MBR操作规程工艺流程、原理、适用范围-MBR工艺的优点-MBR工艺系统选择关键技术-MBR膜安装与调试

MBR膜池操作规程(参考)

1工艺描述

MBR池利用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方

面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大增加，达到很高的水

平，使降解污水的生化反应进行得更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精

度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。

膜区设置MBR膜组件系统及配套的出水、反洗、清洗、吹扫、吊装等系统。

MBR膜区内的吹扫(曝气)有两个用途，一是用于膜组件周围的气水振荡，保

持膜表面清洁，二是为提供生物降解所需要的氧气。生物降解后的水在滤液自吸

泵的抽提作用下通过MBR膜组件，滤过液经由MBR集水管汇集送到清水池。

通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在膜池中，可以有效截留硝

化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降解的大分子有

机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。MBR膜组件

下部设置专用的吹扫系统，吹扫抖动膜元件，以缓解膜元件周边的污泥浓度累积。

剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥的浓度及污泥

龄。

同时为了保证MBR膜组件有良好的水通量，能持续、稳定地出水，使用了

专有的清水反洗、化学反洗及化学清洗程序对膜组件进行定时清洗。

2操作及控制

控制要点：

(1)控制好氧池MLSS稳定在5-6L时，可以打开进水阀，将曝气池

中的泥水混合物溢流入膜池。

(2)污水进入膜池前，确认要进行曝气操作的膜池主管阀门处于关位，

支管上所有与膜组件相连的阀门处于开位，其它未安装膜组件的

阀门处于关位。开启一台风机对膜池曝气，防止膜池中的曝气管

堵塞，然后膜池方可进水。

(3)进水前确认已安装膜组件的膜池的前后闸门全部打开，另外两个

廊道闸门关闭，关闭配水渠、污泥渠的连通闸门。

(4)调整鼓风机风量，将池内的溶氧量控制在2mg/L以上。

(5)确认所有膜廊道曝气量均匀，所有膜箱曝气良好，并没有污泥累

积在膜丝上。

3运行时应注意的问题

(1)温度

污水温度随气温会有变化，可适当投入接种污泥，并控制较低的运行

负荷(污泥)。当原污水温度＜12C时，生化系统的硝化作用会降低，膜系

统出水氨氮指标可能会超标。

(2)曝气量

污泥培养初期，由于污泥尚未大量形成，产生的污泥絮凝性能不太好，

还处于离散状态，加之污泥浓度较低，微生物易处于内源呼吸状态，因此

曝气量不能太大。控制在设计正常值的1/2左右即可。否则，絮状污泥不

易形成。

(3)监测与检查

污泥培养过程中，不仅要观测曝气池混合液的SV与MLSS,还应随

时观察污泥的生物相，了解菌胶团及指示微生物的生长情况，以便根据情

况对培养过程进行必要的调整。

(4)回流污泥量的控制

回流污泥系统的控制采用回流比恒定，当入流污水量变化时，回流污

泥量相应做调整。采用这种方法，当剩余污泥排放量基本不变的情况下，

可保持MLSS、F/M以及曝气池内泥位基本恒定，而不随入流污水量Q的

变化而变化，从而保证相对稳定的处理效果。

(5)剩余污泥排放量的控制

由于本工程采用MBR工艺，来水水质较好，产泥量较少。随着系统

的稳定运行，系统内污泥量会逐渐增加，污泥浓度需要根据工艺调整需求

进行调节。每日排放的污泥量、排泥时间与进水污染物浓度、进水水量有

密切相关，应根据工艺分析后进行。

MBR系统的剩余污泥排放直接由膜池排放，浓度约可达到8000-

12000mg/Lo与传统工艺二沉池排泥相比，其脱水性能、沉降性能均稍差，

其脱泥系统运行参数，包括进泥量、加药量、调理强度与时间等均需要灵

活调整，保证稳定运行。

4配套设备操作简述

4.1设备描述：

设备间主要为放置膜组件出水系统等设备。另外设置了其他辅助系

统，如消毒系统、压缩空气系统、膜清洗系统、真空系统、臭氧消毒系统

等，用以保证系统的正常启动运行及出水水质的稳定。

设置渗透抽吸泵，单个廊道对单台泵，如果水量小，可减少廊道对应

的泵的开启台数。

设置真空泵，用于帮助渗透抽吸泵启动。

设置压缩空气系统一套，作为再生水厂气动阀的气源。

膜清洗系统分为两部分：反向清洗系统和在线清洗系统。几个膜廊道

共用1台反冲吸泵。反向清洗系统包括次氯酸钠储罐、次氯酸钠加药泵、

次氯酸钠卸料泵；在线清洗系统包括草酸（或柠檬酸）化料器、草酸（或

柠檬酸）储罐、草酸（或柠檬酸）加药泵。两个系统的加药泵均建议1用

1备，如储罐内药液浓度过低，也可2台同时启动。

4.2控制目标：

各系统工作稳定、能够自动运行；

膜系统工作良好，流量-负压稳定，能够按设定流量运行；

各气动阀、液位计、浊度仪、流量计等仪表工作正常、准确；

膜清洗系统正常运行并有效；

4.3相关参数：

各廊道产水设定值；产水负压限制＜-30kPa；出水浊度＜1.0NTU;

各廊道产水/反洗时间：9min/lmin；

反洗流量/压力：50L/m2/h/＜0.2Mpa；达到40kpa需反洗；

膜药洗系统运行：1天1次加药反洗，5（XM000ppm（有效氯浓度）次氯酸

钠，1月-3月1次化学清洗洗，500-2000ppm（有效氯浓度）次氯酸钠；

4.4控制要点：

（1）真空泵操作

真空泵是用来帮助渗透抽吸泵完成首次启动或正常工作过程中管道

内产生气体导致流量降低时的抽真空。当现场操作满足下面条件中任何一

条时启动抽真空：1、MBR系统开始投入运行，首先启动抽真空程序。2、

气液分离罐内持续检测到液位低于“低液位”时，抽真空泵启动，对应的抽

真空气动蝶阀打开，产水气动调节阀关闭，进行抽真空。

抽真空结束信号：检测到气液分离罐内液位持续高于“高液位”后，关

闭抽真空泵、对应气动蝶阀，打开产水气动调节阀和产水泵，恢复正常产

水。连续三次抽真空仍达不到设定流量时，关闭调节阀并报警，需要进行

人工判断，确认设备或仪表是否有故障或膜组件是否已污染，排除故障或

清洗膜组件后，再按恢复按扭再次启动抽真空。

抽真空泵也可采用手动方式，采用手动方式时先确认抽真空泵开关旋

至手动档位，抽真空泵进、出口阀打开、真空罐排水阀关闭。先打开抽真

空气动阀，此时产水气动调节阀自动关闭，启动抽真空泵；当气液分离罐

的玻璃管连通液位计显示高水位时先关闭抽真空气动阀，关闭抽真空泵，

再打开真空罐排水阀排水，此时手动抽真空结束。

注意：以上自动真空泵工作时间可根据调试过程具体情况进行调整。

（2）渗透式抽吸泵操作

＞时间周期控制

抽吸出水泵周期运行：运行9min,反冲洗Imin,几个廊道轮流进行

反冲洗。另外受膜池液位及出水调节阀连动控制：

＞水位控制（以膜池有效深度5.0m的系统为例）：

/当水位降至低低液位4.25m时，膜池低低液位报警；

/当水位升至中低液位4.35m时，膜池低低液位报警复位；

,当水位降至中液位4.45m时，停抽吸泵、停反洗泵；

/水位升至中高液位4.55m时，抽吸泵开始产水，并按设定流量运行；

/当水位升至4.95m时，高高液位报警；

/当水位至高液位4.90m时，提升泵降频运行，高液位报警复位。

＞气动阀控制：

/任何情况下，产水调节阀关闭或未开启到位时，渗透抽吸泵停止工

作(或不启动)；

/产水气动阀与渗透抽吸泵联动，与CIP阀、反冲洗阀互锁；

＞压力控制：

真空表达到-30kPa时停止产水气动调节阀,并报警。

＞渗透抽吸泵开启前需确认的事项：

/确认膜池液位计可正常工作，并可实现最低、最高液位报警功能。

/确认与膜组件相连的出水阀门全部打开，未安装膜组件的阀门处

于关位。

/确认真空泵运转正常，并能正常启动。

/确认出水管上相应阀门打开，出水管路畅通。

/运行人员需记录渗透抽吸泵启动时真空表读数，并设定膜组件在

线冲洗负压限值P2=-4KPa；需确定认真做好抽吸泵运行记录及

维护记录。

(3)空压系统操作

/空压机的启动由空气罐压力控制，空气罐压力高于0.7MPa时，

空压机停止，低于0.4MPa时，空压机启动。空压机平常处于自

动状态。空压机平常处于自动状态。冷干机与空压机联动工作。

空气压力罐为气动阀和仪表等提供压缩空气源。

/应定期排空抽真空储气罐内积存的水，打开底部的排空阀即可实

现，推荐每天查看、操作一次。

/定定期排除空压机、冷干机内积存的油份、水分，每2天一次。

/应每年更换一次压缩空气管道上的精密过滤器的滤芯。

＞膜清洗系统操作详见膜使用说明书相关章节。

膜生物反应器（MBR）工艺

一、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。

二、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1/3T/2）、增量扩容方便、自动化程度高、操作简单等优点。

调节油庆林包累生物反控黑（好氧法）回用制放水箱

MBR工艺流程。

三、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

由于生物反应器内将污泥浓度提高了2〜5倍，容积负荷可大大提高，而且用膜组件代

替了二沉池和过滤设备，因此，与常规生物处理工艺相比，膜生物反应器的占地面积可大为

减少；

2.出水水质优质稳定

由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和

浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准

（CJ25.1-89）,可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。

同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微

生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反

应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获

得优质的出水水质。

3.剩余污泥产量少

该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污

泥排放），降低了污泥处理费用。

4.可去除氨氮及难降解有机物

由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截

留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时

间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

5.操作管理方便，易于实现自动控制

该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控

制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操

作管理更为方便。

6.易于从传统工艺进行改造

该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度

处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。

MBR也存在一些不足。主要表现在以下几个方面：

1.膜造价高，使膜生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；

2.膜污染容易出现，给操作管理带来不便：

3.能耗高：首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是MBR池中MLSS

浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻

膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高;

4.膜使用寿命有限：3-5年使用寿命，平均每年更换20%的膜片。

【用途】【适用范围】

•原有污水处理厂、自来水厂的升级、改造,市政污水

・市政污水处理厂、自来水厂的新建•医院废水

•高浓度有机废水的处理•洗涤废水

•纯水生产预处理•工业废水

•中水回用,食品、医疗废水

平片膜元件MBR膜生物反应器

四、膜生物反应器的技术经济分析：

尽管MBR的运行费用略高于常规生物处理方法，但MBR的处理出水能达到中水回用的目

的，且随着膜制造技术的进步，膜质量的提高和膜制造成本的降低，MBR的投资也会随之大

幅度降低。另外，各种新型膜生物反应器的开发，如在低压下运行的重力淹没式MBR、厌氧

MBR等与传统的好氧加压膜生物反应器相比，其运行费用大幅度下降。因此可以预见，膜生

物反应器作为中水回用技术将会愈来愈具有经济、技术上的竞争优势。预计中水回用将是

MBR在我国推广应用的主要方向。目前我国膜生物反应器在中水回用中的应用实例尚少，需

结合我国的经济发展水平和MBR工艺的特点，进一步加强研究以推动其工程化应用的进程。

五、3.14再生水装置：

本装置是一种自动化的高效污水生物处理设备，是十分理想的MBR污水处理、MBR中水

回用再生水设备。本系统适合治理规模较小的分散性水污染，适用场所有：居民小区、新农

村建设小区、学校、公共厕所等。具有占地面积小、高效节能、智能化控制、能耗低、出水

水质稳定、可无人看管等优点。适用水量2.5〜120m3/天；系统可并联使用。

【产品特点】【主要指标】

1、可用于处理站的安装及测试1、污水水质：生活污水

2、可安装在建设工程的现场2、处理水量：2.5-12011?/天

3、交货期限短3、运行费用:<0.5%/m3

4、易于迁移4、出水水质：优于国家一级A标准

I、前端处理池2、内扶梯3、污泥泵4、反应池5、MBR膜组件

6、清水池7、抽吸泵8、风机9、电控柜10、消毒装置11、操作间

附:

•CODcr容积负荷一一处理设施如曝气池单位容积能够接纳处理的CODcr的浓度，超过这个

浓度，就达不到设计的处理效率了。

•膜通量一一单位面积膜每天通过的水量，nP/n?•天。

'生活污水：0.3-0.5

一般：<自来水：0.4-0.8

I工业废水：0.2-0.4（0.25左右）

10

•平板膜清洗周期为3个月。

•沛尔MBR平板膜工作寿命：3-5年；工作温度：10-35℃；价格：500元/m,左右。

六、MBR平片膜与中空膜比较:

项目平片膜中空纤维膜

进口细格栅3mm1mm

处理中污泥浓度15000-20000mg/L12000-15000mg/L（实际更低）

耐久性10年以上5-8年以上

占地面积大小

出水水质优于一级A优于一级A

日常清洗不需要需要

日常清洗用水不需要有些需要纳米膜过滤水

定期冲洗4-6个月4—6个月

定期冲洗方式无需提出，在池内冲洗需要提出，在池外冲洗

江苏蓝天沛尔膜业有限公司产品规格

膜元件型号

型号PEIER-25(实验用)PEIER-100PEIER-150PEIER-175*

有效膜面积(m?)0.251.01.51.75

尺寸(mm)(长x宽x厚)518x365x151190x518x151780x518x152000x518x15

产水量(升/片.天)100〜135400〜550600〜825600〜825

膜材料PVDF+PET

材料膜孔径(um)0.08〜0.3

组成外框架ABS

骨架ABS或PE

曝气量(L/min.片)1012

重量(Kg)0.733.15.746.7

出水浊度(NTU)<1

出水悬浮物(mg/T)<5

寿命(年)3~5

11

价格(元/m2)500

膜组件型号

型号PEIER25-N*PEIER100-100PEIER150-100PEIER150-150PEIER175-100*

总有效膜面积(m?)2.5,5.0,12.510（）150225175

尺寸(m)(长x宽x厚)1.65x0.65x2.01.65x0.65x2.662.35x0.65x2.661.65x0.65x2.9

膜元件(数量)10,20,50PEIERR00（100片）PEER-150（100片）PEIER-150（150片）PEIER-175（100片）

产水量(nP/d)12540〜5560〜82.590〜123.560〜82.5

重量(Kg)50589912861085

支架材质304不锈钢

曝气管材质304不锈钢

集水管材质UPVC或ABS

注：1、PEIER25-N,N分别为10,20,50；

2、PEIERI75-100采用的膜元件为特殊产品，在特殊水质或特殊要求的情况下使用，产水量与一般产品

稍有差别。

3,表2、表3中的产水量均指进水为市政污水、抽吸压lOKPa,温度10℃时膜的初始过滤通量。

七、平片膜的结构：

•单片平片膜由滤板，膜垫，薄膜层，取水口组成。

•滤板由外框架和内支撑组成。滤板主要是对附着在表面的膜垫取水口三口

和薄膜层起支撑作用。用于市政污水处理的滤板主要有两种尺

寸。一种是1000mmX500mm,另一种是1600mmX500mm。滤板

中的内支撑上有水流沟槽，可以使得过滤后的水能够自由地在

其中流动。

•膜垫是薄膜过滤层的物理支撑。在滤板的两面均紧密地附着有

膜垫。

•薄膜层的材料为聚氯乙烯，薄膜层均匀地附着在膜垫的表面。

•取水口是最终处理后水的出口。过滤后的水经过滤板内支撑上

膜表面的

的水流沟槽，在水力压力或外部抽吸力的作用下流出。扩大图

12

八、平片膜的过滤机理:

1.物理过滤原理

平片膜浸没在污水中。污水在两片平片膜之间流动，清洁的水在压力或外部抽吸力的作

用下流入平片膜的滤板内，再通过平片膜的取水口流出至集水池，从而达到固液分离的作用。

膜表面聚集的污泥，在鼓风气泡剪切力的作用下，脱离膜表面，从而使膜的固液分离能力持

续保持。

2.生物过滤原理

平片膜除了具有普通膜的物理过滤原理外，在实际运行中，在平片膜的薄膜层外，会均

匀地生长一层致密的生物膜。这层生物膜对固液分离的贡献极大。大部分固体颗粒实际上是

被这层生物膜截留。生物膜的过滤极大地减缓了物理膜的污染速度，久宝田平片膜可以运行

数个月不清洗，主要是因为有了生

物膜的缘故。

九、平片膜组件结构组成：

平片膜组件由膜框架，膜支架

（平片膜），散气框架，散气管，

软管，集水管组成。

•膜支架。就是上面介绍的平片

膜，每个平片膜组件中可以安

装最多200片膜支架。

•膜框架。是用来支撑膜支架

的，一般用不锈钢材料制成。

•散气框架。散气框架位于膜框架的下部，为鼓风气泡提供上升通道。

•散气管。外部鼓风机的空气通过管道首先送至散气管的主管（下部较粗的管道），再通

过主管分配至散气支管。散气支管上有散气孔，空气通过散气孔，经过散气框架，吹入

膜框架的空隙之间，防止膜堵塞。

•软管和集水管•每个膜框架的出水口与出水软管相连接，出水软管的水再汇集至集水管,

最终流入集水池。

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十、平片膜运行

•平片膜的鼓风机一般按照每片膜(1600mmX500mm)7L/min设计，运行时，鼓风机的风量

一般不调节。鼓风机为24小时连续运行。

•抽吸泵的大小根据膜组件

数量设计，运行时，为了清

除污染，采取开9分钟，停

1分钟的逻辑。该逻辑一般

由计算机自动控制完成。

•循环污泥泵的流量一般选

择进水量的2〜3倍，连续

运行。

•剩余污泥泵根据池中MLSS

计的读数定时运行。池中

MLSS的浓度一般控制在15000〜20000mg/L左右。

•抽吸泵入口管道中，安装了压力计，通过压力计的读数可以了解膜污染的程度。初时运

行时，压力损失很小，经过4〜6个月的运行之后，压力损失逐渐增加，一般压力损失达

到2米水柱时，就要对膜进行清洗。

H^一、污水厂的MBR改造

14

1.普曝池改造为MBR

沉砂池

剩余污潴

•为防止MBR堵塞，需要在进水前增加l-3mm的细格栅。

•一般普曝池的水力停留时间为5-6小时，改造时需要将原普曝池分为缺氧池和曝气池，

其中缺氧池的停留时间根据进水总氮的浓度可设定为1.5-3小时，普曝池剩余部分为曝

气池。曝气池中有时需要少量增加曝气器的密度，缺氧池中需要增加潜水搅拌机。

•原来的二沉池改造为MBR池，可以利用原池，为节省用地，亦可重建。MBR池中安装膜反

应器，增加膜曝气鼓风机，增加膜出水抽吸泵。

•MBR工艺的回流比一般为200%—300的回流泵一般需要更换。

•其它辅助工作包括，增加电力供应能力，增加仪表，增加一套（或多套）膜清洗设备。

2.A/0工艺改造为MBR

缺氧池曝气池二沉池

沉砂池出水

出行----

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回流泥以

•为防止MBR堵塞，需要在进水前增加3nm的细格栅。

•由于池中污泥浓度提高，需要适当增加缺氧池中的搅拌器数量和曝气池中曝气器的数量。

•原来的二沉池改造为MBR池，可以利用原池，但实际MBR池的用地比原来的二沉池要小,

为节省用地，亦可重建。MBR池中安装膜反应器，增加膜曝气鼓风机，增加膜出水抽吸泵。

•其它辅助工作包括，增加电力供应能力，增加仪表，增加一套（或多套）膜清洗设备。

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应器，增加膜曝气鼓风机，增加膜出水抽吸泵。

其它辅助工作包括，增加电力供应能力，增加仪表，增加一套（或多套）膜清洗设备。

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MBR工艺的优点

1、运行管理方便

传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况下运行会出现污泥膨胀

现象，使得泥水难于分离而导致出水质量下降甚至不达标。而MBR工艺是用膜得

过滤作用来进行泥水分离，污泥膨胀并不影响MBR系统的正常运行和出水水质，

因而运行管理及为方便。

2、占地面积少

传统的好氧活性污泥处理工艺的污泥浓度一般在3000~5000mg/L,而MBR工

艺的活性污泥浓度一般在800012000mg/L,且不需要生化沉淀池，因而大大减少

占地面积和土建投资，其土建占地面积约为传统工艺的1/3。

3、处理水质稳定

膜组件能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的

微生物，因此系统内的生物相极其丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，

处理的深度和系统抗冲击能力得以加强，处理水质稳定。

4、具有优良的脱氮效果

MBR工艺系统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

率得以提高。

5、污泥龄长

膜分离使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的

停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥

负荷长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。

6、动力消耗低

中空丝膜所须的吸引压力仅为-0.「-0.4公斤/cm2左右，动力消耗极低。近

年来由于膜生产工艺的改进以及新材质的应用，有效减少了膜污染堵塞现象，大

大减少了清洗的工作量，延长了膜组件的寿命，寿命可达旷5年。

18

1MBR工艺系统选择关键技术

1.1MBR工艺系统的分类1.1.1分置式和一体式按生化系统和膜分离系

统的相对位置，MBR可分为分置式和一体式两种。分置式MBR是将膜组件放置在单

独的膜池内，其特点是膜组件分组明确，运行环境良好，便于独立运行和清洗、

检修。一体式MBR则是将膜组件直接放置在生化系统内，其特点是节省占地，但

是不利于膜组件的分组和配套管路的敷设。LL2浸没式和管式按膜组件的放

置位置，可分为浸没式和管式两种。浸没式是将膜组件浸没于生物反应器或膜池

内，管式是将膜元件装填在膜管内，再设置膜架放置膜管。1.1.3正压式和负

压式按过滤推动方式分，可分为正压式MBR和负压式MBR两种。正压式MBR一般

采用管式膜，通过料液循环错流运行，生物反应器的混合液由泵增压后进入膜组

件，在压力作用下滤液成为系统处理出水，活性污泥、大分子物质等则被膜截留。

其特点是运行稳定可靠，操作管理方便，易于膜清洗、更换及增设，但动力消耗

高。负压式MBR一般采用浸没式MBR,通过泵的负压抽吸作用得到膜过滤出水。同

时设置膜擦洗曝气，利用曝气时气液向上的剪切力来实现膜面的错流效果，以增

加膜表面的紊流和减轻膜表面的污染。其特点是不需要混合液的错流循环系统，

能耗较低，且不需复杂的支撑膜架。LL4MBR工艺系统的选择对于城镇污水

处理工程，由于规模一般均在万m7d以上，考虑到膜组件运行环境、污泥浓度控

制、脱氮除磷对DO的控制要求以及降低能耗要求等，一般均采用负压抽吸浸没式

分置式MBR工艺。1.2生化系统的形式由于目前污水排放标准普遍提高了对

脱氮除磷的要求，所以几乎所有的传统脱氮除磷工艺都被应用到了MBR工艺中，

如AO、A;0（包括AP氧化沟）、SBR等。1.2.1SBRMBR工艺将SBR与MBR

相结合形成的SBRMBR工艺，除了具有一般MBR的优点外，对于膜组件本身和SBR

工艺两种程序运行都互有帮助。由于膜组件的截留过滤作用，反应中的微生物能

最大限度地增长，利于世代时间较长的硝化及亚硝化细菌的生长繁殖，因此，污

泥的生物活性高，吸附和降解有机物的能力较强，同时也具有较好的硝化能力。

此外，SBR工作方式为除磷菌的生长创造了条件，同时也满足了脱氮的需要，使得

单一反应器内实现同时高效去除氮磷及有机物成为可能。与传统SBR系统相比，

一方面SBRMBR在反应阶段利用膜分离排水，可以减少传统SBR的循环时间；另一

方面，序批式的运行方式可以延缓膜污染。L2.2A'OMBR工艺由A20工艺与

膜分离技术结合而成的具有同步脱氮除磷功能的AUMBR工艺，进一步拓展了MBR

的应用范畴。在该工艺中设置有两段回流，一段是膜池的混合液回流至缺氧池实

现反硝化脱氮，另一段是缺氧池的混合液回流至厌氧池，实现厌氧释磷。A20MBR

工艺中高浓度的MLSS、独立控制的水力停留时间和污泥停留时间、回流比及污泥

负荷率等都会产生与传统A20工艺不同的影响，具有较好的脱氮除磷效率。

19

1.2.3AP/AMBR工艺&O/AMBR工艺是一种强化内源反硝化的新型工艺，利用

MBR内高浓度活性污泥和生物多样性来强化脱氮除磷效果，其内部流程依次为厌

氧、缺氧、好氧、缺氧和膜池。该工艺在传统工艺后再设一级缺氧池，在利用

进水快速碳源完成生物除磷和脱氮后，利用第二缺氧池进行内源反硝化，进一步

去除TN后再利用膜池的好氧曝气作用保障出水。由0/AMBR工艺是针对进水碳源

不足，而同时又有较高脱氮要求的污水处理项目所开发，也是强化脱氮的MBR脱

氮除磷工艺。1.2.4A(2A)0MBR工艺

A(2A)0MBR工艺是两段缺氧A汩工艺与MBR工艺的结合，其特点是在传统的及0工

艺中设置了两段缺氧区(缺氧区I和缺氧区H),在缺氧区I内从好氧区回流的

NO「完全被还原，实现完全反硝化；而在缺氧区H内实现内源反硝化，节省外加

碳源的投加。大大提高了污水的生物脱氮效率，同时避免了外加碳源，节约运行

费用，因此具有很高的价值。1.2.53AMBR工艺3AMBR是依据生物脱氮除磷

机理，结合膜生物反应器技术特点而形成的具有高效脱氮除磷性能的新型污水处

理工艺。其内部流程依次是第I缺氧池、厌氧池、第H缺氧池、好氧池和膜池，

膜池混合液分别回流至第I缺氧池和第II缺氧池。第I缺氧池利用进水碳源和回

流硝化液进行快速反硝化；接着混合液进入厌氧池进行厌氧释磷，减少了硝酸盐

对释磷的影响；第II缺氧池再利用污水中剩余的碳源和回流的硝化液进一步反硝

化脱氮；好氧池内同步发生有机物降解、好氧吸磷和好氧硝化等多种反应，彻底

去除污水中的污染物；混合液再经膜过滤出水，实现了对污水中有机物和氮磷的

去除。3AMBR工艺合理地组合了有机物降解和脱氮除磷等各处理单元，协调了各种

生物降解功能的发挥，达到了同步去除各污染指标的目的，具有较高的推广应用

价值。1.2.6A/AQMBR工艺A/A-OMBR工艺属3AMBR工艺的改进工艺，设置

有第I缺氧区、厌氧区、第II缺氧区、好氧区和膜池共5个处理单元。预处理后

的污水首先按比例分配流量分别进入第I缺氧区和厌氧区，然后依次重力流入第

H缺氧区、好氧区和膜池，最后通过膜过滤抽吸出水。根据脱氮除磷需要设置有

两级回流，第一级回流是膜池的混合液回流到好氧区前端，第二级回流是好氧区

的混合液分别回流到第I缺氧区和第II缺氧区，两者之间的流量比例通过回流渠

道和调节堰来分配。前置的第I缺氧区，优先最大限度地利用进水碳源快速完成

反硝化过程，去除大部分的硝态氮。在第II缺氧区内与部分从好氧区回流过来的

富硝酸盐混合液再次混合，在长时间的缺氧条件下，可以发生内源反硝化反应，

进一步地去除了污水中的硝态氮。此外，将厌氧区放在第I缺氧区之后，使得回

流液中硝态氮被充分反硝化，减少了其对聚磷菌的抑制，提高除磷效果。

1.2.7生化系统形式的选择生化系统形式的选择主要应考虑以下几方面：①进

水水质情况(如难生物降解有机物浓度、碳氮比、碳磷比等)；

20

②出水水质要求(尤其是对脱氮除磷的效果要求等)；

③进水水质水量波动情况；

④气候条件等。从目前应用的工程经验来看，由0及其变形强化工艺是众多应用在

MBR脱氮除磷工艺中处理效果最为突出，运行管理最为方便，也是最稳定可靠的一

类。表1介绍了目前各种形式的及其改进型的MBR脱氮除磷组合工艺的应用情

况。

表1A20及其改进型的MBR组合工艺应用情况

工艺内进水

工艺形式回流方式应用情况

部流程方式

厌氧-缺氧-好氧-膜两段回流一膜池回

无锡梅村水处理厂二期工程(3.0Xl0'm7d)s

池厌氧单点进水或厌氧、缺氧两流硝化液

A20MBR无锡新城污水处理厂二期工程(e.oxiotf/d),

或缺氧-厌氧-好氧点进水或三段回流一好氧

无锡胡康污水处理厂二期工程(2.3X10'n>7d)

-膜池区回流硝化液

三段两点回流一好

厌氧-缺氧I-好氧-无锡新区硕放污水处理厂二期工程(2.0X10'm7

A2O/AMBR厌氧、缺氧I两点进水氧区回流硝化液至

缺氧H-膜池d)

缺氧I和缺氧II

三段两点回流一好

厌氧-缺氧I-缺氧I无锡城北污水处理厂四期工程(7.0X10W/d),

A(2A)0MBR厌氧、缺氧I两点进水氧区回流硝化液至

I-好氧-膜池四川绵竹汉旺污水处理厂(O.SXIOmVd)

缺氧I和缺氧II

单段两点回流一膜

跌氧I-厌氧-缺氧北京密云再生水厂(4.5X10%3/d)、北京怀柔

3AMBR缺氧I、厌氧两点进水池回流硝化液至缺

II-好氧-膜池再生水厂(3.5X10%3/d)

氧I和缺氧II

两段两点回流一好

缺氧I-厌氧-缺氧无锡太湖国家旅游度假区污水处理厂三期工程

A/A2OMBR缺氧1、厌氧两点进水氧区回流硝化液至

II-好氧-膜池(1.75X10W/d)

缺氧I和缺氧II

2MBR工艺生化系统参数设计关键技术

2.1污泥浓度

由于后续通过膜来实现泥水分离，因此较传统活性污泥法可选取较高的MLSS值。

但是，在实际工程应用中发现：

①在实际进水有机物浓度低于设计进水水质情况下，MLSS值难以达到设计值，通

过减少排泥来维持MLSS值时会造成MLVSS/MLSS值偏低，导致生化池表面产生大

量的浮泥，而且反而降低了生物活性，影响处理效率；

②由于MLSS是最基本的设计参数，当实际值与设计值偏差较大时会影响相关设计

参数(如SRT、空气量)的准确度，从而影响了实际运行效果。

因此，对于进水有机物浓度较高的工业废水，可选取较高的污泥浓度值(~10g/L)

21

以尽量增大有机物去除能力；而对于城镇综合污水处理工程而言，由于进水浓度

相对不高，宜选取较低的污泥浓度（6~8g/L）o2.2泥龄对于有脱氮要求

的城镇综合污水处理工程，SRT宜根据硝化泥龄和反硝化泥龄来计算确定。需要注

意的是：由于系统内的MLSS较高，因此MBR工艺的泥龄通常较传统工艺长。但实

践表明：过长（30d）或过短的泥龄均会使膜的TMP增势加剧，而泥龄在20d左

右时，跨膜压差增长趋势变缓。因此，泥龄不宜太长，以20d左右为宜。

2.3污泥负荷对于传统活性污泥工艺而言，通常采用基于B0D、的污泥负荷作

为设计参数，但是，在MBR工艺中，由于MBR反应器内微生物的结构、种类和生

物相的变化使MBR工艺对有机底物的利用不仅仅局限于进水中的B0D,值，对部分

表现为C0D0的物质也可以利用，因此采用MBR工艺处理城市污水时，不宜采用污

泥负荷参数作为设计依据，而应将MLSS和SRT作为MBR工艺生物处理单元的主要

设计参数。而由MLSS和SRT推算出的污泥负荷往往仅为传统活性污泥法污泥负荷

的一半左右。较低的污泥负荷一方面说明系统抗进水水质冲击的能力较强，另一

方面也说明采用MBR工艺处理城镇污水时污泥负荷不宜作为主要的设计指标。

2.4水力停留时间（HRT）

由于MBR系统的MLSS较高，以SRT计算确定的生物池的容积较小，相应的所需HRT

较短（7~10h）。实践证明，如果考虑到系统有较高的硝化和反硝化处理效果要求

时，过短的HRT将难以保证，因此应适当加大系统的HRT（~12h）,同时可相应降

低SRT,有利于控制膜污染。2.5需氧量和供气量

由于MBR反应器内的MLSS较传统工艺高，其混合液的液膜厚度、污泥粘滞度等会

发生变化，由需氧量计算供气量时应调整a、B和CO值，因此，MBR工艺的理论

供气量计算值应大于传统工艺。但是，大量工程实践发现，实际生化池供气量小

于计算量。分析其主要原因是：

①为了控制膜表面污堵，需要采用空气擦洗来改变膜丝表面液体的流态，大量的

擦洗空气使得膜池内的溶解氧极高（通常其D0值可达8、10mg/L）而大比例从

膜池到生化池的回流（通常为400犷500%）使生化池所需的曝气风量下降；

②当实际进水有机物浓度低于设计值时，会造成计算需氧量和实际MLSS值均低于

设计值，实际供气量则会远低于计算值。因此在计算供气量时应充分考虑这些因

素，给出一个供气量的区间值，便于进行鼓风机的配置和风量调节控制。

3MBR工艺生化系统布局设计关键技术

3.1回流方式

根据生化系统形式、硝化液回流的方式和位置不同,MBR的回流有各种不同的方式,

见表1。综合各种回流方式的实际效果，建议：

22

①采用膜池回流混合液至好氧区，再由好氧区回流硝化液至缺氧区，因为如果采

用膜池回流硝化液至缺氧区的方式，由于混合液富含大量氧气，破坏缺氧条件，

导致反硝化反应不充分；

②如果采用两段缺氧生化工艺，宜采用两点回流方式，因为尽管增加了相应的管

渠，但是两区的回流比例可以按照实际运行情况进行分配，以便于充分有效地利

用原水碳源和内源碳源来提高系统脱氮效果，减少外加碳源的用量。

3.2进水方式

由于在城镇污水处理工程中均有较高的除磷脱氮要求，因此大多采用了厌氧-缺氧

-好氧工艺，对于MBR工艺而言，生物反应池建议采用两点进水方式，即在生物池

前设置进水分配渠道和分配调节堰，污水进入到分配渠道后，通过两套调节堰门

将原水按照一定比例分配到厌氧区和缺氧区，从而选择优先满足生物脱氮还是生

物除磷对进水碳源的需要，而且各区的分配比例还可以根据不同水质条件下生物

脱氮和生物除磷所需碳源的变化进行灵活调节。3.3提升方式

由于膜池有效水深较生物池浅，混合液回流有两种提升方式：①采用前提升系统,

即好氧池出水由泵提升至膜池，膜池的混合液重力回流至生物池；②采用后提升

系统，即好氧池出水自流至膜池，膜池的混合液通过回流泵提升至生物池。后提

升系统较前提升系统提升混合液的流量小，回流泵分别对应各组膜池便于独立检

修，但管路系统较为复杂；前提升系统管路系统较为简单，检修维护工作量小，

提升扬程较低。在现有的MBR系统中两种回流方式均有应用。实际工程应用时应

根据水位差、膜池分组情况、进水水质和膜组件形式等综合比较确定。3.4好

氧区形式

传统活性污泥系统的好氧区构型多为长方形廊道的推流式形式。对于MBR工艺,

其好氧区宜设计成完全混合式，一方面有利于混合液处于良好的紊动，保持悬浮

状态，减小因剪切造成的污泥颗粒破解，并提高曝气设备的充氧速率；另一方面,

从膜池回流至好氧区的大比例混合液可以实现快速混合以充分利用膜池内的DO。

4MBR工艺生化系统设备设计关键技术

4.1搅拌器对于厌氧区和缺氧区，如果池型（或分隔后的池型）接近于正方

形（L/BV1.3）,建议采用倒伞型搅拌器。因为其运行能耗低，立式环流搅拌均匀，

不易产生死角，水下无易损耗件且不会在搅拌主体上挂带任何物质而形成堵塞。

4.2曝气器

MBR工艺单位面积的供气量远大于传统工艺，因此，必须选择单位通气量大、氧转

移率高的曝气设备。在已运行的几个MBR工程中，聚乙烯改性纤维管式曝气器和

全球型刚玉曝气器的运行效果较好。4.3回流泵首先，根据回流位置的不同

选择不同的设备：对于生化系统内部的回流通常采用穿墙PP泵；对于膜池回流至

23

生化系统的回流泵再根据提升方式的不同进行选择：如前提升方式一般采用潜水

轴流泵，后提升方式的回流泵又有两种形式：①设置于膜车间内时，通常采用卧

式端吸离心泵，且由于输送介质为高浓度的污泥，不宜采用清水泵，大多采用污

水泵干式安装；②当系统设回流污泥渠时，回流泵设置于渠内，通常采用穿墙PP

泵。4.4剩余污泥排放泵

剩余污泥排放泵可以设置于生化池内也可设置于膜池进水渠内，一般采用潜水排

污泵。建议设置于生化池内，可以用来排除池底泥砂并可兼做生化池放空泵。

4.5曝气鼓风机

首先应优先选择气量调节范围较大的单级离心鼓风机。若采用多级离心鼓风机，

必须配置变频器，不宜采用罗茨鼓风机。其次，所选的鼓风机应使调节后的组合

供气量涵盖计算供气量的区值。