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据悉，这座先进污水处理厂为柬埔寨西哈努克市PS3污水处理厂，每日处理能力高达2万立方米，由富朗世提供整体规划、工艺设计、设备供货、安装调试和试运行工作。众所周知，绝大多数采用传统工艺的污水处理厂，在能源使用方面，曝气工艺段的电耗占到污水厂总电耗的50%以上，节能潜力很大。而作为一项利用氧气选择性透过膜提供氧气并作为生物膜载体的生物膜污水处理技术，MABR技术能够有效降低污水处理能耗，提高污水处理设施负荷，强化N、P营养物的去除，在处理高需氧量废水、挥发性有机污染物废水、高氨氮废水方面具有显著的技术优势。 01 什么是MABR反应器？集成式、分离式有啥区别？ MABR将传统的生物膜法污水处理技术与气体分离膜技术相结合，属于膜生物反应器的一种。MABR技术原理3D视频 膜组件一方面做为微生物附着的载体，另一方面通过膜腔体为附着的微生物供氧。在气体分压保持在膜组件泡点以下时，以无泡曝气的形式为微生物供氧。膜腔内的氧气在压差的驱动下向生物膜内扩散，同时生物膜与水中的污染物充分接触，在浓差驱动和生物膜吸附等作用下，污染物进入生物膜内。在生物膜中，由于氧气的传递方向和污染物的传递方向完全相反，氧和污染物浓度梯度刚好相反，所以在生物膜中出现了独特的分层结构，进而出现了不同的功能区。曝气膜与生物膜界面的高氧浓度和低有机碳浓度能使硝化细菌更好的发挥作用。在该层外面一层，氧浓度和有机碳浓度都比较高，有利于有机碳的氧化分解。在生物膜与污水的界面，氧浓度比较低，而有机碳浓度高，反硝化反应能很好的进行。因此，好氧氧化，硝化反硝化反应能在同一个反应器中进行。集成式MABR的膜组件直接放置在反应器内，由真空泵抽真空或重力排放，活性污泥和大分子物质经过膜组件后被截留在生物反应器中。集成式MABR利用气泡驱动物料和液体向上的交叉流动，来反冲洗膜表面。其特点是设备紧凑、能耗低、无压运行，但是流量较小。分离式MABR中，反应器中的混合液经过泵加压后进入膜组件。在压力作用下，膜渗透液作为系统的出水，而活性污泥和大分子物质被膜组件截留并回流至反应器中。分离式MABR利用循环泵来使进水与料液达到循环和错流运行的效果，具有控制方便、更换膜元件容易等优点。需要特别说明的是，分离式MABR的膜组件需保持承受压力运行的状态，且循环流量大、能耗高。02 比传统活性污泥工艺节能30%？细数MABR的3大优势 在传统活性污泥工艺中，40%~60%的能耗用于曝气，但是鼓风曝气只能将5%~25%的氧转移到水中，剩余的会以气泡的形式逸出进入大气，供氧效率一般为1.5kg/(kW·h)。MABR膜一般采用致密膜，氧气通过分子扩散透过膜壁进入生物膜，通常在生物膜内全部被利用，几乎不产生气泡，氧气几乎百分之百地被吸收，传质效率可高达100%供氧效率可达6kg/(kW·h)以上。值得一提的是，氧在传递到生物膜的过程中不经过液相边界层，传质阻力比常规曝气法小得多，氧气的传输速率大大提高。同时，通过控制膜内氧气压力，可以对氧气的供应量进行调节，在保证生物膜生长需氧的同时，可避免因过量曝气而使污水中DO浓度过高，这样既可以保证反硝化效果，又可以降低运行费用。此外，MABR还能充分利用进水中的有机物，协同短程硝化反硝化，从而节省额外的碳源投加，这对于我国普遍存在的低C/N的污水而言，将可节省巨额运行费用。综上所述，MABR可直接安装在现有反应池内，无需气泡曝气，比传统活性污泥工艺（CAS）可节省能耗30%，比IFAS可节省能耗50%。MABR反应器可直接安装在现有反应池内，利用氧气选择性透过膜进行无气泡供氧，供氧效率高；所供氧气可被其所载生物膜充分利用，不仅氧气利用率高，而且大大增加了系统的生物总量，从而实现污水处理厂扩容而不扩建的目的。采用MABR进行升级改造，可根据需求提高现有污水处理厂负荷的20%～40%，甚至更高。MABR氧气的传质方向和氨氮、有机物的传质方向是对向流，硝化菌在靠近膜表面形成优势生长并得到外层生物膜保护，既提高了系统的硝化反应速率，又确保了硝化反应的稳定性，其优势在负荷冲击及冬季水温较低的情况下尤其明显。将MABR反应器安装在厌氧或兼氧池内，可实现同步硝化与反硝化，在出水总氮相同的条件下，与其他除氮工艺如A2O相比，可减少内回流比，既可提高反硝化效果，又可以节约碳源及能耗。MABR设备紧凑、所占空间小，可直接安装在现有反应池内，适用于各种池型，能实现自动化控制和远程控制，方便污水处理厂的改建扩建，可将现有污水处理厂负荷提高20%～40%。MABR曝气设施维护简单，生物反应过程不易产生泡沫，生物膜厚度可控、易于调节以实现不同处理要求。除此以外，MABR膜系统还具有同步硝化反硝化、抗水质冲击负荷能力强、生物膜泥龄长活性高、污泥产量少、基建运行成本低等诸多优点。03 了解一下？MABR的应用场景及4个影响因素 MABR独有的异向传质生物膜结构使得底物和氧的浓度梯度方向正好和传统的生物膜法相反，其每层区域都能够培育出各自独特的适于本层特征的微生物种群。通过优化氧分压、有机负荷等操作条件，可具有同时去除有机污染物和同步硝化反硝化脱氮的处理功能，有效克服了传统生物膜法存在的载体性能较差、滤料易堵塞、生物膜易脱落等问题。适宜于厌氧消化上清液、垃圾渗滤液、养殖废水氨氮工业废水等的处理。传统的分散式农村污水处理工艺存在工程占地面积大、工艺流程长、泥水分离效率及生化反应速率低的缺点，且处理系统相对复杂，对后期运维存在较大挑战。MABR因其高效的氧利用效率和内外分层的特殊生物膜结构，便于实现集装箱化和模块化的农村生活污水处理一体化装置。MABR技术的特点决定了其在城市河道水体生物修复方面具有独特的优势，包括氧气传质速率高、生物膜载体比表面积大、可直接在河道水体中布设、运行费用低等。
近年来，我国对污水排放的要求越来越严格，许多污水厂由于设计原因，处理单元早已无法满足更加严格的排放要求，不得不面临着提标改造。MABR设备紧凑、所占空间小，尤其是针对低C/N和低挥发性残渣的污水特性，充氧效率高，可节省运行能耗和额外碳源投加。除此之外，其可直接安装在现有缺氧生化反应池中，无需新增占地，适合于城市污水处理厂的提标改造。由于MABR的一个特点是无泡曝气，所以在运行过程中必须保证曝气压力小于膜的泡点。因此，在实际操作过程中，要根据具体水质，调节曝气压力，从而达到处理效果最好。在微生物挂膜阶段，由于微生物在膜表面附着的还不牢固，过高的水流流速不利于微生物的生长、附着，因此在该阶段水流流速不能过高。在生物膜形成后，应该适当的提高水流流速，减小液相边界层厚度稳定运行阶段，生物膜厚度基本稳定，因此需要相应的提高流速，以减小液相边界层厚度，促进生物膜的新老更替，保证生物膜不会过厚，从而有利于氧和污染物的传质效果。有研究指，出水流流速是影响微生物生长状况和生物膜最终厚度的因素之一。适当的碳氮磷比例有利于MABR生物膜中微生物的生长繁殖，同时也有利反应器实现同步硝化反硝化。微生物的新陈代谢受温度的影响，适宜的温度可以促进微生物的生长、强化微生物的活性。对于硝化细菌和亚硝化细菌而言，当温度低于10℃时，这两种菌群一般都处于休眠状态；当温度低于4℃时，它们一般对氨氮没有处理效果。一般而言，温度每升高10℃，酶促反应效率就会提高1.2倍，从而使微生物的生长速率和代谢速率都明显提高。因此，在MABR的运行过程中，一般将水体温度控制在20-30℃之间。虽然MABR在污水处理中的独特优势而受到越来越多的研究与应用，但是仍有一些关于反应机制和应用方面的问题有待进一步解决。就比如，MABR的生物膜分层结构中微生物脱碳除氮的机理以及微生物群落相互作用机制还不够清楚，处理不同类型废水时所采取的实际运行参数需要相应调整，膜曝气的气体分压以及组分还可以进一步优化等。
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