第27卷第17期
2011年9月
甘肃科技
GansuScienceandTechnology
Vol.27No.17
Sep.2011
外置式
MBR
与浸没式
MBR
的运行比较
宋艳
(上海东振环保工程技术有限公司，上海201203)
摘要:本研究通过介绍膜生物反应器的特点，并对外置式和浸没式MBR的工艺及运行进行了具体分析比较，指出
了降低能耗的方向。
关键词:膜生物反应器;好氧曝气;错流运行;膜通量;动力能耗
中图分类号:K703
水资源短缺和水环境污染造成的水危机一直是
制约我国经济和社会发展的重要因素。水环境质量
的恶化与经济的高速发展，迫切需要适合时代发展
的污水资源化技术，以缓解水资源短缺问题。因此，
各种新型、改良型的高效废水处理工艺及技术应运
而生，膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称
MBR)便为其中之一。
膜生物反应器是指将膜分离技术中的超滤或微
滤组件与污水处理中的生物反应器相结合而成的一
种新型废水处理系统。它利用膜处理单元代替了传
统生物处理工艺中的二沉池。由于膜生物反应器将
HTR与泥龄分开，故可在低HTR和长泥龄运行，解
决了活性污泥法中污泥流失问题和细菌膨胀、污泥
产气问题，增加含氮化合物与难降解有机物质的去
除率;高污泥浓度和完全的固体截留使其可在低有
机负荷运作，且污泥产量降至活性污泥法的一半。
该工艺与传统废水生物处理工艺相比，具以下优势:
出水水质好，有机物、悬浮物、细菌等有毒物质均被
滤除，出水可直接回用，可满足日益苛严的废水处理
排放标准和对废水循环利用需求的剧增;活性污泥
浓度高，耐负荷冲击能力强，适用于难降解有机废
水;设备占地小、剩余污泥产量低和便于自动控制。
尽管膜组件价格偏高，会产生膜污染是膜生物反应
器的主要缺点，却并不妨碍其成为当前最有前途的
废水处理新技术之一。该技术在中国研究发展也有
十来年了，现已经在含油及难生物降解有机废水处
理领域得到越来越多的工程应用，并取得不错效果。
膜生物反应器按其膜组件与生物反应池的相对位置
不同可分为浸没式和外置式两种。笔者在冶金行业
含油废水处理工程实际工作中对两种MBR都有设
计及应用，现结合实例对两者运行进行分析比较。
1外置式MBR与浸没式MBR的工艺比较
外置式MBR系统由生物反应池、循环泵、膜组
件构成。生物反应池可以为好氧曝气池，也可以为
厌氧或兼氧池。目前用于生产规模的MBR多采用
活性污泥法。笔者所做工程选用的是好氧曝气池，
并在池中装有填料(根据国内相关研究表明，此举
可以提高系统的抗冲击负荷能力，减小膜污染，保证
较高膜通量)。废水先在生物反应池通过曝气充
氧，使废水中的有机物、溶解氧与微生物充分接触混
合，经微生物自身新陈代谢过程将有机物降解转化，
然后生物反应池的混合液通过循环泵加压进入微滤
膜组件，在压力作用下，粒径大于膜孔径的活性污
泥、大分子物质等被截留送回至生物反应池，膜渗透
液则作为系统处理出水排出。外置式MBR工艺流
程如图1所示。
图1外置式MBR
浸没式MBR系统由生物反应池、膜池、膜组件、
抽吸泵构成。生物反应池也采用好氧曝气池，利用
微生物降解废水有机物后，出水进入放置有膜组件
的膜池中，再经抽吸泵将滤液排出。工艺流程如图
2所示。
图2浸没式MBR
两者的工艺原理基本相同，但外置式MBR通过
循环泵加压来实现料液的循环错流运行，其膜面流
速高，而浸没式MBR则是利用曝气时气液向上的剪
切力来实现膜面的错流运行的，故浸没式MBR的相
对膜通量小于外置式。因运行方式不同，两者选用
膜组件形式和材质有所不同，外置式一般采用平板
和管式膜，浸没式一般采用平板和中空纤维膜，膜清
洗方式也各有差异。
某工程需处理含油废水量为15m
3
/h，分别设计
采用外置式和浸没式MBR系统，在相同生物处理条
件下，两者膜装置的配置及工艺参数见表1、2。
表1外置式MBR系统工艺配置
项目参数配置
膜形式及材质无机陶瓷管式膜
膜组件选型TI37036－29－1200，膜孔径0.2μm
设计运行膜通量120～150L/m
2
·h
膜组件数8个
跨膜压差400kPa
设计膜单元数4套
总膜面积116m
2
循环泵选型4台，Q=150m
3
/h，H=30m
运行方式连续过滤
膜清洗方式
在线化学清洗(碱洗+酸洗+漂
洗)，1次/月
膜清洗装置10m
3
清洗槽，无清洗泵
表2浸没式MBR系统工艺配置
项目参数配置
膜形式及材质PVDF中空纤维膜
膜组件选型SPMW－09B10，膜孔径0.1μm
设计运行膜通量0.45～0.5L/m·d
膜组件数80个
设计膜单元数4套
跨膜压差20～50kPa
总膜面积800m
2
抽吸泵选型2台(备用1台)，Q=17m
3
/h，H=16m
鼓风机选型2台(备用1台)，Q=5Nm
3
/min，60kPa
运行方式间断(抽吸9min，停抽1min)，连续曝气
膜清洗方式
在线化学清洗(碱洗+酸洗)，1次/2周;
离线浸泡清洗(碱洗或酸洗)，1次/6月
膜清洗装置
(在线)1m
3
清洗槽，加药泵1m
3
/h－10m
(离线)6m
3
清洗槽
2外置式MBR与浸没式MBR运行费用比
较
在工业废水处理中，运行费用是衡量该处
理工艺是否合理有效的一项非常主要的指标，
体现节能减排的真实意义。MBR的运行费用主
要来自水泵、曝气系统动力能耗费用及膜清洗
药剂消耗、膜更换费用。两者的运行费用比较
见表3。
表3运行费用比较
项目外置式MBR浸没式MBR
动力能耗74kW·h18kW·h
药剂消耗量
NaOH:1.68kg/d
NaClO:0.168kg/d
HNO
3
:3.36kg/h
NaOH:0.288kg/d
NaClO:0.34kg/d
柠檬酸:1.2kg/d
膜使用寿命10年8年
电费1598元388元
药剂费8.4元/d6.85元/d
膜更换费用5800元/年40000元/年
年运行总费用58.42万元18.2万元
吨水运行费用4．23元/h·m
3
1.4元/h·m
3
从表3可以看出，外置式MBR系统的运行费用
要远高于浸没式系统，其主导因素表现在动力能耗
上。外置式MBR系统需要由外在循环泵获得高流
速和高压的错流循环工作方式决定了其无法达到浸
没式系统的低能耗。
3结语
尽管浸没式MBR系统因其低能耗而得到广
泛应用，但是在系统的运行稳定可靠性、操作管理
和膜管清洗更换方便性上，外置式MBR占有更大
优势。采用何种MBR运行方式应根据工程具体
情况和工艺需要进行选择。膜生物反应器的运行
能耗费用与系统规模、工艺流程设计、选择膜形
式、膜通量、膜污染状况、污泥浓度、清洗方式等均
有关系，要想降低能耗，还在于设备选型合理和流
程设计优化。
参考文献:
［1］TomStephenson.膜生物反应器污水处理技术［M］．张
树国译.北京:化工工业出版社，2003．
［2］顾维国，何义亮.膜生物反应器—在污水处理中的研
究和应用［M］．北京:化工工业出版社，2002．
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