活性污泥法将生物反应器与二沉池结合起来,是最常用的废水处理方法。常规活性污泥法(CASP:conventionalactivatedsludgeprocess)的成功与否取决于依靠重力进行分离的二沉池的运行效果,但在实际应用中,污泥的沉降性不易控制,处理效果不稳定。膜生物反应器技术(MBR:membranebioreactor)将活性污泥法水处理技术和膜分离技术结合起来,可以避免CASP中污泥沉降性难以控制的问题并且可以替代二沉池。最初报道的应用于活性污泥法水处理的膜为超滤膜。由于膜能够将生物反应器中的泥水完全分离,可以根据废水特征和其它设计参数将污泥浓度增高至任何适当的浓度。高的活性污泥浓度可以保证在各种进水条件下均能取得较好的出水水质,并且可以减小水处理厂占地空间。MBR使用的膜有着较小的孔径(对微滤膜来讲通常为0.1μm),这意味着出水中的悬浮固体(SS:suspendedsolids)很少,微生物量也比常规活性污泥法出水中的含量低很多。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
第一代膜生物反应器使用管状膜,膜分离装置置于生物反应器之外并用泵进行水循环,称之为循环式(分置式)MBR。反应之后的泥水混合物经泵送入膜组件,透过液作为处理出水,浓缩液再返回反应器进一步降解。循环流导致了较高的能耗,典型值为3kWhm-3出水。膜组件能耗的高低还取决于膜组件的构造。液体在膜组件中的高速剪切流和循环泵的剪切力可以破坏微生物并直接导致生物反应器中的微生物失去活性。浸没式(一体式)MBR首先在日本被开发并大量安装使用。它可以克服循环式MBR的缺点。在浸没式MBR中,膜组件直接浸没在泥水混合物中,透过液在抽吸泵的作用下流出膜组件。膜组件的下方有曝气装置,将空气压缩机送来的空气形成上浮的微气泡;在曝气的同时,紊动的液流在膜表面产生剪切力,有利于去除膜表面的污染物。浸没式MBR能耗的典型值为0.8kWhm-3出水。当前浸没式MBR技术发展迅速,主要是因为此种构造的膜生物反应器具有较低的制造、维护和运行费用。使用的膜组件可以是垂直或水平放置的中空纤维,或者是垂直安放的平板膜。
使用MBR的最主要限制因素是经济性。和普通分离装置相比,膜组件的费用高、寿命短。膜分离的驱动力是压力差,这意味着操作费用也很高。为了使MBR装置有较好的经济性,必须优化设计膜分离步骤,充分控制膜污染。
