膜生物反应器在污水处理中的应用研究

广东化工　２００６年第１１期　第３３卷总第１６３期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　膜生物反应器在污水处理中的应用研究　张文　（广州生产力促进中心，广东广州５１００９１）　【摘要】本文介绍了膜生物反应器的原理、分类和特点，阐述了膜生物反应器在国内外的研究应用情况，对膜生物反应器应用　存在的问题也作了简要的分析，最后，对膜生物反应器作了一个简单的展望。　【关键词】膜生物反应器；原理；分类；特点　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＢＲ　ｉｎ　Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ＺｈａｎｇＷｅｎ　（Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　Ｐｒｏｍｏｔｅｄ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　００９　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｌａｓｓｉｉｃａｔｆｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ＭＢＲ．Ｔｈｅ　ＭＢＲ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ　ＭＢＲ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｅ　ｓｉｍｐｌｙ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｄ，ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｙ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｏｆ　ＭＢＲ　ｉｓ　ｗｒｉｔｔｅｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭＢＲ；ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　随着人们对环境质量的要求越来越高，传统的废水处理技　术已难以满足越来越严格的污水排放标准的要求，而且传统的　废水处理大多数只有负的经济效益，这无疑使许多企业无法承　受额外的废水处理费用，此外，经济的快速发展也带来了水资　源的日趋短缺问题，这在客观上要求废水能够循环再利用，以　最大程度满足工业化生产的用水需求。在社会效益和经济效益　最大化的要求下，各种新型的、改良的和高效的废水处理技术　应运而生，膜技术就是其中之一。　膜生物反应器技术（Ｍｅｍｂｒａｎｅ　Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ，简称ＭＢＲ），　是由膜分离技术与生物反应器相结合的生化反应系统，用于各　种环境废的水处理，是一种新型的水处理技术，它主要由膜组　１　ＭＢＲ的分类　根据膜组件在ＭＢＲ中的作用，可将ＭＢＲ分为分离ＭＢＲ、　无泡曝气ＭＢＲ和萃取ＭＢＲ三种。　１．１分离ＭＢＲ　活性污泥法中为了得到较高的生化速率，需要高的活性污　泥浓度，但浓度升高又会使污泥在二沉池中的沉降性能下降，　影响出水水质。活性污泥法产生的剩余污泥处理费用也很高，　占系统总运行费用的５０％，甚至高达６５％。分离ＭＢＲ用膜组　件来进行固液分离则很好地解决了这两个难题。国内外的试验．　和运行表明，ＭＢＲ在高ＭＬＳＳ下也能保持稳定和较好的出水水　质，通过降低Ｆ／Ｍ值可减少剩余污泥产量。　分离ＭＢＲ根据膜组件与生物反应器的相互位置可分为分。　置式ＭＢＲ和一体式ＭＢＲ。分置式ＭＢＲ的膜组件与生物反应　件、泵和生物反应器三部分组成，是一种高效、新型污水回用　工艺。它用膜组件代替传统活性污泥法中的二沉池，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　到大幅度的提高。该技术综合了膜技术和生物处理技术带来的　优点，极大地提高了生物反应器中微生物浓度和系统对污染物　的氧化处理能力。不同的膜组件与生物处理的结合，具有不同　的特征。　【收稿日期】２００６—０７一ｌ７　【１乍者简介】张文（１　９７３一），男，工程师，主要从事有机化学研究与实验教学。　器通过泵与管线连接，相互干扰小，易于分别控制，膜组件也　易于清洗、更换及增设。但混合液靠泵抽取进入膜组件，泵的　高速旋转会使某些微生物失活，另外也加大了动力消耗，其处　理单位体积水的能耗是传统活性污泥法的ｌ　Ｏ～２Ｏ倍，运行费用　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第１Ｉ期　第３３卷总第１６３期　广　东　化　工　ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　６７　增加。一体式ＭＢＲ的膜组件浸没在生物反应器中，曝气器在　膜组件的下方，混合液随气流向上流动，在膜表面产生的剪切　力可迫使胶体颗粒离开膜表面，让水透过。一体式ＭＢＲ的能　耗小、工作压力小，特别是管线少、体积小的特点使其易于在　原有处理设施甚础上实现技术改造，减少改造成本和占地面积。　．膜组件和生物反应器结合后，由于下列因素使分离ＭＢＲ具有　众多的优点：（１）膜能将活性污泥完全截留在反应器内，这样污　泥在反应器内的浓度非常高，反应速率大大提高，系统的耐冲　击力得到增强，还使污泥的产生量减少，但ＭＬＳＳ过高会使内　源呼吸加剧和大量微生物死亡，导致上清液中ＣＯＤ上升。（２）　实现了ＳＲｑ’和ＨＲＴ的分别控制，这有利于其自动化控制和提　高了污染物停留时间，且一些难降解的大分子颗粒状成分和活　性大分子化合物也被膜截留下来。（３）增加了世代时间较长的细　菌，如硝化菌和亚硝化菌等的生长时间，因此ＭＢＲ脱氮除磷　效果比传统活性污泥法大为增强。　１－２无泡曝气ＭＢＲ　传统的曝气系统采用的是鼓泡供氧方式，Ｏ　的传质速率很　低，利用率也比较低。而ＭＢＲ的生物反应器中ＭＬＳＳ一般很　高，微生物生长需要很高的氧气量。近年出现的无泡曝气ＭＢＲ　的Ｏ２利用率可接近ｌ００％，是传统曝气的５～７倍。当空气或　Ｏ：进入传质阻力很小的透气性膜后，在浓差推动力的作用下向　膜外的活性污泥扩散，由于Ｏ：停留在膜组件中的时间很长，　Ｏｚ的传质效率很高，而且Ｏｚ的分压被控制在不起泡，故不能　进入大气，这样使Ｏ２的利用达到最大。Ｍ－Ｐａｎｋｈａｎｉａ用曝气　ＭＢＲ处理有机物负荷率为２４．５　ｋｇＣＯＤ／（ｍ３．ｄ）的废水，当ＨＲＴ　为３４　ａｒｉｎ时，去除率可达８９％，Ｏ２也可在生物膜中保持传质所　需的浓度梯度，但该试验中的膜需每天清洗，这是其不足之处。　这种曝气器不会产生气泡，因而特别适合于含挥发性有毒有机　物或发泡剂的废水处理。因为膜具有高的传质速率，在Ｏ　中混　入可生物降解的有机气体后，可能会取得较好的降解效果。　１．３萃取ＭＢＲ　当废水中酸度、碱度、盐浓度高或有毒、生物难降解有机　物时，就不适于周废水与微生物直接接触来实现处理。萃取　ＭＢＲ将废水与活性污泥用膜组件隔离，膜组件具有选择性，可　．使废水中的待处理成分透过，而水及其他物质则不能透过。污　’染物透过膜后在生物反应器中被微生物吸附降解，浓度不断下　降，在废水和反应器间形成一个浓度差，这是污染物进人生物　‘反应器的根本传质推动力。ｗ．Ｌｉｕ等用萃取ＭＢＲ处理高盐度、　强酸性的高浓度难降解氯酚废水，原水浓度为ｌ　０００　ｍ　Ｌ，出　水为１００　ｍ　Ｌ，获得了较好的效果。运行中，污染物传质的主　要阻力来自于膜组件和附于膜组件表面的生物膜。Ｇ。Ｌｉｖｉｎｇｓｔｏｎ　等用萃取ＭＢＲ处理氯苯，流量为５０　Ｌ／ｈ时去除效率达９８％～　９９％，但传质系数很小。通过试验发现，这是由于膜组件和生　物膜阻力的原因，改进膜组件后，在去除效率不变的条件下，　町处理５００Ｌ，ｈ的废水，处理能力提高了ｌ０倍。萃取ＭＢＲ中，　从膜内向外扩散的污染物和从污泥向膜扩散的０：产生了异向　运动，这有别于传统反应器中的同向运动，且它们在生物膜上　相遇，这样就大大提高了污染物处理速率。但过厚的生物膜会　阻碍污染物和Ｏ　的扩散，故保持适当的生物膜厚度是很必要　的。萃取ＭＢＲ中特定污染物存在于反应器中，这样向反应器　投加降解该种物质的专性细菌后，可以提高降解的针对性和效　率，有时还可添加无机营养成分来促进高效降解。　２　ＭＢＲ的优点　ＭＢＲ是一种新型、高效的污水处理工艺，它在许多国家已　得到较好的运用。与传统的活性污泥处理工艺相比存在如下的　优点：（１）可以使水力停留时间和污泥龄完全分开，使运行控制　更灵活、稳定。（２）出水ＢＯＤ５、氮、磷和悬浮固体浓度很低，　不含细菌、病毒、寄生虫卵等，出水符合三级处理标准，可直　接回用或补充地下水。（３）ＭＢＲ污泥负荷一般０．１～０．２　ｋｇ　ＣＯＤ／（ｋｇ　ＶＳＳ　ｄ）左右，而体积负荷可达数千克左右。（４）污泥浓　度高，传氧效率高达２６％～６０％左右，节省能耗。（５）ＭＢＲ利　用其高的ＭＬＳＳ，可以保证有机负荷高峰期的出水水质，且在　低峰期污泥可以进行自身消化（内源呼吸），致使剩余污泥比常　规活性污泥法处理少５０％￣８０％，可以减小剩余污泥处置费用。　（６）利于世代时间长的硝化细菌的增殖，从而提高硝化效率。（７）　ＭＢＲ里由于存在高浓度的ＭＬＳＳ，硝化与反硝化同时存在，且　具很高的反硝化效果，脱氮能力强。　３　ＭＢＲ在国内外的研究应用　３．１国外研究现状　ＭＢＲ在废水处理领域的应用研究始于２０世纪６０年代的美　国，Ｄｏｒｒ—Ｏｌｉｖｒｌｎｃ采用超滤膜与活性污泥法相结合处理生活污　水，受膜制备技术所限，膜的使用寿命短、水通量小，在实际　应用中遇到障碍。８０年代以后，国际上对ＭＢＲ的研究方兴未　艾，法国、美国、澳大利亚等深入开展了ＭＢＲ的研究，为推　广应用奠定了技术基础。现在，ＭＢＲ已成功地应用于水道污水、　粪便污水、垃圾渗滤液等废水处理。随着膜制造技术的进步，　ＭＢＲ的处理对象已从单纯的生活污水扩展到高浓度有机废水、　含油废水、制革废水等工业废水。在处理生活污水方面，Ｕｅｄａ　等用中空纤维抽吸式聚乙烯ＭＢＲ工艺处理乡村生活污水，膜　通量约为１２１　Ｌ／（ｍ￣．ｈ　），ＨＲＴ为ｌ３～１６　ｈ，当进水ＢＯＤ５为　（１３３￣５８）ｍ　Ｌ、进水ＳＳ为（１３２￣６８）ｍ　Ｌ、总氮为（３２￣１９）ｍｇ门Ｌ、　总磷为（３．８￣３．０）ｍ　Ｌ时，去除率分别为９９％、９９％、８３％、７０％。　Ｃｈｉｅｍｃｈａｉｓｒｉ分别采用中空纤维、板式ＭＢＲ工艺处理城市生活　污水，ＨＲＴ为２４　ｈ，进水ＣＯＤ为６０￣４９０　ｍ　Ｌ时，对ＣＯＤ　的去除率分别为８０％￣９８％、大于９３％。Ｂａｉｌｅｙ等用错流式微　滤ＭＢＲ工艺处理生活污水，对ＣＯＤ的去除率超过９７％。Ｍｕｌｌｅｒ　等用错流式徼滤ＭＢＲ工艺运行３００　ｄ，污泥浓度升到４０￣５０　Ｌ，达到稳定，对处理ＣＯＤ的体积负荷为０．９～２．０　ｋ　ｍ　。ｄＪ、　维普资讯 http://www.cqvip.com

广・东化工　２００６年第１　１期　第３３卷总第１６３期　６８　ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　污泥负荷为０．０２１　ｋｇ／（ｋｇ’ｄ），总有机碳去除率／＞９０％。在处理工　业污水方面，Ｈａｒａｄａ等用膜一厌氧生物反应器处理含高浓度颗　粒有机物合成废水，小试运行效果良好，当进水ＣＯＤ为５００　ｍｇ／Ｌ，ＨＲＴ为４８～ｌ２０　ｈ时，污泥浓度可达ｌ５．０　ｇ／Ｌ，对ＣＯＤ　去除率为９８％。Ｋｉｍｕｒａ等报道采用有机膜生物反应器工艺处理　小麦淀粉废水的试验，进水ＣＯＤ为３６　ｇ，Ｌ、膜面积为５４　ｍ　，　污泥浓度可达１６．９　ｅｅＬ，ＣＯＤ去除率为７５．５％；处理造纸及纸　浆工业废水，进水ＣＯＤ为２８　Ｌ时，污泥浓度达到ｌ　５．０　ｅｅＬ，　ＣＯＤ去除率为９６％。　２００２年，Ｃｈｅｔｔｉｙａｐｐａｎ　Ｖｉｓｖａｎａｙｈａｆｌ等为减少反渗透法用于　脱盐海水中的操作和维护，改进了ＲＯ系统的工作情况。Ａｌｐｅｒ　Ｎｕｈｏｇｌｕａ等用ＭＢＲ对饮用水进行脱氮的实验，实验反应器为　一个搅拌釜，并且分别以间歇和连续两种方式进行操作。利用　ＭＢＲ系统可使ＮＯ３・Ｎ去除率上升到９８．５％。并且膜的渗透量随　着ＭＬＳＳ浓度的增加而增加。Ｂｏｒｉｓ　Ｌｅｓｊｅａｎ等对提高生物亚磷　酸盐和氮的去除率的构型的改进进行了研究。研究中，在不同　构型中对一个台架规模中试厂（ＢＳＰ，２００￣２５０　Ｌ）和两个ｍｅｄｉ－　ｕｍ—ｓｃａｌｅ中试厂（２／／Ｍ　Ｓ　Ｐ，ｌ０００￣３０００　Ｌ）进行了操作。这些　构型包括前脱氮和不带任何碳源的后脱氮。两个固体保留时间　（ＳＲＴ）分别为ｌ　５　ｄ和２６　ｄ。与在Ｂｅｒｌｉｎ柏林一Ｒｕｈ　Ｌｅｂｅｎ的活性　污泥处理厂用成套的生物磷去除设备做的试验（１２～ｌ８　ｄＳＲＴ）　平行。试验表明，在前后脱氮模型中，利用系统可达到有效的　Ｂｉｏ・Ｐ去除率。在污泥年龄和有机物沉积量相同的条件下，ＭＢＲ　系统比传统技术的磷去除率略高。Ｈｉｄｅａｋｉ　Ｎｏｍａ等将膜技术应　用于菲律宾一旅游胜地海岛的水处理，该岛的饮用水由反渗透　法海水淡化制得。污水集中到污水处理厂，采用微滤膜生物反　应器处理，处理后的水用来冲厕所和灌溉。　３＿２国内研究现状　我国已开展对ＭＢＲ的研究。目前，膜生物反应器已用于　处理造纸排放的难降解有机废水（采用微滤膜、中空纤维膜　ＭＢＲ）；毛纺印染废水（采用厌氧／好氧ＭＢＲ）；处理高浓度氨　氮废水（组合式ＭＢＲ），还应用于生活污水的处理，处理过的废　水水质均达到相应的排放标准。ｌ９９８年清华大学环境工程系邢　传宏对无机ＭＢＲ处理生活污水进行了试验研究；ｌ９９９年同济　大学和大连理工大学的李红兵、杨磊等人也先后对生活污水进　行了试验，前者利用中空纤维微滤ＭＢＲ处理生活污水，后者　是利用中空纤维超滤ＭＢＲ处理生活污水；２０００年顾平等用中　空ＭＢＲ对生活污水进行了中试研究；２００　１年郑祥等用ＭＢＲ　对毛纺废水进行了中试研究，对ＣＯＤ、ＢＯＤ５、色度、浊度的　平均去除率分别为９２．１％、９８．４％、６０．７％、９８．９％。目前已经有　ＭＢＲ应用于污水处理和中水回用工程的实例。　２００３年，张西旺等在一体式处理高浓度有机废水研究的基　础上，针对高氨氮城市小区生活污水进行中试研究。该试验膜　组件的总表面积共计ｌ２　ｍ　，反应器的总容积为２　ｍ　，并可根　据实验要求进行调整，给水池的容积为０．５　ｍ　。此文着重研究　了不同运行状况下处理效果、影响因素及膜通量的衰减规律。　试验表明：通过增设泥水回流和缺氧区可将氨氮去除率从６０％　提高到９５％以上，在进水ＣＯＤＣｒ为３３０ｍｇ・Ｌ～、ＮＨ３为１００ｍｇ・Ｌ　时，出水ＣＯＤｃ　和ＮＨ３分别低于２５　ｍｇ・Ｌ～、５　ｍｇ・Ｌ～，且其他　指标均达到生活杂用水质标准（ＣＪ２５卜８９）。顾平等用浸没式膜　生物反应器处理生活污水，膜组件由中空纤维微滤膜制成，膜一　材料为聚乙烯，平均孔径为０．２　ｌａｍ，膜组件面积为ｌ３．９　ｍ　，反　应器容积为０．７　ｍ　，进行了ｌ５０　ｄ实验。实验结果表明，该系统　对有机物和含氮化合物的去除率高，而且出水中无悬浮液和浊　度。冲击负荷对有机物的去除没有显著的影响，但对含氮化合　物的去除影响较大。　４　ＭＢＲ主要存在问题一膜污染　４．１　ＭＢＲ污染机理　膜污染不仅包括由于不可逆的吸附、堵塞引起的膜污染（不　可逆污染），而且包括由于可逆的浓差极化及其导致凝胶层的形　成（可逆的污染）。二者共同运行过程中引起膜通量的衰减。浓　差极化是在料液透过膜时，截留在膜面上的溶质不断积累，形　成由膜面浓度到主体溶液之间的浓度差，促使溶质反向扩散到　主体溶液中，当膜面溶质浓度增加到某一极限值时就发生凝胶　层，使阻力倍增，透过通量急剧下降。　影响ＭＢＲ膜污染的因素可分为三大类：膜组件（如膜材料、　膜孔径和分布、膜组件的构造）、操作条件（如压力、错流速率　和紊流）、污泥混合液特性。ＭＢＲ处理污水不同于常规的膜过　滤污水，因此，研究ＭＢＲ的膜污染机理，不仅需要考虑常规　的膜污染过程，并且应充分考虑到混合悬浮液的生物动力学特　性及其与膜过滤的关系。至今，ＭＢＲ的膜污染机理并没有完全　弄清楚，这需要进一步研究。剪切力导致污泥颗粒破碎（如污泥　颗粒大小从９５￣２００　ｍｍ变为６～１０　ｍｍ），同时也刺激了胞外　物（ＥＰＳ，Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　Ｓｕｂｓｔａｎｃｅ）的释放，这导致了水　力阻力的增加，因此，污泥混合悬浮液中胶体和可溶性物质是　膜污染的主要影响因素。但与上述结论相反，Ｄｅｆｉｎａｃｅ等认为　悬浮物、胶体和可溶性物质占膜污染的比例分别是６５％、３０％　和５％，也就是说，悬浮物和胶体是膜污染的主要影响因素。　Ｃａｒｒｏｌｌ和Ｂｏｏｋｅｒ认为中空纤维膜污染机理和速率与中空纤维膜．　丝的长度和直径有关，如膜丝的轴向特征在膜污染的初始阶段　是关键的影响因素，因此，他们调查了中空纤维膜丝长度对膜　污染的影响并建立了一个简单模型。　４．２膜污染的控制对策　膜污染控制对策有：低压恒流操作、膜的反冲洗、换向操　作、化学清洗、膜材料改性、膜组件的优化设计、临界通量控　制、水动力学控制、空气喷射和活塞流。下面重点介绍膜组件　优化设计、临界通量控制、水动力学控制、空气喷射和活塞流。　４．２．１膜组件的优化设计　应充分考虑膜组件的放置方式与水力形态（错流、穿流和　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第ｌ１期　广东化工　６９　第３３卷总第１６３期　、ｖｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　活塞流）的关系、中空纤维膜的管径与长度的关系。中空纤维　面上没有污泥颗粒沉积，水力阻力的增加主要由胶体和可溶性　膜组件有外压型（过滤从外一内）和内压型（过滤从内一外）。　目前常见的是外压型中空纤维膜组件。外压型可在轴流（入流　物质引起。通过分体式陶瓷膜生物反应器处理污水的小试研究，　Ｔ　ａｒｄｉｅｕ等建立了两个膜污染速率的模型。这两个模型说明了　在给定的生物学条件下，水动力学条件对膜污染速率的影响。　４．２．４空气喷射和活塞流　与中空纤维膜丝平行）或穿流（入流与中空纤维膜丝垂直）的条件　下操作。前者如加拿大Ｚｅｎｏｎ公司的中空纤维膜组件在轴流条　件下操作，后者如日本Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ　Ｒａｙｏｎ公司的中空纤维膜组　件。中空纤维膜在ＭＢＲ的应用越来越多，常用的方式是把膜　组件浸没在生物反应器中，利用重力或真空抽吸获得膜通量，　中空纤维膜组件的优化设计就显得非常重要。影响中空纤维膜　在一定液体流速的情况下，根据气流速率的不同（小一大），　垂直管道的气液两相流可依次分为不同的５种流态：气泡流、　活塞流、涡流、环行流和雾状流。在内压型中空纤维膜内形成　活塞流的空气喷射方式有两种：气喷和气升。最近的研究表明，　空气喷射可有效控制一体式中空纤维ＭＢＲ的膜污染（提高膜　通量），但需要进一步研究，如优化设计和操作。分体式和一体　式ＭＢＲ的实验表明，通过曝气在中空纤维膜内形成活塞流，　可大大减轻膜污染，从而可提高膜通量２～４倍。　的设计和操作条件包括如下因素：气泡的数量和特性、采用的　膜通量、膜丝的放置方向（横向或轴向于气泡流）、膜丝直径、　长度、装填密度和松紧度、污泥浓度等。试验表明（外压型中空　纤维膜）：（１）膜丝问气．液两相流时的膜过滤，曝气能显著提高　膜通量，膜丝轴向放置优于横向放置；（２）膜丝放置方向的影响　表明，没有曝气时细膜丝（内径／９１＇径＝０．３９　ｍｍ／０．６　ｍｍ）横向放置　优于轴向放置，且运行对错流敏感，在中等错流速率下，粗膜　丝（内径／外径＝１．８　ｍｍ／２．７　ｍｍ）轴向放置优于横向放置。有曝气　时膜丝轴向放置优于横向放置，如加拿大Ｚｅｎｏｎ膜生物反应器；　５　ＭＢＲ的发展展望　ＭＢＲ具有处理效率高、分离效果好、占地少、操作简便且　易实现自动化控制等特点。但膜价格高、易于引起膜污染、能　耗和运行费用高等难题了ＭＢＲ的推广，需要进行深入研　究和改进。　（３）考察膜丝直径的影响表明，在错流系统中，无论是否曝气，　细膜丝优于粗膜丝；（４）膜污染取决于采用的膜通量和轴向流量　分布，当采用的膜通量小于临界通量，膜运行稳定，当膜丝疏　５．１研制高效、高强度、廉价膜材料　实际应用的膜材料分为有机膜和无机膜。有机膜易污染、　堵塞，只能在低温、低压下操作。２Ｏ世纪９Ｏ年代研制出的耐　松而不是绷紧时，细膜丝的运行更好；（５）通过模型计算表明，　当膜丝长度为０．５～３．０　ｍ时，适宜的膜丝内径是０．２～０．３５　ｍｍ。　对内压型中空纤维膜组件来说（目前常用的中空纤维膜内径３　ｍｍ），为在膜丝内形活塞流，可采用大管径的中空纤维（内径分　别为８．５、９．５和ｌ０　ｍｍ），结果显示，活塞流可有效提高膜通量。　４．２．２在采用酵母细胞悬浮液进行微滤　高温、耐高压、孔径易控制的无机膜已得到广泛重视，发展迅　猛。近年来的研究表明，仿生膜能很好地解决传统膜许多难以　克服的缺点，如果能实现工业化生产，必将大大促进ＭＢＲ的　广泛应用。　５．２研究新型ＭＢＲ　ＭＢＲ的核心是生物反应器和膜组件的结合，发展至今已研　制出许多类型。开始只是将膜组件代替好氧生物处理中的二沉　池，后来又将它应用在厌氧处理中，曝气ＭＢＲ的出现则解决　了随之产生的高污泥浓度需氧量大的问题。针对特定废水处理，　又研制出了萃取ＭＢＲ。在操作上，先后出现了连续运行、间歇　运行、空曝气、脉冲过滤等多种方法。国内有人向反应器内投　加海绵管状载体，这种方法也取得了很好效果。　总之，ＭＢＲ以其独特的优点在各领域都有其应用，特别是　在废水处理领域，随着废水资源化的迫切需要以及排放水质要　Ｆｉｅｌｄ等在１９９５年提出临界通量的概念。目前没有一个统　一的临界通量定义，有三种定义分别是基于颗粒质量平衡、膜　操作压力增加和显微直接观测（ＤＯＴＭ，Ｄｉｒｅｃｔ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ），但他们的本质是膜组件在临界通量下操　作，膜污染不会显著发生。错流微滤试验表明，根据颗粒质量　平衡和膜操作压力增加确定的临界通量，其随着颗粒的大小增　加而增加，随着进水浓度的升高而减少，但不随着膜孔径的大　・小而变化，但根据ＤＯＴＭ确定的临界通量小于其他两者。长期　试验表明：根据颗粒质量平衡确定临界通量更具现实性。　４．２．３水动力学控制　求的提高，ＭＢＲ必将得到更加广泛的应用。　分体式ＭＢＲ（管式陶瓷超滤膜）的小试规模试验表明：采　用恒通量操作方式，在低膜面流速下（０．５　ｍ’ｅ－’；Ｒｅ　１２００）　污泥颗粒沉积在膜表面形成泥饼层，导致水力阻力迅速增加（大　于ｌ０９　ｍ・ｅ。）；在常规膜面流速下（４　ｍ・ｅ　；Ｒｅ￣９０００），膜表　（本文文献格式：张文．膜生物反应器在污水处理中的应用研究　【Ｊ】．广东化工，２００６，３３（１　１）：６６－６９．）