与传统生物处理技术有机结合而产生的一种全新的高效污水处理工艺。MBR工艺通过将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，不仅省去了二沉池的建设，而且大大提高了固液分离效率.
2、工艺特点分析
根据出水水质情况，其出水已经达到中水回用要求，出水效果良好，达到预期要求。MBR工艺作为一种新型污水处理技术其拥有如下特点：
（1）出水水质好
能高效地进行固液分离，将废水中的悬浮物质、胶体物质、生物单元流失的微生物菌群与已净化的水分开，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准，可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。
（2）处理负荷高，可去除氨氮及难降解有机物。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。较大的水力循环，导致了污水的均匀混合，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长,并得到分散，有利于它们的分解。由于SRT很长，,可使生物处理单元内生物量维持在高浓度，使容积负荷大大提高。
（3）操作方便,占地面积小。生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、省去二沉池占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合。该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
（4）剩余污泥量少。由于SRT很长，污泥浓度高，生物反应器起到了污泥好氧消化池的作用，可取消污泥浓缩池和污泥消化池，也节省了污泥处理的基础投资和运行费用。
四、S-MBR、R-MBR、H-MBR三种工艺及应用
目前，实践中应用工艺较多的三种MBR工艺主要是一体式膜生物反应工艺（S-MBR）、分置式膜生物反应工艺（R-MBR）和复合式膜生物反应工艺（H-MBR）三种。下面就这三种工艺原理、特点及实际应用作一探讨：
1、S-MBR
一体式膜生物反应器最早是由日本学者Yamamoto等在1989年首先开发的。这种工艺是将膜组件直接放置在生物反应器中，然后通过工艺泵的负压抽吸功能将膜过滤出水。这种工艺的一个显著特点就是将膜浸没在反应器的混合液里面，因此又被称为淹没式MBR或者浸没式MBR。林丰、张林生通过一体式MBR处理城镇生活污水后效果显著：COD的去除率保持在90%以上，而生物反应器的贡献值达到70%-85%，膜截留的贡献值在12%-25%之间；进水平均COD为573.6mg/L，出水平均COD为122.0mg/L，具有很好的抗冲击负荷能力；当一体式MBR反应器运行一定时间后，将污泥回流入水解酸化池，使得反应器内的污泥浓度保持在一个稳定值范围内，实现了不需排泥的效果，节省了污泥处置费用。
2、R-MBR
分置式膜生物反应器（RMBR）是将膜组件与生物反应器分开放置，膜组件与生物反应器相对独立，二者通过泵和管路相连接，这种工艺又称交叉流式MBR。其工作流程首先是将生物反应器中的混合液由泵增压后进入膜组件，在压力作用下膜过滤液成为系统处理出水，活性污泥，大分子物质等则被膜截留，并随着浓缩液回流到生物反应器内。姚宏等采用分置式MBR生物反应器处理城市污水，经过试验后发现，该工艺对于化学需氧量的去除率达到了90%以上，出水水质COD的质量浓度小于20mg/L,对氨氮的去除率甚至达到了95%以上，出水水质氨氮浓度小于1mg/L，浊度小于0.1，出水水质完全符合城市污水再生回用景观环境用水水质标准。
3、H-MBR
复合式膜生物反应器工艺严格来说是属于一体式膜生物反应器的一种，其工艺特点是通过曝气对水流的循环作用实现膜表面截留的污泥与硝化液的自动回流，简化A/O系统的运行。与严格意义上的一体式膜生物反应器所不同的是需要在生物反应器内加装填料，形成复合式的膜生物反应器，通过改变生物反应器的一些些性状，从而实现增加了生物反应器中的污泥浓度，实现污水处理效率的提高。王春玲等以印染污水为例，采用复合式膜生物反应器与水解酸化预处理联用工艺处理印染废水，发现：出水水质良好，而且水质较为稳定，出水中的COD、氨氮、色度较低，无SS。
五、MBR在中水回用系统中的应用
开发中水系统的主要目的是将建筑生活污水进行适当的处理后,作为冲厕、洗车、空调冷却水和绿化等用水加以回用。由于受使用目的和城市建筑的限制,要求中水回用水的水质良好,不会产生卫生问题,感官性状佳,同时还要求处理流程简单、占地少、运行稳定、易于管理且适应性强。MBR工艺具备了上述特点,因此80年代后在日本等国得到了广泛应用。
日本某公司对MBR工艺的污水处理效果进行了全面研究,结果表明活性污泥-平板膜组合工艺不仅可以高效去除BOD5和CODCr,且出水中不含细菌,可直接作为中水回用。目前,日本已有近100处高楼的中水回用系统采用MBR处理工艺。
六、经济效益分析
1、对膜的经济分析
目前，对MBR系统的技术经济分析的结论存在较大的差别。主要是由于在MBR系统设计中，对膜的处理能力(膜通量)与膜使用寿命的估计存在很大的差别，直接影响对膜生物反应器的经济评价。影响MBR系统运行费用的主要因素是动力费用与膜的更换费用。膜的更换费用是影响MBR系统运行费用的关键因素；而动力费用是影响分离式MBR系统运行费用的关键因素。居民生活用水价格约为1.3~1.8元/m；宾馆、洗车、洗浴等行业供水价格为1.8～3.5元/m。一体式膜生物反应器总运行成本为1.4元/m，用于中水回用具有明显的竞争优势。同时可节省水资源，具有环境效益和经济效益。
2、对MBR整体工艺经济分析
该工艺由于其具有出水水质好、运行稳定、节省占地面积等特点，与传统的中水处理工艺（二级曝气生物濾池+过滤+消毒）相比具有明显的经济优势，其主要表现在：①MBR工艺无二沉池，基建投资省；②剩余污泥量很少，污泥处理和处置费用低。由于生物反应器起到了污泥好氧消化池的作用，可取消污泥浓缩池和污泥消化池，也节省了污泥处理的基础投资和运行费用；③出水水质达到国家回用标准，省去了三级处理；④随着科学技术的发展，膜性能提高及价格不断下降，更有利于推广；⑤占地面积小，在大城市寸土寸金的今天，更显优越；⑥因工艺简单、自动化程度高，运行管理费用较低。
七、一体式MBR与分置式MBR比较
1、技术经济比较
一体式MBR与分置式MBR从技术经济方面对比来看，分置式膜生物反应器要比一体式膜生物反应器投资便宜，而且在处理生活污水安全性方面也比一体式膜生物反应器高，因此，分置式膜生物反应器性价比较高。从运行成本来看，分置式比一体式膜生物反应器便宜；单位水量耗电相差不大。若要以相同的日处理污水量来比较的话，分置式MBR工艺的投资经费要低于一体式MBR，而且分置式MBR较一体式MBR的安全性高，后期运行成本、单位耗电量也要略微低于一体化MBR。但一体化MBR与分置式MBR在清洗膜方面费用、占地面积、人工费花费等方面相比具有一定优势总体来看，分置式从经济上来看具有相当的推广价值，适合经济实力不强的企业或者小型污水处理厂选择使用。
2、工艺比较
虽然分置式膜生物反应器在经济方面占优，但与分置式相比，一体式生物反应器最大特点是运行能耗低，设备简单、占地空间小、整体性强等，与传统的中水处理工艺相比具有基建费较低。一体化膜生物反应器与分置式膜生物反应器相比在清洗膜方面费用、占地面积、人工费花费等方面相比具有一定优势。一体式膜生物反应器、分置式膜生物反应器和复合式膜生物反应器有其各自的工艺特点和适用优点。总体来看，膜生物反应器MBR在污水处理中具有出水水质好、污染物去除率高、流程简易、占地面积不大、便于管理等特点，具有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。
八、结束语
MBR污水处理技术易于控制，而且水质优、占地少，在污水处理方面发挥着重要作用，具有广阔的发展前景。
参考文献
[1]黄霞等,膜生物反应器废水处理工艺的研究进展[J].环境科学研究,2011.11(1):40~44.
[2]林丰，张林生.一体式MBR处理城镇污水的研究[J]电力环境保护，2006，22（2）：37-39.
[3]单学敏，孙咏红，田妍．膜生物反应器在废水处理中的应用[J]辽宁化工，2004,33（6）：356-359.
作者简介：白海峰，男，
2009.5-2010.6北京管力非开挖技术有限公司
任职现场工程师参与公司的项目管理工作。
2010.7-2013.7工作单位：北京沃特林克环境工程有限公司
2013.7—今 工作单位：北京汉青天朗水处理科技有限公司
证书荣誉
2011年8月取得北京市二级建造师（机电）执业资格证书。