近些年來(lai)，由于(yu)我(wo)國大(da)力倡導清潔生(sheng)產、循(xun)環(huan)經(jing)濟、節(jie)能(neng)降耗、集約用地(di)的(de)大(da)環(huan)境下，MBR項(xiang)目大(da)批量建設，而這(zhe)則(ze)得益于(yu)MBR高負荷、長泥齡、高效截流、占地(di)少等突出優點(dian)。

因此，不(bu)少水友都(dou)想了解(jie)MBR、熟悉MBR、掌握(wo)MBR。

與其干巴巴的羅列知識點，不如來看看實例。接下來，就讓我們一(yi)起走進(jin)瑞典亨利克斯達爾（Henriksdal）污(wu)水(shui)處理廠(chang)，世(shi)界上最大的MBR污(wu)水(shui)處理廠(chang)之一(yi)。

一、亨利克斯(si)達爾污水處(chu)理廠(chang)概況(kuang)

亨利克斯達爾污水處理廠位于瑞典首都斯德哥爾摩市，耗資40億，共安裝了1008個膜生物反應器，膜表面積約160萬米，相當于230個足球場。

1、進(jin)、出水(shui)參數

進出(chu)水參數表

 2、處理設施

亨利克(ke)斯達爾污水處理設(she)施概覽

該(gai)(gai)廠(chang)使用(yong)(yong)機(ji)械，化學，生(sheng)物和砂濾工藝處理廢水，然后將處理后的(de)(de)水通(tong)入波羅的(de)(de)海。產生(sheng)的(de)(de)沼氣在該(gai)(gai)廠(chang)的(de)(de)供熱(re)系統中(zhong)用(yong)(yong)作燃料(liao)，用(yong)(yong)于(yu)發電和生(sheng)產用(yong)(yong)于(yu)為車輛(liang)加油的(de)(de)生(sheng)物甲(jia)烷，而產生(sheng)的(de)(de)污泥則用(yong)(yong)作土壤改(gai)良劑。

現場約有90％的設施位于地下。地面設施包括控制中心大樓，機械處理設施，污泥池和污泥濃縮器，沼氣池，儲氣罐以及氣體收集和儲氣設施的上部。

該(gai)廠的(de)舊(jiu)通(tong)風煙(yan)囪高80m，直(zhi)徑7m，目(mu)前正在用(yong)混凝土加(jia)固(gu)。

其他設備見下表：

亨利克斯達爾污水廠設施表 

二(er)、亨利克(ke)斯達爾污水處理廠(chang)處理工藝

亨利克斯達爾污水廠的廢水處理主要分為三個階段：機械、化學和生物處理。其中，生物處階段，為活性污泥與MBR。

首(shou)先通(tong)過A2O工藝(yi)，利(li)用(yong)微(wei)生物分解有(you)機物將(jiang)氨(an)轉化為(wei)氮氣（通(tong)過預反硝化去除氮，然(ran)后使用(yong)補(bu)充碳進行反硝化）。接著(zhu)，膜將(jiang)取代(dai)傳統沉(chen)降法而(er)作(zuo)為(wei)廢水處(chu)理的最后階段。

亨(heng)利克斯達爾污水處理工(gong)藝流程

與傳統沉降(jiang)相(xiang)比，MBR技術能(neng)夠(gou)更有效的去除(chu)氮，氮排放量能(neng)夠(gou)下降(jiang)約40％，從每升(sheng)10mg降(jiang)至6mg。

另外，MBR可以(yi)通過具有(you)細小(xiao)孔的物(wu)理(li)屏障(zhang)（膜）過濾水(shui)，有(you)效(xiao)的將污泥與處理(li)后的廢(fei)水(shui)分離，因此可以(yi)在(zai)較小(xiao)的體(ti)積內處理(li)更(geng)(geng)多的水(shui)，并且處理(li)效(xiao)果更(geng)(geng)好。

如前文所述，亨利(li)克斯達爾共安裝(zhuang)了1008個膜生物反應器(qi)（GE Zenon公司的Zeeweed 500），膜表(biao)面積約160萬米。

這些濾膜是中(zhong)空(kong)纖維，可以比(bi)作吸管。在中(zhong)空(kong)纖維從外面(mian)向里過濾，就像一個微小的(de)屏障，有非常細的(de)孔（40 nm）。它們(men)不允許顆粒和(he)(he)與顆粒結合的(de)污染(ran)物(wu)(wu)通過，這使處理后的(de)廢水變得幾乎(hu)不含(han)顆粒物(wu)(wu)。同時，這種(zhong)薄膜還(huan)能過濾掉(diao)微塑料、細菌、病毒和(he)(he)藥物(wu)(wu)殘留。

MBR設備

通過(guo)向上方(fang)吹空氣來(lai)保(bao)持膜(mo)的清潔，這(zhe)樣可(ke)以(yi)除去(qu)污泥(ni)和被卡住的顆(ke)粒。

活性污(wu)泥(ni)(ni)被抽回(hui)曝(pu)氣池，在生物處理過程(cheng)中重復利用。剩余污(wu)泥(ni)(ni)則被送(song)至污(wu)泥(ni)(ni)處理設(she)施，在那里(li)污(wu)泥(ni)(ni)被消化(hua)成沼氣。

此外，MBR設(she)(she)備(bei)易受可能在生物處理設(she)(she)備(bei)中堆(dui)積并破壞設(she)(she)備(bei)的(de)垃圾的(de)侵害。因此，亨利克(ke)斯達(da)爾在生物處理設(she)(she)施的(de)入口處安裝了(le)多孔板篩。

為了(le)確定MBR設備(bei)的處(chu)理效果，亨里克斯達爾在2013年設置了(le)一條初試污水處(chu)理線(xian)，處(chu)理工藝(yi)與水廠相同(tong)，處(chu)理量(liang)為水廠水量(liang)的0.015%（約(yue)120噸/天）。

在(zai)處(chu)理線上設立了17個監(jian)測點(dian)，對水質(zhi)不斷監(jian)測，監(jian)測內容包括(kuo)TN、TP和微污染物(wu)。此外，還監(jian)測了不同處(chu)理過程中的(de)N2O排放和生物(wu)濾(lv)膜的(de)特性。

根據兩年的(de)持續監測(ce)數據，亨(heng)里克斯(si)達(da)爾基本(ben)可(ke)以實現出(chu)水(shui)TN低(di)于6mg/L和TP低(di)于0.2mg/L。生物濾膜的(de)平均通透性(xing)很高，在監測(ce)期間(jian)完全除去(qu)了水(shui)中的(de)顆粒物。

三(san)、關(guan)于MBR工藝，10個水處理人最關心的問題

但在(zai)實際(ji)應用(yong)過(guo)程中，MBR工藝(yi)常(chang)常(chang)會出現(xian)高成本、高污染等問題。

一方面原因是，MBR優缺點明顯不一定適合所有污水項目，因地制宜最重要。比如，亨利克斯達爾是一座地下式污水廠，其對用地面積緊張、景觀環境要求高，MBR工藝流程短、出水效果高的特點便可完美匹配。脫離使用場景談工藝的優缺點是沒有任何意義的。

另一方面原因則是，MBR項目相關人員在設計、運營上常常存在誤解，甚至認識不足，從而導致很多MBR項目出現各式各樣的問題。比如：MBR膜通量設計越高越好×；為了不堵膜，就要盡可能地降低污泥濃度×......

下面(mian)，我們將圍繞10個水處理技(ji)術人最(zui)關心的(de)MBR問(wen)題，給大家(jia)一(yi)一(yi)解答。

問(wen)題一：中空(kong)纖維(wei)膜和平板膜哪個更(geng)好？

問題二：哪種(zhong)MBR膜膜材質最好？PVDF、PES、還是(shi)PTFE？

問題三：MBR膜孔(kong)徑多(duo)少最為合適？

膜按(an)照孔徑(jing)分(fen)可以分(fen)為以下4類，國內外使用的(de)膜生(sheng)物反應器大部分(fen)濾(lv)膜孔徑(jing)集中在0.05-0.4μm之間，基(ji)本介于超濾(lv)、微濾(lv)膜臨界點附近(jin)。

目前(qian)，超濾(lv)(lv)膜應用(yong)呈增(zeng)加(jia)趨(qu)勢。雖然(ran)微濾(lv)(lv)膜首次采購(gou)成(cheng)(cheng)本(ben)比(bi)超濾(lv)(lv)膜略低，但(dan)超濾(lv)(lv)膜在(zai)膜化學清洗(xi)和消毒(du)方面節約的(de)藥劑(ji)費用(yong)即可彌(mi)補膜的(de)差價；又(you)由(you)于超濾(lv)(lv)膜使(shi)用(yong)壽命(ming)長、換膜成(cheng)(cheng)本(ben)低，對傳(chuan)統污(wu)染物和新污(wu)染物的(de)去除效率更高。

問題四：MBR膜通量設計越高越好嗎？

膜(mo)的(de)通量(liang)是由膜(mo)材(cai)料和結構(gou)決定的(de)，對于某一(yi)特(te)定的(de)膜(mo)處理(li)單元，其孔(kong)隙率和通量(liang)是存在上限的(de)。膜(mo)材(cai)料在減小孔(kong)徑(jing)的(de)同時(shi)必須犧(xi)牲(sheng)通過量(liang)，同時(shi)還(huan)要兼(jian)顧強度(du)、保(bao)證長期(qi)運(yun)行，這就導致了通量(liang)是一(yi)個定值。

因此(ci)，在設(she)(she)(she)計(ji)和(he)應用過程(cheng)中，應該(gai)根據(ju)膜(mo)(mo)廠家的(de)建(jian)議參數進行設(she)(she)(she)計(ji)。城鎮污水(shui)處理廠設(she)(she)(she)計(ji)膜(mo)(mo)通量需按照國家標準和(he)規程(cheng)的(de)取(qu)值(zhi)范(fan)圍(wei)，平均膜(mo)(mo)通量不宜低于15L/(m2·h)，否則會造成(cheng)設(she)(she)(she)備投(tou)(tou)(tou)資和(he)膜(mo)(mo)池土建(jian)投(tou)(tou)(tou)資的(de)浪(lang)費，也會造成(cheng)膜(mo)(mo)吹掃氣量的(de)增加，增加鼓風機投(tou)(tou)(tou)資成(cheng)本和(he)運行成(cheng)本。

問題五：考慮低碳(tan)節能要求，MBR工(gong)藝有哪(na)些設(she)計要點(dian)？

1）合(he)理的設(she)計(ji)膜(mo)通量(liang)(liang)。膜(mo)通量(liang)(liang)應按照國家標準和規程取值，不(bu)宜(yi)小于(yu)15L/(m2·h)。合(he)理地設(she)計(ji)膜(mo)通量(liang)(liang)，可以減少工程投(tou)資、占地面積、運行能(neng)耗、運營成(cheng)本及碳排(pai)放量(liang)(liang)等。

2）膜吹(chui)掃曝氣形式。宜采用(yong)節能的大(da)氣泡脈沖(chong)曝氣，設計(ji)膜吹(chui)掃標準氣水比宜≤6m3/m3 。

3）MBR膜(mo)。宜選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)膜(mo)孔(kong)徑≤0.05μm的(de)PVDF 材質的(de)中空纖維膜(mo)，膜(mo)絲拉(la)伸強(qiang)力不宜＜200N。在保(bao)證足夠的(de)開孔(kong)率(lv)的(de)前提下，選(xuan)(xuan)擇膜(mo)孔(kong)徑≤0.05μm的(de)小孔(kong)徑超(chao)濾膜(mo)，能有效提升膜(mo)抗通量衰減(jian)的(de)能力，延長膜(mo)的(de)使用(yong)(yong)壽(shou)命，降(jiang)低膜(mo)的(de)維護成本(ben)，提高污(wu)水(shui)廠出(chu)水(shui)的(de)可靠性和生物安全性。

4）膜池(chi)污泥濃(nong)度。最佳取值為10~12g/L。

5）處理工藝(yi)。宜采用脫(tuo)氮效果好、運行能耗低的改良型兩級AO-MBR 工藝(yi)，生(sheng)化系統及(ji)膜池一級回流(liu)。

6）鼓風系統。調節需考慮不同水質/水量的匹配，必要時可利用模型(xing)進行多工況計(ji)算驗證(zheng)，以便更好地節能調控。

問(wen)題六：與其(qi)他(ta)工藝相比，MBR的投(tou)資運營成本如何？

膜組件(jian)的(de)價格(ge)基本(ben)和污(wu)水處(chu)理(li)廠的(de)規(gui)模成正比，而常規(gui)污(wu)水處(chu)理(li)廠的(de)規(gui)模越大(da)越經濟(ji)。

MBR工(gong)藝的(de)(de)(de)土建(jian)成本較傳統(tong)活性污(wu)(wu)泥工(gong)藝低17%；MBR工(gong)藝的(de)(de)(de)機械設備以及電氣投(tou)資(zi)(zi)比(bi)傳統(tong)活性污(wu)(wu)泥法高7%；膜組件的(de)(de)(de)費用占整個污(wu)(wu)水(shui)處理廠(chang)投(tou)資(zi)(zi)的(de)(de)(de)10%~30%。

在相同(tong)的(de)出(chu)(chu)水水質(zhi)前提下(xia)，在生物(wu)處(chu)理基(ji)本工(gong)藝相同(tong)的(de)條(tiao)件(jian)下(xia)，MBR工(gong)藝的(de)出(chu)(chu)水水質(zhi)與活性污(wu)泥(ni)+膜(mo)過(guo)濾工(gong)藝基(ji)本相同(tong)。從一些實際情況來看，MBR工(gong)藝的(de)投資(zi)要比(bi)活性污(wu)泥(ni)工(gong)藝+膜(mo)過(guo)濾工(gong)藝低一些。

MBR的運行維護(hu)費(fei)用主要在膜曝氣以及(ji)膜更換費(fei)用

問題七：MBR哪些運(yun)行(xing)參數對膜污染影響最大(da)？

1）污(wu)泥(ni)停(ting)留時間(jian)（SRT）：SRT由(you)排(pai)泥(ni)頻率和排(pai)泥(ni)量決定(ding)，直接影響著膜污(wu)染(ran)。當SRT降低(di)時污(wu)泥(ni)混(hun)合液中的生物污(wu)染(ran)物質濃(nong)度增加(jia)，加(jia)重了膜污(wu)染(ran)。

2）曝(pu)氣(qi)(qi)強度和方式(shi)：好氧微生物(wu)(wu)的氧氣(qi)(qi)來源于反應(ying)器底部的曝(pu)氣(qi)(qi)設備，曝(pu)氣(qi)(qi)產(chan)(chan)生水流剪切力沖(chong)刷膜(mo)表面，減(jian)輕膜(mo)污染。曝(pu)氣(qi)(qi)不足時會導致污泥懸浮液中(zhong)細菌種群的變(bian)化并(bing)且影響相關(guan)的生物(wu)(wu)溶解產(chan)(chan)物(wu)(wu)的釋放，造成嚴重(zhong)的膜(mo)污染。

3）出水方式：在間歇性的(de)出水模式下(xia)，MBR 中會產生一定的(de)反沖刷效果(guo)，在曝氣作用的(de)擾(rao)動下(xia)，達到控制膜污染的(de)效果(guo)。

4）溫度(du)(du)和pH：pH值主要對污(wu)泥的(de)性能(neng)產生較大(da)的(de)影響；一方(fang)面溫度(du)(du)的(de)上(shang)升會導致(zhi)污(wu)泥懸浮液(ye)粘度(du)(du)降(jiang)低，另一方(fang)面促進(jin)微生物釋放SMP和EPS，導致(zhi)嚴重的(de)膜污(wu)染。

5）進水(shui)(shui)水(shui)(shui)質和污(wu)泥負荷(he)：污(wu)泥負荷(he)與水(shui)(shui)力停留時間、污(wu)泥濃度以(yi)及進水(shui)(shui)水(shui)(shui)質是密切相關的，直(zhi)接影響著污(wu)水(shui)(shui)生物(wu)處(chu)理的效(xiao)果。

6）錯流(liu)速率(lv)：在膜表面產生的剪切力以及(ji)由剪切力引起的反向(xiang)擴散主要由錯流(liu)行(xing)為產生，進而減輕膜污染(ran)。

7）跨膜(mo)壓差：濃差極化作用和濾餅層污染(ran)(ran)在壓力(li)超(chao)過臨界跨膜(mo)壓差時加(jia)強(qiang)，此時膜(mo)污染(ran)(ran)行為更加(jia)明顯。

問題八：為了不堵膜就要盡(jin)可能地降低污泥濃度？

堵膜是(shi)MBR應用中的常見的問題(ti)，而堵膜的是(shi)污(wu)泥(ni)(ni)，尤(you)其是(shi)污(wu)泥(ni)(ni)濃度過高的時候，因此(ci)就有降低污(wu)泥(ni)(ni)濃度來避免堵膜的誤解，這恰恰又陷入了另一個誤區。

過低濃(nong)度和過高(gao)濃(nong)度的污泥都會讓(rang)膜很快堵塞，正(zheng)確(que)的做法是將濃(nong)度保(bao)持在一個合適的范(fan)圍。另外(wai)，曝氣有沖刷膜表面的作(zuo)用，也應該(gai)保(bao)持在相應的保(bao)持量(liang)。

問題九(jiu)：MBR膜(mo)污染，究竟該(gai)如何控制？

MBR膜(mo)污染的控(kong)制方(fang)法是綜(zong)合性(xing)的，主要(yao)分為預防和清洗(xi)兩(liang)大(da)類，其(qi)中改良膜(mo)性(xing)質、優化工藝參數(shu)和操作條(tiao)件、調(diao)控(kong)污泥混(hun)合液膜(mo)過濾性(xing)、膜(mo)污染清洗(xi)方(fang)法等(deng)。

1）通過對水力學的控制可以(yi)防止污泥懸浮液在膜表(biao)面產生的濾餅層，進(jin)而減輕膜污染。

2）預處理可(ke)以改善原水水質，并除去固體類型懸(xuan)浮態物(wu)等。

3）通過混凝劑(ji)、氧化劑(ji)、粉末活性炭等處理(li)由溶解性有機污染物產生的膜孔(kong)堵塞和凝膠層(ceng)污染，適(shi)用于混合(he)液膜過濾性比較差的情況。

4）在線清(qing)洗：在線物(wu)理清(qing)洗可去(qu)(qu)除由懸浮(fu)污泥產生的(de)濾餅(bing)層(ceng)膜污染(ran)，適(shi)用于濾餅(bing)層(ceng)膜污染(ran)比較明顯的(de)情況。由膠體和溶解性(xing)有機物(wu)產生的(de)膜孔堵塞和凝膠層(ceng)污染(ran)更合適(shi)用在線化學清(qing)洗方法加以去(qu)(qu)除。

5）超(chao)聲(sheng)波清(qing)洗可去(qu)除濾餅層和凝膠(jiao)層污染。

6）改(gai)善膜面(mian)流(liu)體(ti)力學條件：反應(ying)器(qi)布局(ju)結構的改(gai)變可以影響膜組件表面(mian)的濃差極化進而降低膜污染(ran)；或(huo)通過加大反應(ying)器(qi)內部水流(liu)攪動(dong)、加強曝氣對膜表面(mian)的剪切力，使截(jie)留在膜表面(mian)的溶(rong)質(zhi)被(bei)及(ji)時(shi)去除。

問題十(shi)：如何使用化(hua)學清(qing)洗(xi)解決膜污染問題？

物(wu)理清洗無(wu)法阻(zu)止不(bu)可逆污染的發生，必須通(tong)過化(hua)學(xue)清洗手段來恢復通(tong)量，即(ji)用化(hua)學(xue)藥劑(ji)對膜進行浸泡和(he)清洗。

化學清洗包括(kuo)維護(hu)清洗和(he)強力（恢(hui)復）清洗。目前常用的清洗劑有NaClO溶(rong)液，用于去除有機污染物，檸檬(meng)酸，用于去除無機污染物等。

眾(zhong)所周知，MBR供(gong)應商(shang)都有自(zi)己的強力清(qing)洗配方(fang)，主要(yao)區別是(shi)清(qing)洗劑濃度和清(qing)洗方(fang)法。以MBR供(gong)應商(shang)Z公司為例：

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