基于群体感应的膜生物反应器膜污染的控制研究
摘要：膜污染是膜生物反应器（MBR）长期稳定运行和广泛应用的瓶颈问题，其中最普遍、对膜通量影响最大的是膜生物污染，就是指微生物在膜面上形成生物膜或者在膜表面和膜孔内滋生成为微生物菌落。而研究表明，微生物生物膜的形成要受到微生物群体感应系统的调控，由此可以阻断群体感应抑制生物膜的形成，从而控制膜污染。本文针对MBR膜生物污染控制，从微生物群体感应系统、信号分子、群体淬灭机制等方面进行阐述，并介绍了一些基于群体淬灭的新颖的生物污染控制手段。
关键词：膜生物污染，群体感应，信号分子，群体淬灭
1膜生物反应器
1.1概况
为了解决水资源的紧缺及水质污染问题，人们正致力于探索高效节能的水处理新技术，其中膜生物反应器水处理技术，由于具有体积负荷高、占地面积小、剩余污泥量少、出水水质好且稳定等优点，已受到各国水处理技术科技工作者的关注。所谓膜生物反应器(MBR)，是一种新型高效的水处理技术，将生物处理与膜分离技术相结合而成的一种高效污水处理新工艺，膜分离指以外界能量或化学位差为推动力，以膜的选择透过性，对双组分溶质或溶剂进行分离、分级、提纯和富集的方法。膜生物反应器综合了膜处理技术和生物处理技术的优点，通常在常温和常压下进行生化反应，产物或副产物从反应区连续地分离出来，打破反应平衡，从而可大大地提高反应转化率，增加产率或处理能力，过程能耗低、效率高。尽管膜生物反应器的技术可行性早已被人们认可，但处理工艺的费用较高，在一定程度上限制了它的推广。膜工艺的费用主要来自膜价格、膜更换频率和能耗需求。随着制膜水平的提高，膜的价格已大大下降；膜的更换频率与膜的稳定运行有关，但膜污染问题大大影响了膜系统的稳定运行；能耗高的原因是多重的，其中之一是膜污染造成通量下降而迫使能耗增加以维持通量。由此可见膜污染是影响MBR经济性和推广应用的重要因素。
1.2膜生物污染
膜污染是指MBR内混合液中的悬浮颗粒、胶体粒子或溶解性大分子有机物在膜表面和膜孔内吸附沉积，造成膜孔径减小或堵塞，使膜通量下降的现象。根
据造成污染的物质不同可分为无机污染、有机污染和生物污染。其中以有机污染和生物污染最为普遍，对膜通量的影响最大。本文就是针对膜生物污染进行研究。生物污染[1]是由于各种微生物通过扩散、重力沉降、主体对流等作用而能动地积累在膜面上形成生物膜或者在膜表面和膜孔内滋生成为微生物菌落而造成的。在膜表面滋生的微生物还可以分泌细胞外多聚物渗入膜表面，并与膜以化学键的形式紧密地交联在一起，从而改变膜的透水性和渗透特性，既导致了膜透水能力的下降，又遏制了水力剪切力对污染层的去除作用。
膜生物污染过程，也就是其表面生物膜的形成过程，大体可分为四个阶段[2]。第一阶段：腐殖质、聚糖脂与其它微生物的代谢产物等大分子物质在膜面吸附，形成一层具备微生物生存条件的生物膜。第二阶段：进水微生物中粘附速度快的细胞形成初期粘附过程。这一阶段是生物膜的初期发展阶段，生物膜受水剪切力和细菌死亡脱除的影响因而生长缓慢。第三阶段：由于后续大量菌种的粘附，特别是细菌胞外聚合物(EPS)的形成，加剧了微生物的繁殖和群集。第四阶段：生物污染的最终形成阶段，在这一阶段生物膜的生长和脱除达到动态平衡，生物膜将趋于稳定。由于生物污染造成了膜的不可逆堵塞，使过滤阻力上升，引起膜通量的下降。
2群体感应
2.1群体感应信号分子
群体感应(Quorum sensing, QS)是细菌根据自身细胞密度变化进行自我协调的一种群体行为。许多细菌能产生并释放一种被称为自诱导物的信号分子，随着细菌密度的增加，信号分子不断积累，当积累到一定浓度时则会与胞浆受体蛋白结合，调控细菌相关基因的表达，使细菌形成一种群体行为[3]，如调节生物发光、细菌的群集运动[4]、抗生素的合成、生物膜的形成[5-7]、细菌色素产生、致病基因的表达等。
不同的细菌使用不同种类的化学物质作为信号分子，这些物质[6]主要分为3类：①存在于革兰氏阴性细菌中的脂肪类衍生物，大多数是N-酰化高丝氨酸内酯(N-acylhomoserine lactones，AHLs)类物质，共同之处在于都含有一个酰化高丝氨酸内酯环，不同的AHLs别在于N-基侧链的长度不同，或3-碳位置的取代基不同,或侧链中不饱和键不同。AHLs是由乙酰化的脂肪酸和SAM(S-adenosyl methionine)在Luxl型合成酶的作用下生成的。②革兰氏阳性细菌以修饰过的寡肽(Oligpeptide)作为细胞间交流的语言。③二酮哌嗪类化合物(DKP)，2-庚基3-羟基4-喹啉(2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone PQS)和呋喃酰硼酸二酯等，被称为
AI-2(Autoinducer-2)[8]。AI-2作为种间交流信号分子，是由LuxS合成酶合成的，首先合成一个DPD(4，5-dihydroxy-2，3-pentanedione)，然后对DPD进行折叠修饰，不同的细菌进行不同的修饰。
2.2群体感应系统的调控机制
革兰氏阴性菌中研究最为深入和详细的群体感应系统是LuxI/R型群体感应，其中LuxI是AHLs合成酶，LuxR是凋节蛋白。在低细胞密度时，每一个细胞仅合成基础水平的组成型AHLs信号分子；随着细胞数量逐渐增加，可自由进出细胞的AHLs信号分子在细胞内外累积，当足够高的细胞密度使AHLs达到域值水平时，AHLs结合并激活R蛋白，活化的R蛋白作为转录调节子迅速启动编码AHLs合成酶LuxI基因表达，诱导AHLs自身生产，促进AHLs信号分子的大量释放而形成R-AHLs复合物，结合到目的基因启动子上启动QS介调的基因表达。每种细菌的LuxI的酰基结合位点针对自身生产的AI侧链基团，由于不同种类细菌的LuxI不同，这就造成了AI的多样性。LuxR与酰基结合位点具有很高的特异性，只有同源的才能和LuxR结合形成具有调节活性的复合蛋白质。因此，尽管微生物处于多种AHLs的环境中，仍然能够排除干扰，只对自身物种的AI产生应答。所以，LuxI/R信号通路通常用于细菌种内的信息交流。细菌同时具用多套LuxI/R信号通路，并且与其它信号通路，如cAMP，相互连通。何种信号通路发挥作用是由细菌所处的发育阶段以及环境条件等决定的。不同的AI调控细菌表现出不同的生理行为，比如通过运动吸附到固体表面、生物膜的形成等，而且这些调控是由不同的信号通路来实现的[9]。
LuxR与AI同时存在于胞浆中，因此必然存在某种机制，在AI浓度较低的状态下可以阻止LuxR与AI的结合。Zhu研究发现，细菌体内有一种TraR蛋白质，它对AHLs的前体进行折叠，只有经过修饰的AHLs才能与LuxR结合。当细菌密度较低时，TraR的半衰期很短只有几分钟。因此不能对AHLs进行折叠，而在细菌密度较高时，TraR的半衰期是30 min，可以促使AHk与LuxR的结合[10]。
革兰阳性菌的QS体系大多以寡肽(autoinducing peptide，AIP)为信号分子，与AHLs不同，AIP需要ABC转运蛋白或其它膜通道蛋白将其转移到细胞外[11]。随着细胞生长，信号分子浓度逐渐增加，当达到域值时，AIP与对应的激酶受体蛋白结合，并通过磷酸化转导给同源的响应调节子RR蛋白，经磷酸基启动自体诱导反应，迅速转录AIP前体蛋白，经激酶修饰形成大量AIP信号分子，进而启动目的基因表达。和革兰氏阴性菌相似，不同种类革兰氏阳性菌分泌的寡肽也不尽相同，受体蛋白和寡肽的结合具有很高的特异性，因此寡肽也作为是种内交
流的信号分子。
在群体感应调节系统中，夏威夷弧菌同时具有革兰氏阴性和阳性细菌群体感应的调控系统，既有AHLs自诱导物（AI-1），还产生第二套自体诱导系统（AI-2）。现在普遍认为，许多种的革兰氏阴性和阳性细菌都可以产生这种AI-2，其产生依赖于一个被称为LuxS的蛋白，与具有种特异性的AHLs和寡肽类AI不同，一般认为AI-2是种间细胞交流的通用信号分子[12]。
总的来说，QS是由几个关键步骤组成的：①基础水平信号分子的产生；②信号分子累积；③信号感应；④信号自体诱导反应和目的基因活化。
图1.1 细菌的群体感应信号系统[6]
a：革兰氏阴性细菌LuxI/R信号通路；b：革兰氏阳性细菌寡肽/双组分蛋白信号通路c：夏威
夷弧菌杂合型信号通路
3群体感应对生物膜的作用
Parsek和Greenberg提出了细菌社会化行为的概念，并指出形成生物膜的微生物具有社会化行为的特征，细菌生物膜能够在恶劣的环境中生存的主要原因之一是细菌之间的相互协调作用，这正是通过细菌的群体感应系统来实现的[13]。群体感应参与了调控生物膜形成过程中关键基因的表达，从而使生物膜具有特殊的生理行为特征。从浮游状态到细菌生物膜，细菌经历了从低密度到高密度、从无组织到有组织状态的过程。在细菌完成了附着期以后，细菌群体感应机制就在生物膜的形成中发挥重要作用。
有研究表明，缺失AHLs信号分子的铜绿假单胞杆菌突变菌株形成了扁平、致密、均质的生物膜，而野生型菌株则形成了结构复杂，异质的生物膜[14]。如果在突变株细菌生物膜生长的过程中加入AHLs分子，则该细菌可以恢复形成成熟的生物膜。YEON等[15]监测了在MBR各工作点滤饼层的AHLs信号生物活性，结果表明：早期（22h）没有检测到信号分子，46h后有部分，58h信号分子激增，
72h后信号分子与生膜污染的量同时增加。体外研究发现[7]，群体感应系统健全的细菌可以形成典型的能对抗杀菌剂的生物膜；而群体感应系统残缺的细菌，则不能形成典型的生物膜，并且容易被冲洗掉以及对杀菌剂敏感；但如果在群体感应系统残缺的细菌生物膜生长过程中加入AHLs分子，则该细菌又恢复形成成熟生物膜的能力。如果在群体感应系统健全的细菌培养液中加入群体感应拮抗剂，则可形成结构既薄又稀疏的生物膜。不仅如此，缺乏群体感应系统的细菌其生物膜中细胞间的排列松散，难以形成复杂的空间结构。这些结果表明，细菌群体感应参与调控细菌生物膜的形成，因此可以通过阻断群体感应抑制生物膜的形成，从而控制膜污染。
4群体淬灭机制
研究表明，一些物质对微生物细胞间的QS有抑制或干扰作用，可阻断细菌间“信息交流”，阻止QS依赖型基因表达，称作群体淬灭。群体感应调控过程与细菌信号的合成、分泌及运输等过程密切相关，因此QS体系可以提供三处有效的攻击靶点：信号产生者(LuxI同系物)、信号分子和信号分子受体(LuxR同系物)，其淬灭可通过抑制信号分子合成、降解信号分子、降低转录调节蛋白( R蛋白) 活性等途径调控。
4.1抑制信号分子合成
QS调控作用离不开信号分子合成和参与。革兰氏阴性菌的信号分子AHLs 在胞内有关酶的作用下进行化学合成需要作为底物的酰基供体(acyl-ACP)和腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-methionine)提供高丝氨酸内酯。参与信号化学合成过程的酶类包括信号合成酶、烯酰基-ACP ( enoyl-ACP)还原酶FabI、酰基携带蛋白(ACP) 等多种酶。三羧酸循环产生的enoyl-ACP在还原酶FabI作用下被还原为酰基供体acyl-ACP，酰基供体acyl-ACP 经过信号合成酶的催化作用与SAM 反应化学合成细胞信号AHLs[16]。因此，只要能抑制AHLs 合成酶活性或消除底物等信号合成过程中任一环节均可阻断信号分子合成。研究表明，S-腺苷甲硫半胱氨酸同系物对铜绿假单胞菌信号合成酶RhlI活性有抑制效果，一定程度上可抑制信号分子合成[17]。信号分子合成需要酰基供体，作为合成底物的酰基供体可通过三羧酸循环或脂肪酸合成途径获得。杀菌产品三氯生( triclosan) 就是运用QS淬灭理论研制而成，其通过抑制烯酰基-ACP活性来阻断信号分子的合成，达到杀菌目的。
4.2降解信号分子
通过降解信号分子使其在胞外达不到发挥调控作用的临界阈值浓度，不能与R蛋白结合形成具有转录调节子激活作用的多聚合物，淬灭QS系统。根据物质特性，信号分子降解主要分两种：生物分解和化学降解。前者利用微生物合成具有降解信号活性的内酯酶或酰化酶水解，后者使用一些化学合成物质如氧化卤素（HClO等）进行降解。
①群体淬灭细菌(quorum-quenchingbacterium QQ)：微生物间的群体密度介导相关的生物学功能活性，但整个微生态网络中也存在多种QS信号干扰或淬灭的作用方式。研究证明，JAFR 等[18]以马铃薯为实验材料，用融合表达LuxR/LuxI-GFP的重组大肠杆菌为指示菌，从中分离出多种具有AHLs降解活性的微生物。丁贤[19]等以根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)为指示菌从海洋环境筛选出具有AHLs 降解活性的芽孢杆菌，以产紫杆菌CV026为指示菌从海泥中筛选出具有降解活性的放线菌[20]。试验表明，这些降解菌能抑制弧菌生物膜形成[21]，甚至表现出潜在的益生作用[22]。从生物技术和实际应用角度出发，人们期望筛选和鉴定出具有明显降解AHLs信号活性的微生物，研发有潜在应用价值的生物防控高效抗菌剂，开发丰富的微生物资源。本文的思路就是通过筛选群体淬灭细菌来抑制膜生物污染。
②群体淬灭酶：从芽胞杆菌中分离AiiA内酯酶能水解信号分子内酯环中的酯键，形成相应的N-酰基高丝氨酸（图1.2）。目前已在20多种细菌中发现AiiA 的同源蛋白，尽管其特异性各不相同，但都能降解AHLs信号分子[24]，类似的内酯酶AiiB也在根癌农杆菌和节杆菌(Arthrobacter)中被分别鉴定出来[25,26]。AHLs 内酯酶对AHLs分子中的酰基链长具有特异性，内酯酶活性因链长和C3位置上的取代基不同而变化[27]。虽然AHLs内酯酶能开裂内酯环，但所形成的N-酰高丝氨酸不稳定，在酸性条件下能够自动闭环而恢复AHLs信号活性。研究发现，铜绿假单胞菌和土壤中分离的争论贪噬菌(Variovoraxparadoxus)能分泌AHLs酰胺酶[28]，打开信号分子N-( 3-氧已基) -1-高丝氨酸内酯中酰基和高丝氨酸内酯环之间的氨基键水解成脂肪酸和高丝氨酸内酯（图1.2），并以AHLs为惟一能源生长。AHLs酰胺酶催化的AHLs降解是一种不可逆反应，与AHLs内酯酶相比，应是一类有较大开发价值的群体淬灭剂。这类酶同样对AHLs信号分子的侧链长度有特异性。
图1.2 AHLs信号分子的酶解方式[23]
③化学物质降解：研究表明，某些化合物( 如卤素氧化物) 对信号分子也表现出相似的降解活性。化学物质HClO或HBrO可有效迅速降解酰基高丝氨酸内酯( 3-oxo-AHLs) ，作用1 min 即可降解信号浓度75%，但对非3-oxo-AHLs不表现降解活性[29]。海洋指状岩褐藻（Laminariadigitata）的藻类叶片上细菌难以生长就是因为海洋指状岩褐藻产生一种卤素过氧化酶可催化卤素反应生成卤素氧化物，后者可穿透细菌生物膜与AHLs共作用破坏信号AHLs的介导调节活性，从而抑制细菌QS 使之不能在藻类叶片上生长繁殖。还有一种钝化AHLs信号分子最简单的方式是将pH值提高到7.0以上，使AHLs分子的内酯环裂解而开环，以防止QS控制基因和毒素因子的表达[30]。
4.3降低或抑制受体蛋白活性
降低或抑制R蛋白活性一般通过QS抑制剂实现，这些抑制剂通过与信号分子竞争性结合受体而降低活化受体的浓度。事实表明，很多植物化学物质具有细菌QS抑制活性。研究发现，黄芩苷和大黄素能抑制菌株铜绿假单胞菌生物膜形成是因为该物质在结构上与信号分子相似，与信号分子竞争结合R蛋白，抑制信号分子与R蛋白结合[31,32]，一旦其与R蛋白结合能改变R蛋白构象使之不稳定而易于水解，进而阻断QS控制的生理学反应及生物学功能表达。卤代呋喃酮[33]能抑制铜绿假单胞菌生物膜形成和毒素产生、胡萝卜软腐欧文氏杆菌抗菌素和胞外酶产生。
5基于群体淬灭的生物污染控制
将群体感应的概念应用于膜生物反应器（MBR）控制生物污染，这是一种新颖的生物污染控制手段，并被证实是有效、经济可行的。根据群体淬灭机制，
群体淬灭酶可以用来抑制膜污染。根据Yeon等人[34]的研究，在膜生物反应器中出现的AHLs是膜污染的主要原因，当向膜生物反应器中添加AHLs酰基转移酶会使跨膜压力（TMP）下降（图1.3）。研究表明，当酰基转移酶I的Kim[35]将群体淬灭酶（酰化酶）直接固定到纳滤膜，由于阻止了胞外聚合物（EPS）的分泌减少，从而减缓了蘑菇状的成熟生物膜的形成。然而，实际问题中酶的活性非常不稳定，要求更有效的群体淬灭方式。
图1.3 MBR中跨膜压力变化图
注：实心圆为添加了AHLs酰基转移酶，空心圆为没有添加AHLs酰基转移酶
群体淬灭细菌相比酶法更经济，因为前者具有较长的寿命，并且不需要任何酶的纯化过程。Oh H-S[36]将分泌N-酰基高丝氨酸内酯酶的重组大肠杆菌和从实际MBR反应器中分离得到的群体淬灭红球菌分别压入中空纤维膜的微孔中，制作成一个微生物容器（图1.4），将其放入MBR反应池中用来缓解过滤膜表面上的生物污染。由于微生物容器的孔径为0.4μm，小于一个细菌细胞的大小，群体淬灭细菌无法从其中逃脱。相反，信号分子可以自由通过微生物容器毛孔，从而被微生物容器的群体淬火细菌降解。此外，营养物质可以进入微生物容器，用于维持群体淬灭细菌的活动。Cheong[37]从实验室规模的MBR分离出群体淬灭细菌—假单胞菌属1A1，并封装在中空纤维的微孔膜的微生物容器，使MBR的生物污染得到控制。假单胞菌1A1可能是产生并分泌AHLs-酰基转移酶，降解各种不同种类的N-酰基高丝氨酸内酯类信号分子（AHLs），但是它对每个AHLs的降解率有较大差异。Kim[38]在MBR中使用群体淬灭细菌（红球菌BH4）包埋的自由移动的磁珠，由于群体淬灭使生物膜变得松散，易于脱落，抑制生物污染。群体淬灭效果也很大程度上依赖于生物反应器和膜之间的的混合液再循环利用率，Jahangir[39]使用微生物容器内连续再生的群体淬灭细菌，微生物容器超过100天稳步保持其群体淬灭活动。这个方法有效地中断细胞与细胞之间的通信（群体感应），使MBR曝气量减少，从而具有节能潜力。
图1.4 微生物容器照片放大图[36]
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基于ASM的一体化膜生物反应器工艺模拟与多目标优化研究膜生物反应器(MBR)是一种高效的污水处理与再生工艺,制约其大面积推广 应用的关键问题是其运行能耗偏高。本论文结合已运行的采用MBR工艺的分散式污水处理工程,采用Biowin软件建立了AAO-MBR污水处理工艺模拟模型,得出决策变量与主要出水水质参数的函数关系,建立出水水质达标、总建设成本、总运行成本的多目标优化模型,提出优化运行策略,降低污泥回流量,调整曝气策略, 实现用于分散式污水处理MBR工艺的整体优化。 本研究在工程现场开展了连续采样和监测,获得进出水水质、水量的时变化数据,并结合该污水处理工程的建设及运行资料,采用Biowin软件建立MBR工艺模拟模型,采用灵敏度分析方法筛选对模拟结果有显著影响的反应动力学参数和化学计量学系数。选用现场测试的进水水量及水质指标作为工艺模拟模型的输入,调整模型的反应动力学参数和化学计量学系数,使模型模拟出水COD、氨氮、总 氮及总磷浓度与实测值达到较高的吻合度,平均偏差分别为4.15mg/L、0.72mg/L、4.05mg/L、0.34mg/L。 采用实测数据对校正后模型的输入值进行动态模拟,以评估校正后模型与该污水处理工程的吻合度,结果表明模型对于COD、氨氮、总氮及总磷去除的模拟 可信度较高,模拟输出值与实测值的平均偏差分别为3.92mg/L、0.87mg/L、 1.84mg/L及0.25mg/L。基于Biowin模拟模型,确定了对MBR出水水质、建设成本、运行成本有显著影响的决策变量,利用响应曲面法中心组合设计的方法,建立了决策变量与出水水质参数COD、氨氮、总磷的函数关系,结果显示回归方程拟 合较好,模型显著。 采用类电磁机制算法求出了MBR工艺在满足出水水质达标情况下,使总体水
膜生物反应器（MBR）介绍及设计应用 （内部资料） 北京碧水源科技发展有限公司 https://www.doczj.com/doc/6918650024.html,
目录 1膜生物反应器（MBR）介绍 (1) 1.1原理 (1) 1.2工艺特点 (1) 2设计 (3) 2.1设计进水水质 (3) 2.2设计出水水质 (3) 2.3优质杂排水→城市杂用水（中水） (3) 2.3.1工艺流程 (3) 2.3.2设计说明 (4) 2.4生活污水→二级出水 (5) 2.4.1工艺流程 (5) 2.4.2设计说明 (6) 2.5生活污水→国家一级A标准 (9) 2.5.1工艺流程 (9) 2.5.2设计说明 (9)
1膜生物反应器（MBR）介绍 1.1原理 膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。 图1 膜生物反应器工作原理简图 1.2工艺特点 （1）出水水质优良、稳定。高效的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，不须经三级处理即直接可回用。具有较高的水质安全性。
MBR膜生物反应器 一、MBR技术简介 膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。 膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。 1.MBR 的技术原理 MBR 工艺一般由膜分离组件和生物反应器组成, 由膜组件代替二次沉淀池进行固液分离。由于膜能将全部的生物量截留在反应器内, 可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度,有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖,不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化, 从而强化了活性污泥的硝化能力, 膜分离还能维持较低的F?M , 使剩余污泥产率远小于活性污泥工艺, 且系统运行更加灵活和稳定。2. MBR 工艺中膜选择的技术要点 MBR 从膜分离的角度主要涉及微滤、超滤、纳滤及反渗透。由于无机膜的成本相对较高, 目前几乎所有的膜技术都依赖于有机的高分子化合物。应用于MBR 的膜材料既要有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性, 同时应具有较高的水通量和较好的抗污染能力。目前, 国内外常采用的方法是膜材料改性或膜表面改性，能有效地提高膜组件的通量和抗污染能力。 另一点需要考虑的因素是膜的孔径, 由于曝气池中活性污泥是由聚集的微生物颗粒构成, 其中一部分污染物被微生物吸收或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面,尽管粒子的直径取决于污泥的浓度、混合状态以及温度条件, 这些粒子仍存在着一定的分布规律,考虑到活性污泥状态与水通量, 最好选择0.10～0.40 微米孔径的膜。
膜生物反应器 科技名词定义 膜生物反应器 membrane bioreactor;MBR 定义1： 膜技术与生物技术结合的使系统出水水质和容积负荷都得到大幅提高的一种污水处理装置。 所属学科： 海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海水资源开发技术（三级学科）定义2： 一种含有固定酶或细胞、可用来促进特定生物化学反应的反应器。是工业生化在生产工艺上采用的一种膜技术。 简介 膜生物反应器 膜-生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结台的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至10,000mg/L，污泥龄(SRT)可延长30天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解。故在膜制造技术不断提升支援下，MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光，并成为21世纪污水处理与水资源回收再利用唯一选择。 用途
污水处理:中国是一个缺水国家,污水处理及回用是开发利用水资源的有效措施。污水回用是将城市污水通过膜生物反应器等设备的处理之后,将其用于绿化、冲洗、补充观赏水体等非饮用目的,而将清洁水用于饮用等高水质要求的用途。城市污水就近可得,免去了长距离输水:其在被处理之后污染物被大幅度去除,这样不仅节约了水资源,也减少了环境污染。污水回用已经在世界上许多缺水的地区广泛采用,被认为具有显著的社会、环境和经济效益。 迸出水水质比较: 设计进水水质:BOD5<30Omg/l CODcr<50Omg/l SS<30Omg/l T--N<4-5mg/l 出水水质:BOD5<5mg/l NH4+-N<1.Omg/l CODcr〈2Omg/l 浊度<1NTU 膜生物反应器 SS=Omg/l 细菌总数<20个/ml T-N<0.5mg/l 大肠杆菌数未检出 膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜) ;按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。 工艺 膜生物反应器(MBR)是杨造燕教授及其领导的科研小组历经10年时间研究开发出来的新型污水生物处理装置,该技术被称为"21世纪的水处理技术",该项目曾被列为国家八?五、九?五重点科技攻关项目并被国家列为"中国21世纪议程实施能力及可持续发展实用新技术",此项技术在国内处于领先水平,部分指标达到国际领先水平。 MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺不可比拟的优点: 1、高效地进行固液分离,其分离效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。
膜生物反应器技术说明 一、主要技术参数 ·污水性质：生活污水 ·污水水量：设计水量为240 t/d（10 m3/h） ·进水水质（BOD5）：100～250mg/L （COD）：200～500mg/L （SS）：100～400mg/L PH：6～9 NH3-H：30～60 ·出水水质（BOD5）：≤20mg/L （COD）：≤100mg/L （SS）：≤70mg/L PH：≤6～9 NH3-H：≤15 ·电机总功率：P=8.05kw ·进水管直径：DN50 ·出水管直径：DN40 ·排水管直径：DN50 ·工作制：24小时/天连续运行或间歇运行 二、工作原理 膜生物反应器（简称MBR）是将膜分离技术与生物处理技术直接相接合而形成的一种新的水处理技术，利用膜的选择透过性，几乎能将所有的微生物截留在生物反应器内，这使得膜生物反应器内的生物浓度极高，理论上泥龄可以无限延长，极有效地去除氨氮及大分了有机物，使出水的有机物含量降至最低，出水清澈透明，无悬浮物，可以直接作为生活杂用水进行回用。根据布置形式的不同，一般分为分置式MBR及浸没式MBR（又称一体式），其工艺流程如下：
三、总体结构及组成 膜生物反应器一般由池体、膜组件、曝气系统、出水系统及电控系统等组成，其总体结构如下图所示： 1、池体 池体一般由钢板及型钢焊接而成，其上有进、出水管道及排空管道。 2、膜组件 膜组件是MBR的核心部件，主要由中空纤维膜与ABS管道组成，由专业厂商提供，不同的污水，膜组件的参数也不相同，膜组件主要起超滤作用，将污水中的微生物、大分子有机物及悬浮物等截留于MBR内，使污水得到净化。3、曝气系统
膜生物反应器在污水处理中的应用与发展前景摘要：膜生物反应器作为一种污水处理新技术，其研究和应用在我国受到广泛关注。本文综述了膜生物反应器的类型，概述了在我国膜生物反应器处理技术在工业污水处理等领域的发展进程，指出了未来膜生物反应器处理技术研究的挑战和工业应用发展的方向。 关键词：膜生物反应器污水处理应用发展前景 Application and potential development of the membrane bioreactor in sewage treatment Abstract:As a new technology for sewage treatment, the research on membrane bioreactor and its application have received extensive attention in our country. This article briefly introduce various types of MBR, summarize the process of development of the MBR in the area of sewage treatment in our country and point out the potential challenge of the research on the MBR in the future and its direction of development of application in the industry. Key words: Membrane Bioreactor Sewage Treatment Application Potencial Development 1引言 何谓膜生物反应器？污水处理中的膜生物反应器是指将膜分离技术中的超微滤组件与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新的开发系统，英文称Membrane bioreactor，简称MB。这种膜生物反应器结合膜处理技术和生物处理技术带来的优点，超微滤膜组件作为泥水分离单元完全可以取代二次沉淀池，微孔超滤膜截留活性污泥混合液中微生物絮体和较大分子有机物，重新回流至生物反应器内，使生物反应器内获得高生物浓度和延长有机固体停留时间，极大地提高了生物对有机物的氧化率；同时，膜过滤后出水质量高，可达三级出水标准；系统几乎不排剩余污泥[1]。因此，膜生物反应器是当今倍受国内外专家学者重视的一项开发性高新水处理技术。 2 膜生物反应器的类型 目前开发出来的膜生物反应器可分为固液分离膜生物反应器、萃取膜生物反应器和无泡曝气膜生物反应器等类。 2.1 固液分离式膜生物反应器
膜生物反应器 概述 MBR一体化设备利用膜生物反应器（MBR）进行污水处理及回用的一体化设备，其具有膜生物反应器的所有优点：出水水质好，运行成本低、系统抗冲击性强、污泥量少，自动化程度高等，另外，作为一体化设备，其具有占地面积小，便于集成。它既可以作为小型的污水回用设备，又可以作为较大型污水处理厂（站）的核心处理单元，是目前污水处理领域研究的热点之一，具有广阔的应用前景。 2工作原理 MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺，它用具有独特结构的MBR平片膜组件置于曝气池中，经过好氧曝气和生物处理后的水，由泵通过滤膜过滤后抽出。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。 由于MBR膜的存在大大提高了系统固液分离的能力，从而使系统出水，水质和容积负荷都得到大幅度提高，经膜处理后的水水质标准高(超过国家一级A标准)，经过消毒，最后形成水质和生物安全性高的优质再生水，可直接作为新生
水源。由于膜的过滤作用，微生物被完全截留在MBR膜生物反应器中，实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离，消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强，可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、占地面积少(只有传统工艺的1/3-1/2)、增量扩容方便、自动化程度高、操作简单等优点。 3与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下明显优势： 1.设备紧凑，占地少
膜生物反应器技术说明 一、简介 膜生物反应器(MBR)是膜分离技术与生物技术有机结合的新型水处理技术，它用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池，是目前最有前途的废水处理新技术之一，是公认的市政污水最终可行的中水回用技术。 二、分类 目前在水处理行业中，膜生物反应器投入大规模实际应用，膜生物反应器依据膜组件，及原理有不同的分类。下面我们就来了解一下膜生物反应器分类。 1、从整体上来讲，膜生物反应器分类有以下几种： 膜分离生物反应器：膜分离生物反应器用于污水处理中的固液分离。 膜曝气生物反应器：膜曝气生物反应器中膜被用于气体质量传递，通常是为好氧工艺供氧(通常由曝气风机供氧和机械曝气供氧二种)，可以实现生物反应器的无泡曝气，大大提高反应器的传氧效率。 萃取膜生物反应器：萃取膜生物反应器主要用于工业中优先污染物的处理，选择性透过膜被用于萃取特定的污染物。 2、按照膜组件的放置方式可分为：分体式和一体式膜生物反应器 分体式膜生物反应器把生物反应器与膜组件分开放置，膜生物反应器的混合液经增压后进入膜组件，在压力作用下混合液中的液体透过膜得到系统出水，活性污泥则被截留，并随浓缩液回流到生物反应器内。 一体式系统则直接将膜组件置于反应器内，通过的抽吸得到过滤液，膜表面清洗所需的错流由空气搅动产生，设置在膜的正下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生剪切力，以减少膜的污染。一体式膜生物反应器工艺是污水生物处理技术与膜分离技术的有机结合。 3、按照膜生物反应器是否需氧：可分为好氧和厌氧膜生物反应器 好氧膜生物反应器一般用于城市和工业的处理，好氧MBR用于城市污水处理通常是为了使出水达到回用的目的，而用于处理工业的主要为了去除一些特别的污染物，如油脂类污染物。
2015年版中国膜生物反应器市场专题研究分析与发展趋势预测报告 报告编号：159A139
行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容： 一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网https://www.doczj.com/doc/6918650024.html,基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
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SU-YT-100X型系列一体化mbr膜生物反应器 目前在污水处理中膜生物反应器即MBR技术得到了广泛的应用，膜生物反应器为膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型态废水处理系统。以滤膜设备取代传统生物处理技术末端的二沉池，在膜生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生化池内的滤膜截留好氧生化池内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，在工程实践中得到了很好的使用效果。 浸没式中空膜组件设置在框架内，上下两端分别设置出水腔，出水腔与产水管连接，膜丝两端分别与上下部的出水腔固定连接，膜丝的中间中空的孔与出水腔的内部连通，出水腔与产水管连接，膜组件的下部设置曝气管，曝气管与框架固定连接； 产水管与产水泵的进水口连接，通过产水泵的负压抽吸使滤膜外面的水通过滤膜表面进入滤膜内侧，通过产水管流出，污染物截留在滤膜的外侧。 传统的膜生物反应器 更换滤膜不方便，操作复杂：滤膜以组件的形式设置在框架内，框架安置在膜生物反应器的好氧池或膜池内，框架的底部与膜生物反应器的底板用螺栓固定，一体化膜生物反应器一般处理水量较少，多为钢结构或玻璃钢结构，空间较小，滤膜清洗和更换时操作人员需要进入反应器内部，移去与滤膜组件连接的产水管和滤膜下面的曝气管，松开框架与反应器固定的螺栓，将滤膜组件和框架整体移出，清洗完成或更换滤膜完成后整体移入再固定，反应器内有大量的污泥和对人体有害的气体，长时间的操作，对操作人员的身体健康十分不利。 无锡苏膜尔环保科技有限公司研发中心经过多年研究，开发了专利技术产品---苏膜尔SU-YT-100X型系列一体化mbr膜生物反应器，该膜生物反应器换膜方便，操作简单。 苏膜尔SU-YT-100X型系列一体化mbr膜生物反应器，其结构包括一体化膜生物反应器，膜组件，滑轨系统，曝气管，风机，产水泵和阀门；一体化膜生物
实用文档 目 录 前 言 ................................................................. (1) 1MBR 工艺简介 ................................................................. (3) 1.1 术语和定 义 ............................................................................... ................................... 3 1.2 MBR 的含义及其原 理 ............................................................................... (4) 1.3 MBR 工艺分类 ............................................................................... .............................. 5 1.4 MBR 工艺优越性 ......................................................................................................... 7 1.5 MBR 工艺的不足 ............................................................................... .......................... 9 1.6 MBR 的发 展 ................................................................................................................. 9 1.6.1 MBR 技术在国外污水处理中的研究及应用 .................................................. 9 1.6.2 MBR 技术在国污水处理中的研究及应 用 ................................................ 10 1.7 MBR 的发展前 瞻 (11) 1.7.1 MBR 应用的重点领域和方向 ....................................................................... 11 1.7.2 MBR 未来的研究重 点 ................................................................................... 12 2 MBR 工艺用膜和膜组件 ...................................................................... 13 2.1膜的定义 ............................................................................... ..................................... 13 2.2膜的结构和材料 ........................................................................................................ 13 2.2.1膜结构和分类 ................................................................................................. 13 2.2.2MBR 膜材 料 ..................................................................................................... 16 2.3膜组 件 (17) 2.3.1膜组件分类 ..................................................................................................... 17 2.3.2MBR 膜组 件 (20) 2.4MBR 膜组件厂
MBBR移动床工艺的应用 MBBR移动床工艺在城市污水处理厂升级改造中的 应用 摘要：本文介绍了移动床生物膜污水处理工艺在城市污水处理厂升级改造和工业污水深度处理回用中的应用实例，列举了MBBR生物膜工艺与活性污泥工艺组合工艺在城市和工业污水处理厂改造中 应用的效果。 关键词：MBBR工艺，MBBR和活性污泥组合工艺，升级改造，脱氮除磷1 MBBR工艺特点移动床生物膜污水处理工艺（Moving Bed Bio-film Reactor简称MBBR）采用的生物载体是聚乙烯中空圆柱体，内部有十字支撑，外部有翅片，密度0.95 g／cm2左右，可供生物膜附着的有效比表面积500 m2／m3以上。这种载体的密度和特殊形状使微生物在有保护的载体内表面生长而更加有效的去除废水中的污染物，MBBR和它与各种活性污泥的组合工艺被北欧的瑞典安能士公司(Anox)和挪威卡能士公司（Kaldnes）（现两公司合并为瑞典国际集团Anoxkaldnes Global）推广应用到47个国家和地区，现已具有500个大中型市政和工业污水处理厂工程应用实例。该工艺具有以下特点： 1) 占地面积小：在生物填料填充率在67%左右和相同的污染负荷的条件下，MBBR生物处理池约占常规生物处理池（包括厌氧/缺氧/好氧） 20-30％的池容。 2) 适合于污水处理厂的扩容：由于MBBR生物池的设计可根据污染负荷的大小使其内生物填料的填充率控制在10％-67%之间，所以，当实际运行进水水质或水量发生变化时，只通过提高填料填充率，即可保证原设计生物池容不变的情况下， 满足原设计出水标准。 3) 适合于现有城市和工业污水处理厂的升级改造：MBBR工艺在设计和运行上具有灵活简单的特点，一是它可以采用各种池型(深浅方圆/不同建筑结构)，而不影响工艺的处理效果；二是它可
膜生物反应器原理结构 时间：2007年12月14日 膜生物反应器 (Membrane Bioreactor，简称MBR)是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效的污水处理与回用工艺。它利 用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT） 可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜生物 反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。下面是作用原理 基本图例 1.前言 随着全球范围经济的快速发展和人口的膨胀，水资源短缺已成为全球人类共同面临的严峻挑战。为解决困扰人类发展的水资源短缺问题，开发新的可利用水源是世界各国普遍关注的课题。世界上不少缺水国家把污水再生利用作为解决水资源短缺的重要战略之一。这不仅可以消除污水对水环境的污染，而且可以减少新鲜水的使用，缓解需水和供水之间的矛盾，给工农业生产的发展提供新的水源，取得显著的环境、经济和社会效益。开展新型高效污水处理与回用技术的研究对于推进污水资源化的进程具有十分重要的意义。 膜-生物反应器是近年新开发的污水处理与回用技术。该技术由于具有诸多传统污水处理工艺所无法比拟的优点，在世界范围受到普遍关注。本文将对近年来膜-生物反应器污水处理与回用技术的研究与应用进行介绍。
2.膜-生物反应器的技术原理与特点 在膜-生物反应器中，由于用膜组件代替传统活性污泥工艺中的二沉池，可以进行高效的固液分离，克服了传统活性污泥工艺中出水水质不够稳定、污泥容易膨胀等不足，从而具有下列优点[1]： (1)能高效地进行固液分离，出水水质良好且稳定，可以直接回用； (2)由于膜的高效截留作用，可使微生物完全截留在生物反应器内，实现反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定； (3)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，占地面积省；...... MBR膜生物反应器 2003-06-17 技术概况 ·由于采用了先进的膜生物反应器技术，使系统出水水质在各个方面均优于传统的污水处理设备，出水水质在感官上已接近于自来水的情况，可以作为中水回用。 ·由于膜的高效分离作用，不必设立沉淀、过滤等固液分离设备，不需反冲洗，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个系统流程简单，易于集成，系统占地大为缩小。·生物膜反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，不需设消毒设备，不需加药，不需控制余氯，使管理和操作更为方便，并可节省加药消毒所带来的长期运行费用。 ·生物膜反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，不需污泥回流和排放剩余污泥。·整个系统自动化程度高，运行管理简单方便。 ·采用先进的日本进口中空纤维膜，膜使用寿命长，单位体积膜面积高，膜具有自修复能力，从而减少了设备维护工作。 ·通过独特的运行方式，使膜表面不易堵塞，洗膜间隔时间长，且洗膜方式简单易行。·独特的膜组件运行方式使水处理所需能耗很低。 技术原理 MBR膜生物反应器技术将超滤膜与生物反应器有机地结合起来，克服了传统污水处理工艺的流程冗长、占地面积大、操作管理复杂等缺点，稳定可靠，出水水质优于一般中水水质标准。 适用范围中水回用 应用实例清华中水 北京汇联食品废水处理工程 膜生物反应器（MBR）是一种由膜过滤取代传统生化处理技术中二次沉淀池和砂滤池的水处理技术。与传统的污水处理生物处理技术相比，MBR具有以下主要特点：＾出水水质好； 由于膜的高效截留，出水中悬浮固体的浓度基本为零；对游离菌体和一些难降解的大分子颗粒状物质巨头截留作用，生物反应器内生物相丰富，如，世代时间较长的
膜生物反应器及其应用研究进展 1 引言 传统的活性污泥工艺(Conventional Activated Sludge, CAS)广泛地应用于各种污水处理中。由于采用重力式沉淀方式作为固液分离手段，因此带来了很多方面的问题。如固液分离效率不高、处理装置容积负荷低、占地面积大、出水水质不稳定、传氧效率低、能耗高以及剩余污泥产量大等等。传统生物处理工艺处理后的水难以满足越来越严格的污水排放标准，同时，经济的发展所带来的水资源的日益短缺也迫切要求开发合适的污水资源化技术，以缓解水资源的供需矛盾。在上述背景下，一种新型的水处理技术——（Membrane Bioreactor,MBR）应运而生。随着膜分离技术和产品的不断开发，(MBR)也更具有实用价值，近年来许多国家都投入了大量资金用于开发此项高新技术。 2 CAS CAS是一种应用最广的废水好氧生物处理技术。其基本流程如图1所示，是由曝气池、二次沉淀池、曝气系统（含空气或氧气的加压设备、管道系统和空气扩散装置）以及污泥回流系统等组成。
曝气池与二次沉淀池是活性污泥系统的基本处理构筑物。由初次沉淀池流出的废水与从二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，其混合体称为混合液。在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧并使活性污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物为活性污泥所吸附并为存活在活性污泥上的微生物群体所分解，使废水得到净化。在二次 沉淀池内，活性污泥与已被净化的废水（称为处理水）分离，处理水排放，活性污泥在污泥区内进行浓缩，并以较高的浓度回流曝气池。由于活性污泥不断地增长，部分污泥作为剩余污泥从系统中排出，也可以送往初次沉淀池。 图1 活性污泥法基本流程 3 MBR法 3.1 MBR及其分类
MBR智能一体化膜生物反应器 产品名称：MBR智能一体化膜生物反应器 产品规格：可根据用户要求定制 产品性能：一体化膜生物反应器集絮凝、沉淀、排污、反冲、过滤于一体，具有净水效果好、范围广、节能、占地小、耗水量少，节水、节电、节人工的优点。
产品介绍 MBR ---是传统好氧膜生物反应器（membrane bioreactor reactor）的简称。 兼氧MBR（FMBR）是对传统MBR工艺的全面提升，是我司自主研发的一种高效、低耗生物有机废水处理专利技术（中国专利号：ZL200910115352.0；美国专利号： US8173019B2）。该技术广泛应用于市政污水及各类有机废水处理领域，在传统技术的基础首次实现了四个成功的技术突破，该技术是一种可实现“成功建立兼氧MBR、成功实现有机污泥近零排放、成功实现污水气化除磷、成功实现同步脱氮”的新型污水处理工艺。经国家权威专家鉴定认为，该技术先进、成熟、创新点突出，达到国际领先水平。 技术特色
工艺比较 传统工艺流程及问题： 兼氧MBR(FMBR)技术工艺流程及优势： 设备特点 1、有机污泥"零"排放； 2、自动运行，无人值守； 3、出水可直接回用； 4、占地小，建设周期短。
产品型号及基本参数 标记实例： XX-MBR-50，表示日处理50m3/d的膜技术污水处理设备。 XX-为公司代号 MBR-为设备类型代号 50-为日处理50m3/d 基本参数： 型号(t/d)尺寸Φ×L×H（m）空重（t）运行重（t）装机功率（kw）XYF-MBR-15 1.8×3.5×2.4 2.060.74 XYF-MBR-50 2.0×5.5×2.85 5.018 1.25 XYF-MBR-100 2.0×7.5×2.85 5.532 2.1 XYF-MBR-200 2.2×9.5×3.251343 3.3 XYF-MBR-500 2.2×20.0×2.8525110 6.6 进、出水水质（典型生活污水为例）
膜生物反应器的类型： 从工艺上划分，MBR有三种类型 固-液分离膜生物反应器：用于固体的分离与截留，取代传统的沉淀池 氧气传质膜生物反应器：用于在反应器中进行无泡曝气 萃取膜生物反应器：从工业污水中萃取优先污染物，而这些污染物质采用常规生物工艺无法进行处理。 膜组件与生物工艺的结合上分：侵没式（一体式）MBR和外置式（分体式）MBR 从对氧气的需求方面分：好氧MBR和厌氧MBR 膜生物反应器的优点 不同MBR的优点和缺点 反应器优点缺点 膜分离生物反应器占地面积小 彻底去除出水中的固体物质 出水无须消毒 COD、固体和营养物可以在一个单元内被去除 高负荷率 低/零污泥产率 流程启动快 系统不受污泥膨胀的影响 模块化/升级改造容易 曝气受到限制 膜污染 膜价格高 膜曝气生物反应器氧利用率高 能量利用率高 占地面积小 氧需要量可以在供氧时控制 模块化/升级改造容易 膜易于污染 基建投资大 无实际工程实例 工艺复杂 萃取膜生物反应器可处理有毒工业废水 出水流量小 模块化/升级改造容易 细菌与废水隔离 基建投资大 无实际工程实例 工艺复杂
膜 膜的定义：膜可以看做是一种材料，这种材料能让某种物质比其他物质更容易通过。膜的这种性质奠定了膜分离的基础。 膜的结构和分类 膜制造的主要目标是生产这样一种材料：具有足够的机械强度，能维持高的膜通量，还要具有高的选择度。膜孔的密度增大，膜通量也增大，表明材料的空隙率越高越好。膜的整体阻力与其厚度成正比。膜孔径尺寸分布越宽，膜的选择度越差。因此，任何膜的最佳物理结构都应当是：膜材料的厚度要薄，孔径尺寸分布要窄，表面空隙率要高。 从实现物质分离的方式分：致密膜和有空膜 致密膜的分离在某种程度上是通过透过组分与膜的膜材料之间的物理—化学反应实现的，它的选择度最高。 多孔膜是通过物理作用实现分离的（即通过筛分作用） 根据膜材料的组成对膜进行分类：有机膜（聚合物）和无机膜（陶瓷和金属） 膜分离过程 纳滤（NF） 曾经被称为“疏松型反渗透”，利用电荷斥力、溶解度-扩散特性和筛分等几方面的性质来进行分离 膜材料 膜的构型 膜的几何形状，或者说它形成的方式，是决定整个工艺性能的关键。另外需要实际考虑的是单片膜本身组成的方式。单片膜的最佳几何形状，或者说其构型，应具有以下特点：膜面积与膜组件的体积比高； 进料侧具有高的湍流度以促进传质效果； 单位产水量能耗低； 单位膜面积造价低； 方便清洗的设计； 设计上允许模块组装。
膜生物反应器的应用研究 摘要：主要介绍了膜生物反应器的定义、分类和特点及其在废水处理中的应用现状，还介绍了膜生物反应器中的膜污染及其调控措施。研究表明，使用膜生物反应器对毛纺织印染废水进行处理，出水水质基本能够达到生活杂用水水质标准。 关键词：膜生物反应器；废水处理；膜污染；调控措施 Abstract：The definition, classification and characteristics of membrane biological reactor and its application in wastewater treatment ware mainly introduced, the membrane bio-reactor membrane pollution and its control measures also ware introduced . Research shows that, using membrane biological reactor for wool textile printing and dyeing wastewater treatment, the effluent quality can achieve basic miscellaneous domestic water quality standard. Keywords：membrane bioreactor; waste water treatment；membrane fouling; controlling measures 1 膜生物反应器简介 膜生物反应器(membrane bioreactor，简称MBR)是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术。中空纤维膜的应用取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，有效的达到了泥水分离的目的。充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌，完全保留在生物反应器内，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分解[1]。 生物反应器是以微生物细胞或酶作为催化剂或可产生催化剂, 进行生化反应和转化的装置, 膜生物反应器(MBR) 则是膜与生物的结合产物, 以实现微生物发酵, 动植物细胞培养和生物催化转化等。膜生物反应器通常在常温和常压下进行生化反应, 可使产物或副产物从反应区连续地分离出来, 打破反应的平衡, 从而可大大地提高反应转化率, 增加产率或处理能力, 过程能耗低、效率高。目前, 水处理中的膜生物反应器多用于污水处理( 少量用于表面水) , 与传统的活性污泥法(CASP) 比, 由于膜反应器取代了二级澄清池, 这可使污泥停留时间(SRT) 和水力停留时间(HRT) 分别控制, 由于SRT大, 泥龄长, 污泥浓度高, 抗冲击负荷能力强, 降解速率高, 降解充分, 对难降解物质也可使之降解, 占地 -N的去除率在90% 以上, 处理后的水可直接作省, 污泥量少, 通常对COD和NH 3 为市政用水或进一步处理作各种工业用水。 2 MBR 的分类和工作机理 水处理中的膜生物反应器是由生物反应器与微滤、超滤、纳滤或反渗透膜系统组成,因而可分为微滤膜生物反应器, 超滤膜生物反应器。据膜系统与生物反应器组合的方式和位置, 膜生物反应器又可分为循环式(分置式) 和浸没式(一体式)两种, 如图1 和图2 所示。浸没式膜生物反应器(SMBR)中, 膜组件直接浸泡于反应器中, 反应器下方有曝气装置, 将空压机送来的空气形成上浮的微气泡, 在曝气的同时,又使膜表面产生一剪切应力, 利于膜表面除污, 透过液在抽
膜生物反应器工艺的优点 膜生物反应器（MembraneBio-Reactor）简称MBR，是二十世纪末发展起来的新技术。它是膜分离技术和生物技术的有机结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用微滤膜分离技术取代传统活性污泥法的沉淀池和常规过滤单元，使水力停留时间（HRT）和泥龄（STR）完全分离。因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零，并可截留粪大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用。 MBR工艺的优点如下： （1）出水水质优良、稳定，优于国家一级A标准，部分指标达到地表水IV类，可直接回用。高效的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，不须经三级处理即直接可回用，具有较高的水质安全性。 （2）工艺流程短，运行控制灵活稳定。由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。 （3）容积负荷高，占地面积小。处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短。 （4）污泥龄长，污泥排放少，二次污染小。膜生物反应器内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，剩余污泥排放很少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低。 （5）对水质的变化适应力强，系统抗冲击性强。防止各种微生物菌群的流失，有利于生长速度缓慢的细菌（硝化细菌等）的生长，使一些大分子难降解有机物的停留时间变长，有利于它们的分解，从而系统中各种代谢过程顺利进行。 （6）自动化程度高，管理简单。MBR由于采用膜技术，大大缩短了工艺的流程和通过先进的电脑控制技术，使设备高度集成化、智能化，是目前为止，国内自动化程度最高的中水回用设备。 （7）生物脱氮效果好。SRT与HRT完全分离，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率高；MLSS浓度高，反硝化基质利用速率高。