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摘要：文章主要通过对MBR工艺特点的介绍，结合工程实例探讨了中水回用MBR工艺的技术在工程中的可行性，归纳了MBR工艺技术上的优点。作为新型中水回用技术的MBR工艺，其发展前景广阔，而且经济、环境效益及社会效益显著。
关键词：MBR；膜生物反应器；中水回用；生活污水
1 引 言
膜生物反应器（Membrane Biological Reactor，简称MBR）技术，是膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术。它通过膜的分离技术，大大强化了生物反应器的功能，具有设计操作简单、出水水质良好、占地较小等诸多优点，尤其适用于城市高层建筑和住宅小区生活污水的再生利用。
2 MBR工藝介绍
2.1 MBR 工艺的组成
通常提到的膜生物反应器实际上是三类反应器的总称：
①曝气膜生-物反应器 ；
②萃取膜-生物反应器；
③固液分离型膜-生物反应器 ；
其中固液分离型膜生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法及接触氧化法中二次沉淀池的水处理技术。
2.2 固液分离型膜-生物反应器的应用
在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二次沉淀池中依靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%～40%。针对上述问题，MBR 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，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率。MBR 反应池内活性污泥浓度可高达 8000～l0000mg/L，污泥BOD 负荷率低，一般为 0.05～0.1kgBOD/kgMLSS.d ，污泥处于减速增长后期和内源呼吸前期，污水中的有机物能够得到彻底有效的降解。同时通过降低 F/M 比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。反应器膜孔径一般为 0. 1～0.02 u m，小于细菌的直径，属于微滤膜的范围，能有效去除水中的细菌，可视为隔离除菌的一种手段，减少了后续投加的消毒药剂量，且其出水中悬浮物和浊度接近于零。
膜生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。MBR 工艺中用膜一般为微滤膜（MF） 和超滤膜 （UF），大都采用 0.1～0.4 u m 膜孔径，这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件 。工业上常用的膜组件形式有五种： 板框式 、螺旋卷式、圆管式、 中空纤维式 和毛细管式。MBR工艺中常用的膜组件形式有： 板框式、圆管式和中空纤维式膜组件。
2.3 膜生物反应器的分类
根据膜组件和生物反应器的组合方式， 可将膜生物反应器分为：分置式、一体式以及复合式三种基本类型。
分置式膜生物反应器把膜组件和生物反应器分开设置，如图1 所示。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；而且膜通量普遍较大。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力费用高，并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象。
一体式膜生物反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如图2 所示。进水进入膜生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。 这种形式的膜生物反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水， 能耗相对较低； 占地较分置式更为紧凑，近年来在水处理领域受到了特别关注。 但是一般膜通量相对较低， 容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。
复合式膜生物反应器在形式上也属于一体式膜生物反应器，所不同的是在生物反应器内加装填料，从而形成复合式膜生物反应器，改变了反应器的某些性状，如图3 所示：
3 工程实例
3.1设计水量及水质
某工程为某大学学生宿舍中水回用工程。学生宿舍现有13600人，校园道路洒水和冲洗日用水100t、花草树木浇灌日用水100t。中水水源为该宿舍区生活污水，日处理量为 2000t。回用水用途：学生宿舍冲厕、卫生间清洁、校园花草树木浇灌、校园道路洒水和冲洗。
经取样及参考类似工程经验，确定水质情况见表1。
出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）要求。
3.2水处理工艺设计
3.2.1 工艺流程
该工程采用一体式膜生物反应器，系统流程如图4 所示。校区的生活污水经格栅去除漂浮物之后进入调节池，调节池主要起水量调节及水质均衡的作用。再由设置在调节池内的污水泵抽升至膜生物反应池中进行有效、彻底的生物降解以获得优质的出水，为防止膜污染 ，膜过滤以“运行 l0min，停2min”间歇抽吸方式进行。膜滤出水进入清水池备用，为使出水更安全可靠，采用NaClO 对水进行消毒 ，这时水已完全达到了中水使用标准。MBR系统正常运行状态下，不会产生臭气且产生污泥量极少，因此通过污泥泵抽至吸泥车外运方式每年排泥 1～2 次。 3.2.2 主要设备和构筑物设计参数
处理构筑物采用钢筋混凝土池体，构筑物及设备的说明如下：
（1） 格栅井
为防止大块污物进入调节池内，在水进入调节池前设置格栅1座，池体规格为：L×B×H=1.50m×l.50m×l.50m。池内主体设备为粗细格栅两道，栅条间隙分别为10mm 及 5mm。
（2） 调节池
格栅后设调节池1座，水力停留时间（HRT）为 4h，有效容积为400m3。池体规格为： L×B×H=30.00m×5.00m×3.00m。池内主体设备为2台潜水排污泵。
（3） 膜生物反应池
调节池后设膜生物反应池一座，水力停留时间（HRT）为8h，有效容积是800m3，池体规 格为：L×B×H =30.00m×l0.00m×3.00m。设计参数：混合液悬浮固体浓度 MLSS=6000～8000mg/L，气水比=25～30∶1。主体设备：膜组件、膜架、自吸泵、2 台罗茨风机、曝气管、7台自吸泵。
（4） 清水池
该池停留时间 （HRT） 为 4h，有效容积为400m3，数量为1座 ，池体规格 ：L×B×H= 30.00m×5.00m×3.00m。主体设备：NaClO 消毒剂投加装置1套，变频恒压供水系统， 供水系统包括三台供水泵（两用一备）和变频控制柜。
3.3中水处理站设计
中水處理构筑物占地面积约 650m2，为地下式，钢筋混凝土结构。设备间占地面积约 130m2，砖混结构，建于地下构筑物之上，高度为 4.0m，站内设排水沟、进风口、排风口及采暖设施。墙面粉刷白色乳胶漆，设备间采用日光灯照明，亮度不低于200LX，站内预留用电插座及空调插座；设备间内用电负荷为150kW（380V三相五线），预留电源。中水站旁设市政自来水管，以备清洗膜组件时使用。
4 结束语
通过该工程实例可以看出MBR工艺与传统的污水处理工艺相比有以下显著特点：
（1）可以采用较高污泥浓度，大幅减少占地面积；低污染负荷，有利于水中有机物质得到彻底降解。
（2）可以截留硝化菌，通过程序控制 ，使硝化反应得以顺利进行，有效地去除氨氮。
（3）不必考虑污泥的沉降性能和担心污泥的流失，能够保证其在低污泥负荷下进行。
（4）实现水力停留时间 （HRT） 和污泥停留时间（SRT）的完全分离，可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器内的停留时间，使之得到最大限度的氧化分解。
（5）出水水质好且稳定。
（6）自动化程度高，系统全部实现PLC集中控制，维护管理方便。
（9 比使用传统生物处理工艺节省消毒剂用量。
中水回用作为解决城市水资源危机的重要途径，是协调城市水资源与水环境的根本出路， 不仅在技术上是可行的，而且还能创造相当良好的环境效益和社会效益。
关键词：MBR；膜生物反应器；中水回用；生活污水
1 引 言
膜生物反应器（Membrane Biological Reactor，简称MBR）技术，是膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术。它通过膜的分离技术，大大强化了生物反应器的功能，具有设计操作简单、出水水质良好、占地较小等诸多优点，尤其适用于城市高层建筑和住宅小区生活污水的再生利用。
2 MBR工藝介绍
2.1 MBR 工艺的组成
通常提到的膜生物反应器实际上是三类反应器的总称：
①曝气膜生-物反应器 ；
②萃取膜-生物反应器；
③固液分离型膜-生物反应器 ；
其中固液分离型膜生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法及接触氧化法中二次沉淀池的水处理技术。
2.2 固液分离型膜-生物反应器的应用
在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二次沉淀池中依靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%～40%。针对上述问题，MBR 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，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌（特别是优势菌群）的出现，提高了生化反应速率。MBR 反应池内活性污泥浓度可高达 8000～l0000mg/L，污泥BOD 负荷率低，一般为 0.05～0.1kgBOD/kgMLSS.d ，污泥处于减速增长后期和内源呼吸前期，污水中的有机物能够得到彻底有效的降解。同时通过降低 F/M 比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。反应器膜孔径一般为 0. 1～0.02 u m，小于细菌的直径，属于微滤膜的范围，能有效去除水中的细菌，可视为隔离除菌的一种手段，减少了后续投加的消毒药剂量，且其出水中悬浮物和浊度接近于零。
膜生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。MBR 工艺中用膜一般为微滤膜（MF） 和超滤膜 （UF），大都采用 0.1～0.4 u m 膜孔径，这对于固液分离型的膜反应器来说已经足够。为了便于工业化生产和安装，提高膜的工作效率，在单位体积内实现最大的膜面积，通常将膜以某种形式组装在一个基本单元设备内，在一定的驱动力下，完成混合液中各组分的分离，这类装置称为膜组件 。工业上常用的膜组件形式有五种： 板框式 、螺旋卷式、圆管式、 中空纤维式 和毛细管式。MBR工艺中常用的膜组件形式有： 板框式、圆管式和中空纤维式膜组件。
2.3 膜生物反应器的分类
根据膜组件和生物反应器的组合方式， 可将膜生物反应器分为：分置式、一体式以及复合式三种基本类型。
分置式膜生物反应器把膜组件和生物反应器分开设置，如图1 所示。生物反应器中的混合液经循环泵增压后打至膜组件的过滤端，在压力作用下混合液中的液体透过膜，成为系统处理水；固形物、大分子物质等则被膜截留，随浓缩液回流到生物反应器内。分置式膜生物反应器的特点是运行稳定可靠，易于膜的清洗、更换及增设；而且膜通量普遍较大。但一般条件下为减少污染物在膜表面的沉积，延长膜的清洗周期，需要用循环泵提供较高的膜面错流流速，水流循环量大、动力费用高，并且泵的高速旋转产生的剪切力会使某些微生物菌体产生失活现象。
一体式膜生物反应器是把膜组件置于生物反应器内部，如图2 所示。进水进入膜生物反应器，其中的大部分污染物被混合液中的活性污泥去除，再在外压作用下由膜过滤出水。 这种形式的膜生物反应器由于省去了混合液循环系统，并且靠抽吸出水， 能耗相对较低； 占地较分置式更为紧凑，近年来在水处理领域受到了特别关注。 但是一般膜通量相对较低， 容易发生膜污染，膜污染后不容易清洗和更换。
复合式膜生物反应器在形式上也属于一体式膜生物反应器，所不同的是在生物反应器内加装填料，从而形成复合式膜生物反应器，改变了反应器的某些性状，如图3 所示：
3 工程实例
3.1设计水量及水质
某工程为某大学学生宿舍中水回用工程。学生宿舍现有13600人，校园道路洒水和冲洗日用水100t、花草树木浇灌日用水100t。中水水源为该宿舍区生活污水，日处理量为 2000t。回用水用途：学生宿舍冲厕、卫生间清洁、校园花草树木浇灌、校园道路洒水和冲洗。
经取样及参考类似工程经验，确定水质情况见表1。
出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）要求。
3.2水处理工艺设计
3.2.1 工艺流程
该工程采用一体式膜生物反应器，系统流程如图4 所示。校区的生活污水经格栅去除漂浮物之后进入调节池，调节池主要起水量调节及水质均衡的作用。再由设置在调节池内的污水泵抽升至膜生物反应池中进行有效、彻底的生物降解以获得优质的出水，为防止膜污染 ，膜过滤以“运行 l0min，停2min”间歇抽吸方式进行。膜滤出水进入清水池备用，为使出水更安全可靠，采用NaClO 对水进行消毒 ，这时水已完全达到了中水使用标准。MBR系统正常运行状态下，不会产生臭气且产生污泥量极少，因此通过污泥泵抽至吸泥车外运方式每年排泥 1～2 次。 3.2.2 主要设备和构筑物设计参数
处理构筑物采用钢筋混凝土池体，构筑物及设备的说明如下：
（1） 格栅井
为防止大块污物进入调节池内，在水进入调节池前设置格栅1座，池体规格为：L×B×H=1.50m×l.50m×l.50m。池内主体设备为粗细格栅两道，栅条间隙分别为10mm 及 5mm。
（2） 调节池
格栅后设调节池1座，水力停留时间（HRT）为 4h，有效容积为400m3。池体规格为： L×B×H=30.00m×5.00m×3.00m。池内主体设备为2台潜水排污泵。
（3） 膜生物反应池
调节池后设膜生物反应池一座，水力停留时间（HRT）为8h，有效容积是800m3，池体规 格为：L×B×H =30.00m×l0.00m×3.00m。设计参数：混合液悬浮固体浓度 MLSS=6000～8000mg/L，气水比=25～30∶1。主体设备：膜组件、膜架、自吸泵、2 台罗茨风机、曝气管、7台自吸泵。
（4） 清水池
该池停留时间 （HRT） 为 4h，有效容积为400m3，数量为1座 ，池体规格 ：L×B×H= 30.00m×5.00m×3.00m。主体设备：NaClO 消毒剂投加装置1套，变频恒压供水系统， 供水系统包括三台供水泵（两用一备）和变频控制柜。
3.3中水处理站设计
中水處理构筑物占地面积约 650m2，为地下式，钢筋混凝土结构。设备间占地面积约 130m2，砖混结构，建于地下构筑物之上，高度为 4.0m，站内设排水沟、进风口、排风口及采暖设施。墙面粉刷白色乳胶漆，设备间采用日光灯照明，亮度不低于200LX，站内预留用电插座及空调插座；设备间内用电负荷为150kW（380V三相五线），预留电源。中水站旁设市政自来水管，以备清洗膜组件时使用。
4 结束语
通过该工程实例可以看出MBR工艺与传统的污水处理工艺相比有以下显著特点：
（1）可以采用较高污泥浓度，大幅减少占地面积；低污染负荷，有利于水中有机物质得到彻底降解。
（2）可以截留硝化菌，通过程序控制 ，使硝化反应得以顺利进行，有效地去除氨氮。
（3）不必考虑污泥的沉降性能和担心污泥的流失，能够保证其在低污泥负荷下进行。
（4）实现水力停留时间 （HRT） 和污泥停留时间（SRT）的完全分离，可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器内的停留时间，使之得到最大限度的氧化分解。
（5）出水水质好且稳定。
（6）自动化程度高，系统全部实现PLC集中控制，维护管理方便。
（9 比使用传统生物处理工艺节省消毒剂用量。
中水回用作为解决城市水资源危机的重要途径，是协调城市水资源与水环境的根本出路， 不仅在技术上是可行的，而且还能创造相当良好的环境效益和社会效益。